CN201097327Y

CN201097327Y - 无线电脑控制笔

Info

Publication number: CN201097327Y
Application number: CNU2007200328825U2007200328825U
Authority: CN
Inventors: 毛尧辉; 梁庆; 谢志雄; 虞益挺; 苑伟政; 何洋
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2007-09-30
Filing date: 2007-09-30
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2017-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种无线电脑控制笔，包括演示笔和无线数据接收装置。演示笔感测使用者手持演示笔移动时装置的运动加速度，并对加速度数据进行预处理，同时根据多个功能按键的不同状态来实现不同的功能，最后将数据通过射频发送模块发送出去。无线数据接收装置接收来自演示笔发送的数据，并将该信号转换为演示笔的位移轨迹信号，然后通过灵敏度计算得到计算机鼠标标记的位移轨迹数据，最后将此位移轨迹数据或特定的功能控制命令通过USB数据总线传输给计算机。本实用新型克服了普通遥控激光笔功能单一的缺陷，可以完全替代鼠标的功能。

Description

无线电脑控制笔

技术领域

本发明属于多媒体计算机控制装置，尤指一种无线电脑控制笔。

背景技术

随着计算机技术的发展，多媒体计算机已经广泛用于各种教学活动、学术活动以及产品展示等日常的工作生活中。利用多媒体教学或演讲，一方面增加了演讲内容的生动性，另一方面也增强了演讲者与听众之间的互动，提高了演讲质量。早期的多媒体演讲，演讲者必须坐在计算机旁边利用鼠标和键盘进行操作。然而，在教学或是产品展示过程中，演讲者时常需要走下讲台与听众互动，但是经常又需要改变投影幻灯片的内容，进行上下文翻页等操作，因此演讲者不得不回到计算机旁边通过鼠标或键盘来完成操作，这给讲演者带来极大的不便，也影响了讲演者的思路和讲演效果。为了克服这一缺点，现在已经出现了很多类型的遥控激光笔，这些遥控激光笔虽然基本实现了远距离操控的功能，但它们的实际功能都只能实现光点指示，上下文翻页。目前比较高级的无线激光笔，也仅仅只能依靠上下左右的方向键，来机械式的控制鼠标位置的改变，使用起来非常不灵活。目前也有采用无线鼠标实现无线控制多媒体计算机的功能，但是它必须放在桌子上进行操作，不可能手持着进行三维空间中的移动操作，因此使用起来也非常不方便。

发明内容

为了克服现有的遥控激光笔和无线鼠标技术分别在多媒体演示中存在不便的不足，本发明提出了一种无线电脑控制笔，既克服了遥控激光笔功能简单的缺点，又克服了无限鼠标必须在桌面上操作的不足，完全能够满足演讲者在演讲时的需求。

本实用新型的技术内容包括两大部分：演示笔和无线数据接收装置。两部分之间通过无线射频技术实现数据通信。

演示笔的作用是感测使用者手持演示笔移动时装置的运动加速度，并对加速度数据进行预处理，同时根据多个功能按键的不同状态来实现不同的功能，最后将数据通过射频发送模块发送出去。它包括：加速度传感器、多个功能按键、微处理器一以及射频发送模块，加速度传感器通过微处理器一连接射频发送模块，两者均安装在演示笔内，多个功能按键安装在演示表表面，与微处理器一电性连接。加速度传感器负责感测演示笔移动时的运动加速度。多个功能按键的作用是产生不同的功能控制命令，与加速度信号配合使用，实现类似鼠标左右键以及移动划线等功能。微处理器一负责采集加速度传感器的输出信号，对加速度数据进行滤波、校正等预处理，并查询功能按键状态，根据不同的功能控制命令实现对应的功能信号输出。射频发送模块的作用是负责产生射频信号，将采集到的微处理器一的输出数据发送出去。

无线数据接收装置的主要作用是接收来自演示笔发送的数据，并将该信号转换为演示笔的位移轨迹信号，然后通过灵敏度调整计算得到计算机鼠标标记的位移轨迹数据，最后将此位移轨迹数据或特定的功能控制命令通过USB数据总线传输给计算机。它包括了顺序串联的射频接收模块、微处理器二和USB接口模块。射频接收模块的作用是接收来自演示笔发送的数据。微处理器二的作用包括：根据不同的功能控制命令实现对应的功能；对加速度数据进行积分运算，得到演示笔在与显示器屏幕平行的投影面上的位移轨迹数据；通过灵敏度调整计算得到对应计算机鼠标标记的位移轨迹数据。USB接口模块的作用是负责计算机与微处理器二之间的数据传输。

由于MEMS硅微加速度计具有体积小、响应快的优点，因此，作为一种优选方案，本实用新型所述的加速度传感器选用MEMS硅微加速度计。

微处理一包括噪声滤波处理模块和功能控制命令转换模块，加速度传感器通过噪声滤波处理模块连接射频发送模块，功能按键通过功能控制命令转换模块连接射频发送模块。

微处理器二包括静态基准线确定与校正模块、门槛阈值选取模块、位移轨迹计算模块、灵敏度调整模块和鼠标控制命令转换模块。射频接收模块所接收数据中的功能控制命令数据通过鼠标控制命令转换模块连接USB接口模块；数据中的加速度信号通过并联的静态基准线确定与校正模块、门槛阈值选取模块以及与之串联的位移轨迹计算模块、灵敏度调整模块连接USB接口模块。

使用者在进行多媒体演示时，手握演示笔在空间中向某个方向移动时，使该演示笔产生了加速度。演示笔中的加速度传感器可以感测出演示笔运动的加速度值，并通过某种方式输出。常用的输出方式包括：数字输出，频率调制，脉宽调制等输出方式。演示笔中的微处理器一对加速度传感器产生的输出信号进行采集，并对采集到的加速度信号进行预处理，使之转换为表示加速度值的数字信号，同时，微处理器一查询功能按键状态。该加速度值信号及功能按键状态信号通过射频发送给无线数据接收装置，无线数据接收装置中的微处理二将加速度值信号运算转换为演示笔在与显示器屏幕平面平行的投影面上的位移轨迹信号，然后通过灵敏度调整计算后得到对应计算机鼠标标记的位移轨迹数据。鼠标位移轨迹数据通过USB总线发送给计算机，从而实现对计算机上鼠标标记移动的控制。演示笔包括了多个功能按键，根据功能按键状态产生不同的功能控制命令，实现鼠标左右键等功能。

本发明的有益效果是：本发明克服了普通遥控激光笔功能单一的缺陷，更重要的是可以完全替代鼠标的功能，使演示者可以通过无线电脑控制笔无线操控多媒体设备，轻松实现对演示文稿的翻页、绘图等所有功能，为演示人员使用多媒体设备提供了巨大的方便性和灵活性，大大提高了多媒体教学与演讲的效果。该无线电脑演示笔装置操作简单，体积小，成本低，实用性强，具有非常好的经济效益，可广泛用于多媒体教学，学术报告，产品展览等多媒体计算机应用领域中。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的功能模块图；

100-无线电脑控制笔；110-演示笔；111-加速度传感器；112-功能按键；113-噪声滤波处理；114-功能控制命令转换；115-射频发送模块；120-无线数据接收装置；121-射频接收模块；122-静态基准线确定与校正；123-门槛阈值选取；124-位移轨迹计算；125-灵敏度调整；126-鼠标控制命令转换；127-USB接口模块。

具体实施方式

装置实施例：参照图1，无线电脑控制笔100包括两大部分：演示笔110和无线数据接收装置120，两大部分之间可以通过无线射频技术实现数据通信。

当演示者手持该演示笔移动时，演示笔感测出运动加速度，然后对采集的加速度数据进行预处理。同时演示笔会不断扫描功能按键的状态，并根据不同的功能按键的状态实现不同的功能。

演示笔110包括了加速度传感器111、功能按键112、噪声滤波处理模块113、功能控制命令转换模块114和射频发送模块115。噪声滤波处理模块113和功能控制命令转换模块114在微处理一中实现。加速度传感器111通过噪声滤波处理模块113连接射频发送模块，均安装在演示笔内，三个功能按键安装在演示笔表面，均通过功能控制命令转换模块114电性连接射频发送模块115。射频发送模块115上连接有射频天线。加速度传感器111的作用是感测演示笔的运动加速度。功能按键的作用是产生特定功能的命令，与加速度信号配合使用。本实施例中共有三个功能按键。按键一的功能是加速度采集命令。当按键一处于按下状态时，装置对加速度进行采集，并进行位移轨迹的计算。当按键一处于松开回复状态时，装置不进行加速度采集和位移计算。按键二和按键三的功能分别与一般鼠标的左、右键功能相似。由于加速度传感器111感测到的加速度信号会不同程度的受到内部和外部噪声的影响，因此噪声滤波处理模块113采用数字滤波技术，将每次采集的加速度数据与过去邻近时刻的前5～10个加速度数据进行求和平均，大大消除了噪声的影响减小噪声干扰，提高装置的准确性。功能控制命令转换模块114将不同功能按键的状态转换成功能控制命令的形式保存在微处理一中。射频发送模块的作用是负责产生射频信号实现无线数据传输。

无线数据接收装置120的作用是接收来自演示笔送来的数据，进行位移轨迹计算和功能控制命令转换。无线数据接收装置120包括射频接收模块121、静态基准线确定与校正模块122、门槛阈值选取模块123、位移轨迹计算模块124、灵敏度调整模块125、鼠标控制命令转换模块126以及USB接口模块127。静态基准线确定与校正模块122、门槛阈值选取模块123、位移轨迹计算模块124、灵敏度调整模块125和鼠标控制命令转换模块126在微处理器二中实现。射频接收模块121上连接有射频天线、USB接口电路127通过USB总线连接计算机。射频接收模块121的作用是接收来自演示笔发送的数据，数据中的功能控制命令通过鼠标控制命令转换模块126连接USB接口模块127；数据中的加速度信号通过并联的静态基准线确定与校正模块122、门槛阈值选取模块123以及与之串联的位移轨迹计算模块124、灵敏度调整模块125连接USB接口模块127，USB接口模块127的作用是负责计算机与微处理器二的数据传输。

由于加速度传感器111受到重力加速度的作用，重力加速度会在加速度传感器111坐标系统的探测方向上产生静态加速度输出。这里将由重力加速度产生的输出看作是传感器产生的静态加速度。静态基准线确定与校正模块122就是要测量出由重力产生的静态加速度，并把这个静态加速度值作为位移轨迹计算的基准值。在位移计算以前，首先将当前时刻采集的加速度值减去基准值，得到了当前时刻的动态加速度值，将动态加速度值用于位移轨迹的计算中。基准线校正是在每个位移计算过程之前，测量出初始时刻的静态加速度作为此次位移轨迹计算过程的基准值。通过这种方法来跟踪加速度传感器111的静态基准值，以消除加速度位移计算时的基准值偏移。

上述的一个位移轨迹计算过程，指的是当表示加速度采集命令的功能按键按下时，使用者手握演示笔移动，到加速度采集功能按键松开回复这个过程。仅在该过程中，装置才对加速度进行采集和处理，计算位移轨迹。当松开此功能按键回复以后，装置停止加速度采集和处理，停止位移轨迹的计算，计算机屏幕标记保持当前位置。

为了减小不必要的微小振动对装置准确性的影响，门槛阈值选取模块123在静态加速度基准值上下设定一门槛加速度值，将处于门槛内的加速度值一律设定为零，提高了位移轨迹计算的准确性。

位移轨迹计算模块124用于根据动态加速度数据计算出演示笔在与显示器屏幕平行的投影面上的位移轨迹曲线。

灵敏度计算模块125用于建立出演示笔在投影面上的位移轨迹与计算机鼠标标记运动位移之间的转换函数，使演示笔的小范围运动对应于鼠标标记的大范围的移动。转换函数可以采用自适应或神经网络的方法，学习适应使用者的使用习惯，以期达到适合于个人的最佳的转换函数，达到最佳的使用效果。

鼠标控制命令转换126用于将功能控制命令转换成符合计算机操作系统要求的鼠标左右键的控制命令。

最后，USB接口模块127将鼠标移动的位移轨迹数据或者鼠标控制命令通过USB总线发送给计算机，从而实现了对计算机屏幕标记的控制。

Claims

1、无线电脑控制笔，包括演示笔和无线数据接收装置，其特征在于：所述的演示笔包括加速度传感器、多个功能按键、微处理器一以及射频发送模块，加速度传感器通过微处理器一连接射频发送模块，均安装在演示笔内，多个功能按键安装在演示表表面，与微处理器一电性连接；无线数据接收装置包括了顺序串联的射频接收模块、微处理器二和USB接口模块。

2、根据利用权利要求1所述的无线电脑控制笔，其特征在于：所述的加速度传感器选用MEMS硅微加速度计。

3、根据利用权利要求1所述的无线电脑控制笔，其特征在于：所述的微处理一包括噪声滤波处理模块和功能控制命令转换模块，加速度传感器通过噪声滤波处理模块连接射频发送模块，功能按键通过功能控制命令转换模块连接射频发送模块。

4、根据利用权利要求1所述的无线电脑控制笔，其特征在于：所述的微处理器二包括静态基准线确定与校正模块、门槛阈值选取模块、位移轨迹计算模块、灵敏度调整模块和鼠标控制命令转换模块，射频接收模块接收数据中的功能控制命令通过鼠标控制命令转换模块连接USB接口模块；数据中的加速度信号通过并联的静态基准线确定与校正模块、门槛阈值选取模块以及与之串联的位移轨迹计算模块、灵敏度调整模块连接USB接口模块。