CN201897772U - 一种踩踏鼠标 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种踩踏鼠标，包括机械部分和电路部分，机械部分包括上踏板和下踏板，上踏板上设有脚固定带和脚面带，上踏板内设有第一电路槽，下踏板内设有第二电路槽；电路部分包括加速度传感器、激光传感器和单片机控制电路，加速度传感器和激光传感器分别通过IIC总线和SPI总线与单片机控制电路连接，单片机控制电路处理加速度传感器和激光传感器的信号，并将处理后的信号通过无线发射电路发送给连接在电脑上的无线接收电路。本实用新型的踩踏鼠标采用加速度传感器来获取点击信号，采用无线传输技术可以摆脱信号连接线的束缚，更自由灵活，可以远离电脑进行操作，在减少电脑对人体辐射的同时也能够保护视力。

Description

一种踩踏鼠标

技术领域

本实用新型涉及一种鼠标，具体涉及一种通过脚掌和脚后跟的踩踏动作来实现鼠标点击操作的踩踏鼠标。

背景技术

目前，随着电脑的普及，鼠标的种类也越来越多，鼠标给使用电脑的人带来了诸多方便。

市场上存在和使用的鼠标，虽然外形结构和样式多种多样，但其普遍为手持式鼠标。在实现方案上，鼠标的左、右按键功能均采用微动开关或者普通开关来实现。这种手持式的鼠标，一方面无法满足上肢残障者操作电脑的需求；另一方面随着电脑的普及和信息化社会的发展，人们使用电脑的时间越来越长，而由于大部分手持式鼠标违反人体工学，左右按键与桌面平行，操作这种鼠标时，手掌侧与桌面接触挤压，手臂需要非正常态的弯伸，肩部也有一定外展角度，长时间使用这样的鼠标，很容易造成上肢神经和血管损伤，引起腕管综合征(俗称“鼠标手”)等症状，严重的话还会导致神经受损，手部肌肉萎缩等后果。因此，手持式鼠标不仅无法满足上肢残障者操作电脑的要求，而且健全人长时间使用也有害身体健康。另外，手持式鼠标将使用者局限在电脑前，这不仅增加了电脑对人体的辐射，而且还损害视力健康。

市场上已经有踩踏鼠标，如由中华人民共和国国家知识产权局于2009年12月2日公开的专利CN101593035A等。现有的踩踏鼠标大多是将普通鼠标内嵌在一种踏板式的结构中，用两个脚趾按压踏板来代替常规的手指按键操作，这些踩踏鼠标主要存在以下问题：

(1)左右键功能均采用普通鼠标的微动开关或普通开关来实现，但是开关按键所能承受压力有限，人腿部和脚部自身重力加上按压力远大于手指按压力，因此基于开关按键方式的踩踏鼠标损耗性大，使用寿命很短；

(2)采用滚轮或光电式传感器来获取鼠标光标的移动信号，分辨率低，灵敏度较差，并且对操作界面有苛刻要求；

(3)有的踩踏鼠标采用脚趾来点击鼠标的左右键，且需要脱鞋操作，一方面，脚趾的灵活性较低，操作有一定困难；另一方面，冬天操作容易冻伤脚；

(4)都是有线鼠标，都采用信号线与电脑连接，限制了脚操作的范围和灵活性。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种采用加速度传感器来获取点击信号的踩踏鼠标。本实用新型在操作时，脚尖抬起获取鼠标左键信号，脚跟抬起获取鼠标右键信号；加速度传感器的使用也解决了开关按键损坏而引起的鼠标使用寿命短的问题；另外，脚掌的操作便捷性远优于脚趾，并且本实用新型的踩踏鼠标可穿鞋操作，能够解决冬天容易冻伤脚的问题。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种踩踏鼠标，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括上踏板和下踏板，上踏板和下踏板通过转轴连接，上踏板上设有脚固定带和脚面带，上踏板内设有第一电路槽，下踏板内设有第二电路槽；所述的电路部分包括加速度传感器、激光传感器和单片机控制电路，所述加速度传感器和激光传感器分别通过IIC总线和SPI总线与单片机控制电路连接，所述单片机控制电路处理加速度传感器和激光传感器的信号，并将处理后的信号通过无线发射电路发送给连接在电脑上的无线接收电路；所述激光传感器和单片机控制电路放入第一电路槽中，所述加速度传感器和无线传输芯片的电路板放入第二电路槽中。

所述加速度传感器电路中的加速度传感器为MXC6202加速度传感器；所述单片机电路的单片机为C8051F320单片机，所述激光传感器电路的激光传感器为ADNS-7530激光传感器。

有益效果：本实用新型的一种踩踏鼠标，与现有技术相比，具有以下优点：

1)本实用新型的踩踏鼠标，构思巧妙，结构独特，不仅可以为上肢残障者操作电脑提供便利，还可以完全解放健康的使用者的双手，把平时操作计算机时不运动的双脚利用起来，能够避免腕管综合症、腿脚麻痹和静脉血栓等症状的发生，锻炼身体，娱乐身心；

2)本实用新型的踩踏鼠标通过用脚掌和脚后跟的踩踏动作来实现鼠标的点击操作，与用脚趾来操作踩踏鼠标的方法相比，操作更简单，使用更灵活、方便，而且由于采用加速度传感器来获取左右键信号，使得使用寿命大大延长；

3)本实用新型的一种踩踏鼠标采用无线传输技术，可以摆脱信号连接线的束缚，更自由灵活，可以远离电脑，在减少电脑对人体辐射的同时也能够保护视力。

附图说明

图1为本实用新型的机械结构示意图；

图2为本实用新型的电路框图；

图3为本实用新型的踩踏鼠标的按键的电路连接图；

图4为本实用新型的踩踏鼠标的控制方法流程图；

图5为本实用新型的踩踏鼠标的光标位移电路连接图；

图6为本实用新型的踩踏鼠标的无线传输电路连接图；

图7为本实用新型的踩踏鼠标的发送端流程图；

图8为本实用新型的踩踏鼠标的接收端流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1和图2所示，本实用新型的一种踩踏鼠标，包括机械部分和电路部分，机械部分包括上踏板7和下踏板8，上踏板7内设有第一电路槽3和电池槽5，电池槽5中可装入两节七号干电池；第一电路槽3中放入激光传感器以及单片机控制电路；下踏板8内设有第二电路槽10，第二电路槽10中放入加速度传感器以及无线传输芯片的电路板；加速度传感器包括x轴和y轴，在安装时，x轴初始时与水平面平行，方向为由脚跟指向脚尖；上踏板7上还设有脚固定带1和脚面带2，脚固定带1和脚面带2均带有扣子以方便固定；电源开关4安装在上踏板7侧面以方便使用者操作；下踏板8底部设有鼠标脚垫6，鼠标脚垫6可减小踩踏鼠标底板在地面上的磨损。当使用者滑动踩踏鼠标时，可以控制鼠标光标在计算机屏幕上的移动；踩踏鼠标尾部设有转轴9，以方便上踏板7和下踏板8的开合；当使用者抬起脚尖时，可以实现鼠标的左键按下，连续两次抬起并放下脚尖可以实现鼠标的双击功能；当使用者抬起脚跟时，可以实现鼠标的右键按下。

如图2所示，电路部分包括加速度传感器、激光传感器和单片机控制电路，加速度传感器和激光传感器分别通过IIC总线和SPI总线与单片机控制电路连接，单片机控制电路处理加速度传感器和激光传感器的信号，并将处理后的信号通过无线发射电路发送给连接在电脑上的无线接收电路。

在实际应用中，加速度传感器为MXC6202加速度传感器，单片机为C8051F320单片机，激光传感器为ADNS-7530传感器。

如图3所示，MXC6202加速度传感器1脚悬空，2脚接地，3脚接地，4脚悬空，5脚连接3.3V电源，6脚连接单片机IIC总线的SCL端(在C8051F320单片机中为P0.4端口)，7脚连接单片机IIC总线的SDA端(在C8051F320单片机中为P0.3端口)，5脚连接3.3V电源；电容C1左端连接3.3V电源，右端接地，在电路中起到滤波的作用；单片机3脚接地，6脚接3.3V电源，17脚连接踩踏鼠标的左键信号，19脚连接踩踏鼠标的右键信号。C8051F320单片机和MXC6202加速度传感器均采用3.3V电源供电，可使用2节干电池串联后经过升压稳压电路对系统进行供电，在软件交叉引用开关设置中将单片机的P0.4和P0.3配置为IIC总线的SCL和SDA，用于和加速度传感器进行通信，将读取到的加速度信号进行处理后，通过P1.7和P2.1两个端口输出踩踏鼠标的右键和左键是否按下的信息，输出低电平时表示对应键按下，输出高电平表示对应键未按下。

如图4所示，R为鼠标右键的指示变量，L为鼠标左键的指示变量，R或L为0时表示对应键按下。当踩踏鼠标系统工作时，首先进行系统初始化，然后开启定时器为IIC总线提供系统时钟，接着在初始化IIC总线后启动IIC总线。单片机通过读取MXC6202加速度传感器内的加速度分量值而对踩踏鼠标的键值做出判断，如果读取的加速度分量值满足左键按下阈值要求，则由单片机控制输出踩踏鼠标左键信号；如果读取的加速度分量值满足右键按下阈值要求，则由单片机控制输出踩踏鼠标右键信号；否则读取单片机不输出踩踏鼠标的左右键信号，表示无键按下状态。

如图5所示，ADNS-7530激光传感器1脚连接三极管NTA4151P的3脚，2脚连接三极管NTA4151P的1脚，3脚连接C8051F320单片机的20脚以控制NCS信号，4脚连接C8051F320单片机的1脚以控制MISO信号，5脚连接C8051F320单片机的2脚以控制SCK信号，6脚连接C8051F320单片机的32脚以控制MOSI信号，7脚连接C8051F320单片机的22脚以控制MOTION信号，8脚连接电容C3的下端，9脚接3.3V电源端，10脚悬空，11脚接地，12脚接3.3V电源端，13脚接电容C22的上端，14脚接地，15脚连接器P1的2脚，16脚接电容C3的下端。三极管NTA4151P的2脚接3.3V电源；电容C4的上端接3.3V电源，电容C4的下端接地；电容C20的上端接3.3V电源，电容C20的下端接地；电容C5的上端接3.3V电源，电容C5的下端接地；电容C21的上端接3.3V电源，电容C21的下端接地；电容C6的上端接连接器P1的3脚，电容C6的下端接地；电容C22的上端接连接器P1的3脚，电容C22的下端接地。在工作过程中，C8051F320单片机不断检测运动标志位来判断鼠标是否运动，一旦检测到运动状态，ADNS-7530激光传感器便进入突发模式，开始向C8051F320单片机发送水平和垂直方向的鼠标运动信息。C8051F320单片机对两个方向的数据进行处理，最终得到鼠标准确的定位信息。

如图6所示，无线发射电路和无线接收电路包括无线收发芯片，无线收发芯片采用nRF24L01无线收发芯片。nRF24L01无线收发芯片的1脚连接C8051F320单片机的28脚以控制CE信号，2脚连接C8051F320单片机的27脚以控制CSN信号，3脚连接C8051F320单片机的2脚以控制SCK信号，4脚连接C8051F320单片机的32脚以控制MOSI信号，5脚连接C8051F320单片机的1脚以控制MISO信号，6脚连接C8051F320单片机的26脚以控制IRQ信号，7脚接3.3V电源，8脚接地，9脚接16M晶振的左端，10脚接16M晶振的右端，11脚接电容C3的上端，12脚接电感L2的左端，13脚接电感L1的上端，14脚接地，15脚接18脚，16脚接电阻R2的下端，17脚接地，18脚接电容C8的上端，19脚接电容C7的下端，20脚接地。电容C9的下端接地；电容C8的下端接地；电容C7的上端接地；电阻R2的上端接地；电感L1的上端接L3的左端，电感L1的下端接L2的左端；电感L3的右端接电容C5的左端；电容C5的右端接电容C6的上端；电容C6的上端接天线E1，下端接地；电容C3的上端接电容C4的上端，下端接地；电容C4的上端接电感L2的右端，下端接地；晶振X1的左端接电阻R1的左端，右端接电阻R1的右端；电阻R1的左端接电容C1的上端，右端接电容C2的上端；电容C1的下端接地；电容C2的下端接地。nRF24L01采用的跳频技术是在2.4GHz频带以一定的频宽将其划分为若干个无线电频率信道，踩踏鼠标收发双方传输信号的载波按照预定规律进行离散变化，以达到避开干扰，完成鼠标操作信号的无线传输。

如图7和图8所示，对于鼠标发送端，软件首先在系统上电后进行初始化并进行与接收端进行配对操作，如果C8051F320单片机收到脚尖抬起信号则配置鼠标为左键按下，如果C8051F320单片机收到脚跟抬起信号则配置鼠标为右键按下，如果C8051F320单片机收到激光引擎变化则经过计算后配置鼠标位移信号，接着C8051F320单片机向鼠标接收端打包发送鼠标数据包。同时，鼠标发送端加入了休眠模式以达到节电效果，当鼠标休眠后有操作信号则继续进入工作状态。对于鼠标接收端，软件首先在接收器插入计算机USB口供电后进行系统初始化，并与鼠标接收端进行配对操作，当收到正确的鼠标数据包时则发送应答信号并通过计算机USB口传输完成鼠标的相应操作，否则接收端进入等待数据接收状态。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种踩踏鼠标，其特征在于：包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括上踏板(7)和下踏板(8)，上踏板(7)和下踏板(8)通过转轴(9)连接，上踏板(7)上设有脚固定带(1)和脚面带(2)，上踏板(7)内设有第一电路槽(10)，下踏板(8)内设有第二电路槽(10)；所述的电路部分包括加速度传感器、激光传感器和单片机控制电路，所述加速度传感器和激光传感器分别通过IIC总线和SPI总线与单片机控制电路连接，所述单片机控制电路处理加速度传感器和激光传感器的信号，并将处理后的信号通过无线发射电路发送给连接在电脑上的无线接收电路；所述激光传感器和单片机控制电路放入第一电路槽(3)中，所述加速度传感器和无线传输芯片的电路板放入第二电路槽(10)中。

2.根据权利要求1所述的踩踏鼠标，其特征在于：所述加速度传感器电路中的加速度传感器为MXC6202加速度传感器；所述单片机电路的单片机为C8051F320单片机，所述激光传感器电路的激光传感器为ADNS-7530激光传感器。

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