CN204904215U - 一种多功能无线空中鼠标系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能无线空中鼠标系统，包括手持端和接收端，手持端内设有发射模块，接收端内设有接收模块；发射模块包括：触发单元、微机电系统传感器、第一微处理单元和无线发送单元，触发单元分别与微机电系统传感器和第一微处理单元相连，微机电处理器与第一微处理单元相连，第一微处理单元与无线发送单元相连；接收模块包括：无线接收单元、第二微处理单元、存储驱动单元和存储单元，无线接收单元与第二微处理单元相连，第二微处理单元与存储驱动单元相连，存储驱动单元与存储单元相连。本实用新型将大容量存储设备与鼠标设备整合成一体，使鼠标还能够充当存储设备使用。

Description

一种多功能无线空中鼠标系统

技术领域

本实用新型涉及一种鼠标系统，具体涉及一种无线空中鼠标系统。

背景技术

鼠标诞生以来被用于屏幕定位，鼠标以其精确、快捷的优势大大增强了系统功能并提升了用户的体验。受制于鼠标的工作原理，一般的有线鼠标或者是无线鼠标都受制于线缆的约束，在适用场合以及适用范围上有着很大的局限性，使鼠标很难脱离载体而独立工作。

无线鼠标采用的技术大致有红外线技术、光电传感技术、加速度传感器和陀螺仪等。采用红外线技术的无线鼠标，使用有效距离只有1.5m，且需要点对点通信，方向性很强；采用光电传感技术的无线鼠标，使用有效距离更广，没有方向限制，但是不能脱离平面而工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题针对现有技术的不足，提供了一种多功能无线空中鼠标系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种多功能无线空中鼠标系统，包括手持端和接收端，所述手持端内设有发射模块，所述接收端内设有接收模块；

所述发射模块包括：触发单元、微机电系统传感器、第一微处理单元和无线发送单元；

所述触发单元分别与微机电系统传感器和第一微处理单元相连，所述微机电处理器与第一微处理单元相连，所述第一微处理单元与无线发送单元相连；

所述接收模块包括：无线接收单元、第二微处理单元、存储驱动单元和存储单元；

所述无线接收单元与第二微处理单元相连，所述第二微处理单元与存储驱动单元相连，所述存储驱动单元与存储单元相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在接收端将大容量存储设备与鼠标设备整合成一体，使鼠标还能够充当存储设备使用。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述接收模块还包括拨码开关，所述拨码开关分别与第二微处理单元和存储驱动单元相连。

进一步，所述存储单元包括存储芯片和USB接口芯片；

所述存储芯片外设多个引脚，其中有4个引脚分别与电阻相连，各电阻并联后与外接电源相连；

所述USB接口芯片包括6个引脚，引脚1与PC端相连，引脚2与电阻R18相连后接入USB数据线负极，引脚3分别与电阻R17和上拉电阻R3相连，电阻R17接入USB数据线正极，上拉电阻R3和三极管Q1的集电极相连，所述三极管Q1的发射极与外接电源相连，所述三极管Q1的基极与电阻R4相连，电阻R4与PC端相连；所述引脚4、引脚5和引脚6接地。

进一步，所述微机电系统传感器包括陀螺仪传感器、加速度传感器和集成芯片，所述陀螺仪传感器和加速度传感器分别与集成芯片相连，集成芯片与第一微处理单元连接。

进一步，所述无线发送单元和无线接收单元均采用SPI通信接口的2.4GHZ模块nRF24L01。

进一步，所述发射模块或接收模块还包括音频单元，所述音频单元与第一微处理单元或第二微处理单元相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过接收端扩展音频单元，如果发射模块距离接收模块超出指定范围，接收模块会发出警报声，提醒使用者拔除接收端，从而避免使用者由于各种原因遗落接收端。

进一步，所述发射模块还包括电池管理单元，所述电池管理单元与第一微处理单元相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过增设电池管理单元，为整个发射模块提供稳定电压，取代了传统的7号或5号电池，更加节能环保。

进一步，所述发射模块还包括晶振滤波单元，所述晶振滤波单元分别与电池管理单元、第一微处理单元和触发单元相连。

进一步，所述第一微处理单元和第二微处理单元采用STM32系列处理器。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用STM32微处理器具有较低的功耗、较快的处理速度以及较低成本的特点。

附图说明

图1为本实施例的工作原理图；

图2为本实施例存储芯片外接电路图；

图3为本实施例USB接口芯片外接电路图；

图4为本实施例的晶振电路图；

图5为本实施例的滤波电路图；

图6为本实施例无线空中鼠标系统的控制流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实施例的无线空中鼠标系统由发射模块和接收模块的协同工作共同实现了多媒体空中鼠标的功能。如图1所示，发射模块集成在手持端，由使用者控制，通过发射天线发射无线信号，接收模块用来链接电脑或手机等设备，通过接收天线接收无线信号。

本实施例的发射模块包括触发单元、微机电系统传感器、第一微处理单元、电池管理单元、晶振滤波单元、和无线发送单元。触发单元分别与微机电系统传感器和第一微处理单元相连，微机电处理器与第一微处理单元相连，第一微处理单元与无线发送单元相连。

触发单元，用于根据使用者动作产生触发信号，发送给第一微处理单元；所述触发单元通过扫描输入高低电平判断按键是否按下；

微机电系统传感器，通过感知使用者的动作来检测加速度和角速度以及按键信息等参数，同时获得发射模块的按键信息，并将检测数据和按键信息发送至第一微处理单元。微机电系统传感器包括陀螺仪传感器、加速度传感器和集成芯片。第一微处理单元和第二微处理单元采用STM32系列处理器。

第一微处理单元，用于对角速度和加速度、或按键信息进行处理，控制按键扫描和姿态解算，得到鼠标模式或存储模式的模式识别信号。本实施例采用SYM32F0系列微处理器。

无线发送单元，用于将鼠标模式或存储模式的模式识别信号发送给所述接收模块；

电池管理单元，电池管理单元与第一微处理单元相连，用于为整个发射模块提供稳定电压；发射模块选用可充电锂电池供电，采用Micro-USB标准接口充电，放电电压区间为3.3～3.7V之间。本实施例采用的充电管理芯片为TP4056，是一款恒流/恒压线性充电管理芯片，TP4056还具有温度检测功能，防止充电温度过高，具有充电指示和充电结束两种LED状态指示。锂电池充满电时，电压高达4.2V，而CPU供电3.3V最为合适，因此，需要通过稳压芯片将电压稳定在3.3V附近。发射模块选取的稳压芯片与接收模块选取的稳压芯片一样，均采用SPX3819，该稳压芯片的电压输出噪声较低。

晶振滤波单元，晶振滤波单元分别与电池管理单元、第一微处理单元和触发单元相连，用于向第一微处理单元、电池管理单元和触发单元提供工作时钟和去除噪声；晶振电路如图4所示,滤波电路如图5所示，图5中在电源与地之间连接的电容为去耦电容，去耦电容的最主要作用就是去除噪声和蓄能。

本实施例的的接收模块包括无线接收单元、拨码开关、第二微处理单元、存储驱动单元和存储单元。无线接收单元与第二微处理单元相连，第二微处理单元与拨码开关相连，拨码开关与存储驱动单元相连，存储驱动单元与存储单元相连。

无线接收单元，用于接收鼠标模式或存储模式的模式识别信号并传送至第二微处理单元。

拨码开关，用于通过程序设置将存储模式控制信号输出至第二微处理器单元。

第二微处理单元，用于对鼠标模式或存储模式的模式识别信号进行解码，利用解码后的信号控制计算机动作或控制存储驱动单元。本实施例采用SYM32F0系列微处理器，该微处理器采用IO接口带内部上拉电阻，可通过设置为输入上拉输入模式直接作为按键接口，通过扫描输入高低电平判断按键是否按下。

存储驱动单元，用于接收第二微处理单元发送的存储模式识别信号，并驱动存储单元实现存储功能。

本实施例的存储驱动单元包括USB接口芯片和存储芯片；如图2所示，存储芯片包括多个引脚，其中有4个引脚分别与10K的电阻相连，各电阻并联后与外接电源相连。如图3所示，USB接口芯片外设6个引脚，其中引脚4、引脚5和引脚6接地，引脚1与USB5V的PC端相连，引脚2与电阻R18相连后接入USB数据线负极，引脚3分别与上拉电阻R3和电阻R17相连，电阻R17接入USB数据线正极，上拉电阻R3和三极管Q1的集电极相连，三极管Q1的发射极与外接电源相连，三极管Q1的基极与电阻R4相连，电阻R4与PC端相连。USB接口芯片通过上拉电阻R3来判断是否有USB设备插入；上拉电阻R3接在D+上时，对应的是全速以及高速设备，上拉电阻R3接在D-上时，对应的是低速设备，本实施例系统的工作模式为全速模式，因此，上拉电阻R3接在了D+上；另外，NPN型三极管Q1作为上拉电阻的开关，通过对三极管的控制实现软插拔；接收模块集成了U盘的功能，使整个鼠标系统在何种工作状态下能免插拔的在存储模式和鼠标接收模式之间进行切换。

本实施例的发射模块或接收模块还包括音频单元，音频单元与第一微处理单元或第二微处理单元相连，用于当手持端和接收端的距离达到预设值时，通过第一微处理单元或第二微处理单元的控制进行报警。如果手持端距离接收端超出指定范围，手持端或接收端会发出警报声，提醒使用者拔出接收端，从而避免使用者遗落接收端。

本实施例的手持端和接收端通过无线发送单元和无线接收单元进行信号传输。无线发送单元和无线接收单元采用SPI通信接口的nRF24L01，可通过此接口对输出频道进行选择和配置。nRF24L01与微控制器的通信可通过IO软件模拟SPI的方法或者硬件SPI接口两种方式实现；IO口软件模拟的方式可方便器件与各种微控制器进行通信，节省微控制器的硬件资源。

本实用新型无线空中鼠标系统的操控方法如图6所示，包括以下步骤：

步骤1)，实时获取手持端内置的陀螺仪传感器和加速度传感器的数据以及按键信息并记录；

步骤2)，将获取的陀螺仪传感器和加速度传感器的原始数据解算出角速度和加速度；

步骤3)，将获得的角速度值、加速度值以及按键信息通过无线发送单元发送至接收端，接收端通过第二微处理单元对接收的数据和信号进行解码，得到鼠标模式或存储模式的模式识别信号；

步骤4)，拨码开关通过程序设置对模式识别信号进行模式识别，判断是鼠标模式还是存储模式。

步骤5)，模式识别完成后，鼠标模式下，在系统状态任务下进行鼠标数据通信，同时进行USB模式扫描判断当前模式是否改变；模式改变，重新进行模式识别；模式不变，继续鼠标数据通信；

存储模式下，在系统任务下进行存储通信，同时进行USB模式扫描判断当前模式是否改变；模式改变，重新进行模式识别；模式不变，继续存储通信。

当本实施例的鼠标系统接收端插入电脑等USB终端设备时，接收端完成复位并完成一次模式判断，并进入对应的工作模式。当设备工作在存储模式下时，接收端分别执行模式扫描、位置通信、数据读取及存储、系统状态指示灯任务，手持端执行位置确认、系统运行状态指示等任务。当设备工作在鼠标模式下时，接收端分别执行模式扫描任务、读取手持端数据包、与USB终端设备之间的通信、系统运行状态指示等任务，手持端分别执行位置确认、鼠标按键读取及发送、鼠标姿态解算并发送、系统运行状态指示等任务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，包括手持端和接收端，所述手持端内设有发射模块，所述接收端内设有接收模块；

所述发射模块包括：触发单元、微机电系统传感器、第一微处理单元和无线发送单元；

所述触发单元分别与微机电系统传感器和第一微处理单元相连，所述微机电处理器与第一微处理单元相连，所述第一微处理单元与无线发送单元相连；

所述接收模块包括：无线接收单元、第二微处理单元、存储驱动单元和存储单元；

所述无线接收单元与第二微处理单元相连，所述第二微处理单元与存储驱动单元相连，所述存储驱动单元与存储单元相连。

2.根据权利要求1所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述接收模块还包括拨码开关，所述拨码开关分别与第二微处理单元和存储驱动单元相连。

3.根据权利要求1所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述存储单元包括存储芯片和USB接口芯片；

所述存储芯片外设多个引脚，其中有4个引脚分别与电阻相连，各电阻并联后与外接电源相连；

所述USB接口芯片外设6个引脚，引脚1与PC端相连，引脚2与电阻R18相连后接入USB数据线负极，引脚3分别与电阻R17和上拉电阻R3相连，电阻人R17接入USB数据线正极，上拉电阻R3和三极管Q1的集电极相连，所述三极管Q1的发射极与外接电源相连，所述三极管Q1的基极与电阻R4相连，电阻R4与PC端相连；所述引脚4、引脚5和引脚6接地。

4.根据权利要求1所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述微机电系统传感器包括陀螺仪传感器、加速度传感器和集成芯片，所述陀螺仪传感器和加速度传感器分别与集成芯片相连，集成芯片与第一微处理单元连接。

5.根据权利要求1所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述无线发送单元和无线接收单元均采用SPI通信接口的2.4GHZ模块nRF24L01。

6.根据权利要求1所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述发射模块或接收模块还包括音频单元，所述音频单元与第一微处理单元或第二微处理单元相连。

7.根据权利要求1所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述发射模块还包括电池管理单元，所述电池管理单元与第一微处理单元相连。

8.根据权利要求7所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述发射模块还包括晶振滤波单元，所述晶振滤波单元分别与电池管理单元、第一微处理单元和触发单元相连。

9.根据权利要求1所述一种多功能无线空中鼠标系统，其特征在于，所述第一微处理单元和第二微处理单元采用STM32系列处理器。