DE9212682U1 - Joystick-Steuergerät - Google Patents

Joystick-Steuergerät

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DE9212682U1 DE9212682U DE9212682U DE9212682U1 DE 9212682 U1 DE9212682 U1 DE 9212682U1 DE 9212682 U DE9212682 U DE 9212682U DE 9212682 U DE9212682 U DE 9212682U DE 9212682 U1 DE9212682 U1 DE 9212682U1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Joystick (Steuerknüppel)-Steuergerät zur Verwendung beim Spielen von Videospielen.
Es werden verschiedene Videospiele auf Videospielgeräten wie z.B. Atari-, Nintendo- und Sega-Unterhaltungssystemen gespielt, die gegenwärtig weite Verbreitung für Unterhaltung
zuhause und anderswo finden. Diese Spiele werden durch Softwareprogramme betätigt. Das Spiel wird dadurch gespielt, daß Tasten auf einer in der Hand gehaltenen Einrichtung betätigt werden, die mit dem Spielgerät mit Hilfe von Steuerkabeln
verbunden sind. Das Videospielgerät ist dann wiederum mit
einem Monitor verbunden, wobei häufig ein konventionelles
Fernsehgerät als Monitor verwendet wird. Die gegenwärtig
erhältlichen Geräte erfordern dabei, daß die Person, die das Spiel spielt, oder die Bedienungsperson physisch mit dem
Spielgerät durch Drähte oder Kabel verbunden ist. Die Installation der Drähte oder Kabel begrenzt die mögliche Bewegung
der Spieler, und die Kabel können leicht durcheinander geraten. Außerdem reagieren gegenwärtig erhältliche
DRESDNER BANK AG HAMBURG 04 C30 44« 00 (BLZ 200 600 00) PCSTGIRO HAMBURG 1476 07-200 (BLZ 200 100 20)
Fernsteuergeräte nicht richtig, wenn zwei Spieler das Gerät zur selben Zeit bedienen, das heißt, es treten erkennbare Störungen und gegenseitige Beeinflussungen zwischen zwei Übertragungssignalen auf, die durch zwei Joystick-Steuergeräte ausgesandt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Joystick-Steuergeräts, mit dem diese Nachteile vermieden werden.
Durch die Erfindung wird ein Joystick-Steuergerät für Videospiele geschaffen, das keine Draht- oder Kabelverbindung mit dem Spielgerät erfordert, indem das Joystick-Steuergerät der Erfindung elektromagnetische Übertragungstechniken verwendet, um das Videospielgerät von Ferne zu steuern.
Ein weiterer Vorteil der gegenwärtigen Erfindung besteht darin, daß zwei von Hand zu bedienende Joystick-Steuergeräte durch zwei Spieler zur gleichen Zeit bedient werden können, indem zwei Sendesignale mit unterschiedlicher Pulsbreite verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die beiden von Hand zu bedienenden Joystick-Steuergeräte unabhängig und gleichzeitig verwendet werden können, wobei der Empfänger imstande ist, die beiden Signale mit unterschiedlichen Pulssignalen, die von jedem Joystick-Steuergerät abgegeben werden, identifizieren und decodieren kann.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß keine signifikanten Richtungswirkungen auftreten.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Gerät der Erfindung mit den meisten auf Computern beruhenden und gegenwärtig erhältlichen Videospielgeräten kompatibel ist.
Allgemein soll durch die vorliegende Erfindung ein Joystick-Steuergerät für Videospiele und ähnliches geschaffen werden, in denen erste und zweite von Hand zu bedienende Steuergeräte jeweils mit einem Schalter oder einer Taste zum Auswählen von Spieler 1 und Spieler 2 versehen sind, wobei jeder Joystick wenigstens eine zusätzliche Taste oder einen zusätzlichen Schalter für Funktionskontrolle oder -Steuerung aufweist. Jedes von Hand zu bedienende Steuergerät ist mit Mitteln zum Übertragen eines elektromagnetischen Signals im infraroten Frequenzbereich versehen. Dieses Signal wird so moduliert, daß es Startbits enthält, und beide von Hand zu bedienenden Steuergeräte benutzen die gleichen Startbits für ihre Sendesignale. Das pulsbreitenmodulierte Signal an jedem Steuergerät hat eine Dauer von TO. Das erste und das zweite von Hand zu bedienende Steuergerät haben beide dieselbe Wiederholungsperiode T. TO ist so ausgewählt, daß es weniger als ein Drittel von T ist, und T ist wiederum so ausgewählt, daß es weniger als 8,3 Sekunden beträgt. Ein Empfangsmittel ist zum Empfangen der Signale ausgebildet, die bei der ausgewählten Frequenz im infraroten Frequenzbereich ausgesandt werden, und es sind Mittel vorgesehen, um die Pulse im Signal zu detektieren. Ein Pulsbreitendetektormittel ist zum Detektieren der ersten und zweiten Signale vorgesehen und verwendet dabei einen hochauflösenden Zähler und einen Taktgenerator. Die Pulse unterschiedlicher Breite können separiert und zu unterschiedlichen Decodern gesandt werden. Jedes Decodermittel ist zum Decodieren des Signals vorgesehen, das vom Sender codiert worden ist. Jedes decodierte Steuersignal wird für das Videospielgerät durch eine getrennte Ausgangsschnittstelle verfügbar gemacht, die mit der Joystick-Schnittstelle des Videospielgeräts kompatibel ist.
Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockdiagramm eines Infrarotfernsteuersystems der Erfindung für ein Fernsehspiel;
Fig. IA die Darstellung eines Standardaufbaus eines drahtlosen FernsteuerJoysticks für ein Fernsehspieloder PC-Spielsystem gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagrairum eines ersten Senders der Erfindung;
Fig. 2A ein Blockdiagramm eines zweiten Senders der Erfindung;
Fig. 2B eine perspektivische Einsicht eines von Hand zu betätigenden Tasten-Handgeräts der Erfindung, das von Hand betätigt werden kann;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Infrarotempfängers der Erfindung;
Fig. 4 ein gesendetes Datenformat IRJl (Infrarot-Fernsteuerungsjoystick Nr. 1); gesendetes Datenformat IRJ2 (Infrarot-Fernsteuerungsjoystick Nr. 2); Sendesignal-Datenformat Sl: IRJl; Sendesignal-Datenformat S2: IRJ2;
Fig. 5 das IRJl- und IRJ2-Sendesignal-Datenformat und ihre Bitwellenform, die durch unterschiedliche Pulsbreite und Auszeit dargestellt ist, bei denen Sl und Pl das IRJl-Sendesignal und die Bitwellenform und S2 und P2 das IRJ2-Sendesignal und die Bitwellenform sind;
Fig. 6 die Pl und P2-bit-logische Zustandsdefinition sowohl in Wellenform als auch in einer Tabelle;
Fig. 7 zwei Signale Sl und S2, die durch denselben Datenübertragungskanal zusammengemischt sind, wobei das von einem Empfänger empfangene gemischte Signal im Falle 1 überhaupt keine gegenseitige Störung mit sich bringt;
Fig. 8 zwei Signale Sl und S2, die durch denselben Datenübertragungskanal miteinander gemischt sind, wobei die gemischten vom Empfänger empfangenen Signale im Falle 2 teilweise Beeinflussung zeigen (Sl und S2 überlappen nicht zu 100 %);
Fig. 9 die gemischten Sl- und S2-Signale im zeitlichen Bitverlauf, wobei Pl und P2 Von gemischten Signalen (teilweise gegenseitige Beeinflussung von Sl und S2) getrennt erschienen sind und durch den Empfänger getrennt sind;
Fig. 10 den Wellenformunterschied zwischen Blitzbetriebsart und Trägerbetriebsart; und
Fig. 11 ein Senderhardware-Schaltschema gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Infrarotjoystick-Steuerungssystems für Fernsehspiele gezeigt, das einen ersten Sender 11, einen zweiten Sender 12 und einen Empfänger 13 aufweist, der mit einem Fernsehspielgerät 14 verbunden ist. Die ersten und zweiten Sender 11, 12 senden Codes mit unterschiedlichen Pulsbreiten durch entsprechende Infrarot-LEDs (lichtemittierende Dioden). Die Signale von den ersten und zweiten Sendern 11, 12 werden durch den Empfänger 13 empfangen und durch Filter- und Decodierverfahren bearbeitet und dann in das Fernsehspielgerät 14 durch eine Schnittstellenschaltung für Datenübertragung übertragen.
In Fig. IA ist die Anordnung der Joysticks der ersten und zweiten Sender im Betrieb mit dem Fernsehspielgerät über den Empfänger dargestellt, wobei die Joysticks mit 111 und 112 bezeichnet sind und die Bezugsziffer 13 den Empfänger, die Bezugsziffer 14 das Fernsehspielgerät und die Bezugsziffer einen Monitor bezeichnet.
In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm des ersten Senders gezeigt, wobei ein Basistaktgeber 25 ein Signal an einen Pulswellenformgenerator 26 zum Filtern und zur Pulsbreitenauswahl
abgibt, so daß der Startbit 21 und die Tastencodes 22 durch einem Mischer 23 gemischt und in das gewünschte Digitalsignal umgeformt werden, das dann zum Infrarotsendertreiber 24
gesandt wird, der dann das Abgeben eines Infrarotsignals 27 bewirkt.
In Fig. 2A ist das Blockdiagramm des zweiten Senders dargestellt. Der innere Aufbau ist ähnlich zum ersten Sender von Fig. 2. Der einzige Unterschied zwischen dem ersten Sender und dem zweiten Sender besteht in der Stellung des Schalters. Der Schalter im ersten Sender von Fig. 2 ist bei SPIEL-I, und der Schalter im zweiten Sender von Fig. 2A ist bei SPIEL-2 angeordnet .
In Fig. 2B ist ein von Hand zu betätigendes Handgerät mit
Tastenschalter und Joystick der Erfindung gezeigt, das eine Richtungstaste, eine linke Taste, eine rechte Taste, eine
Auswahltaste, eine Starttaste, zwei Turbotasten X und Y, zwei Funktionstasten A und B und eine Auswahltaste für
SPIEL-1/SPIEL 2 aufweist.
In Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des Empfängers dargestellt. Das Infrarotsignal 27 wird von einem der beiden Sender durch eine Diode 31 empfangen und durch einen Vorverstärker 32
verstärkt und anschließend durch einen Pulsbreitendetektor detektiert, das Taktsignal, das für den Pulsbreitendetektor erforderlich ist, wird durch einen Taktgenerator 38 erzeugt. Nach Detektion wird das Signal zum Pl-Decoder 34 gesandt, wenn es von SPIEL-I kommend identifiziert wurde, oder es wird zum P2-Decoder 35 gesandt, wenn es als von SPIEL-2 kommend identifiziert worden ist. Nachdem es durch den Pl-Decoder 34 oder den P2-Decoder 35 bearbeitet worden ist, wird das Signal in den entsprechenden Code decodiert und zum Fernsehspielgerät
durch eine Ausgangsschnittstelle 36 für SPIELER-I oder eine Ausgangsschnittstelle für SPIELER-2 gesandt.
Fig. 4 zeigt das Sendedatenformat der Erfindung, das IRJl (Infrarot-Fernsteuerungsjoystick Nr. 1)-Sendedatenformat, IRJ2 (Infrarot-Fernsteuerungsjoystick Nr. 2)-Sendedatenformat, Sl (IRJl-Sendesignalwellenform), drei Startbits plus 12 Datenbits, S2 (IRJ2-Sendesignalwellenform), drei Startbits plus 12 Datenbits, aufweist. Ein Decoderausgang-Steuerdatensignal mit 16 Bit für ein Fernsehspiel oder PC-Spiel, insbesondere ein Super-Nintendogerät ist ebenfalls dargestellt. Die Signale, die durch die beiden Infrarotjoystick-Steuergeräte ausgesendet werden, werden im folgenden als IRJl und IRJ2 bezeichnet. IRJl und IRJ2 bestehen vorzugsweise jeweils aus einem 15 Bit-Signal mit einer Dauer von TO. Jedes Signal hat einen Startbit, der immer im "101"-logischen Zustand ist. Da der negative logische Zustand in jedem Joystick verwendet wird, erzeugt der Startbit "101" einen Puls (16 &mgr;&egr; für IRJ 1 und 48 &mgr;&egr; für IRJ2). Die Startbits (ein Startpilotsignal) werden durch den Empfänger detektiert, um das Empfangen der folgenden Datenbits zu beginnen.
Fig. 5 zeigt das IRJl- und IRJ2-Sendedatenformat und ihre Bitwellenform, die durch unterschiedliche Pulsbreite und Auszeit dargestellt sind, wobei:
51 und Pl: IRJl-Sendesignal und Bitwellenform
52 und P2: IRJ2-Sendesignal und Bitwellenform
Pl: die Pulsbreite 16 &mgr;&egr; hoher Spannungspegel und 240 &mgr;&egr; niedriger Spannungspegel ist; die Dauer jeder Bitzeit beträgt 256 &mgr;&egr;;
P2: die Pulsbreite ist 48 &mgr;&egr; hoher Spannung8pegel und 208 &mgr;&egr; niedriger Spannungspegel; die Dauer jeder Bitzeit beträgt 256 &mgr;&egr;.
Der logische Zustand beider Sendedaten ist definiert als negative Logik.
Fig. 6 zeigt die logische Zustandsdefinition in Tabelle und Diagrammen.
SIGNALWELLENFORMPULS! I
t		 PULS KEIN PULS
BIT 1/0-DEFINITION: O 1
DAUER EINES BITS: 256 &mgr;&egr; 256 &mgr;&egr;
PULS HOHER PEGEL NIEDRIGER PEGEL
(PULSBREITE) (AUSZEIT)
PULS 1 (Pl) 16 &mgr;&egr; 240 &mgr;&egr;
PULS 2 (P2) 48 &mgr;&egr; 208 &mgr;&egr;
Damit die beiden Infrarot-Joystick-Steuergeräte IRJl und IRJ2 denselben Datenübertragungskanal teilen und immer im Stande sind, gleichzeitig zu arbeiten, werden bei dieser Erfindung ganz besondere Verfahren verwendet. Die Signale, die durch IRJ 1 und IRJ2 gesendet werden, sind in Fig. 7 gezeigt. Sie werden als Sl bzw. S2 bezeichnet. Sowohl IRJl al8 auch IRJ2 geben jeweils Pulse ab, die eine Zeitdauer TO haben, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die Wiederholung8periode des Signals von IRJl und IRJ2 hat dieselbe Zeitdauer, wie dies in Fig. gezeigt ist. Die Wiederholungsrate der Datenübertragung ist l/T für IRJl und IRJ2. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ausgewählt:
TO = 256 &mgr;&egr; &khgr; 15 = 3840 &mgr;&egr; = 3,84 ms T = 3 TO = 11,52 ms
Fig. 7 zeigt zwei Signale Sl und S2, die durch denselben Datenübertragungskanal zusammengemi8cht sind, wobei beim gemischten Signal, das vom Empfänger im Fall 1 empfangen wird,
überhaupt keine Kollision auftritt. Die Möglichkeit, daß keine Kollision von Daten-1 und Daten-2 auftritt, beträgt Pnc = 1-2T0/T = 1/3.
Fig. 8 zeigt zwei Signale Sl und S2, die zusammen durch denselben Datenübertragungskanal gemischt sind, wobei die vom Empfänger im Fall 2 empfangenen Signale eine teilweise Kollision zeigen (Sl und S2 überlappen nicht zu 100 %)· Die Möglichkeit teilweiser Kollision von Daten-1 und Daten-2 beträgt Pc = 2T0/T = 2/3.
Fig. 9 zeigt die gemischten Sl- und S2-Signale in Bits-Zeitfolge. Pl und P2 des gemischten Signals (teilweise Kollision von Sl und S2) sind getrennt erschienen und können durch einen erfindungsgemäßen Empfänger getrennt werden. Die Möglichkeit von Bit-zu-Bit Kollision von Däten-1 und Daten-2 beträgt Pbit-c = (16 + 48)/256 = 1/4 während teilweiser Kollision von Daten-1 und Daten-2. Die gesamte Bit-Bit-Kollisionsmöglichkeit kann durch Multiplizieren von 1/3 mit 2/3 berechnet werden. Das Produkt ist 1/6 über eine Sendedauer T. Das heißt, daß die Möglichkeit, daß keine Bitkollision auftritt, für eine Sendedauer = 5/6 = 83,3 % beträgt. Da T<16,6 ms ist (Fernsehbilderneuerungszeitdauer) und da die Bilderneuerungsrate 33,3 ms für das durchschnittliche menschliche Auge ist, kann die Bedienungsperson oder der Benutzer des Joysticks keinen Verlust von Übertragungsdaten bemerken.
Fig. 10 zeigt den Wellenformunterschied zwischen Blitzbetriebsart (Flashmode) und Trägerbetriebsart (Carrier Mode), wobei:
Blitzbetriebsart: ein Signal ohne höhere Frequenzanteile (die Trägerfrequenz) erschien während des definierten EIN-Zeitintervalls. Dies bedeutet eine Spannung hohen Pegels oder niedrigen Pegels ohne Hochgeschwindigkeitsschaltvorgänge;
Trägerbetriebsart: Es tritt während der EIN-Zeit eine Frequenzmodulation für Hochfrequenzschalten in einer niedrigeren Frequenz während der Zeitdauer auf.
In Fig. 11 ist ein Sender-Hardwareschaltschema gemäß der Erfindung gezeigt/ bei dem ICl und IC2 Startbitcodierer und Tastencodierer sind; IC3 und IC4 Frequenzteiler bzw. ein Zähler sind; wobei IC5 ein Taktgenerator (500 kHz) ist; wobei IC6, IC7 und IC8 Pulsgeneratoren sind, die durch Sl ausgewählt werden, um Pulse von Pulsbreiten von 16 &mgr;&egr; bzw. 48 &mgr;&bgr; zu erzeugen.
Wie dies angedeutet wird, ermöglicht es die Erfindung, daß Signale von unterschiedlichen Joysticks durch den Datenübertragungskanal empfangen und identifiziert und entsprechend den unterschiedlichen Pulsbreiten decodiert werden.
Zusätzlich kann noch ein Fehlerprüfsystem verwendet werden, um die Wirkungen von Rauschen oder Geräuschen zu beseitigen.

Claims (8)

11 Schutzansprüche
1. Joystick-Fernsteuergerät, dadurch gekennzeichnet, daß es einen ersten Infrarotsender (11), einen zweiten Infrarotsender (12) und einen Infrarotempfanger (13) aufweist, wobei der Empfänger (13) mit einem Fernsehspielgerät (14) verbunden ist, wobei der erste Sender (11) und der zweite Sender (12) jeweils eine Infrarot-LED (lichtemittierende Diode) aufweisen, die so gesteuert ist, daß sie ein entsprechendes Signal unterschiedlicher Pulsbreite an den Empfänger (13) abgibt, in dem das Signal durch Filtern und Detektion verarbeitet und dann durch eine Schnittstellenschaltung zum Fernsehspielgerät zum Steuern des Betriebs desselben gesandt wird.
2. Joystick-Fernsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (11) und zweiten (12) Sender jeweils einen Taktgeber (25) zum Abgeben eines Signals eines Pulswellenformgenerators (26) zum Filtern und zur Pulsbreitenauswahl aufweisen, wobei ein Startbit und Tastencodes durch einen Mischer (23) gemischt und in das gewünschte Digitalsignal umgewandelt werden, das dann an einen Infrarotsendertreiber (24) gesandt wird, der ein Infrarotsignal (27) abgibt.
3. Joystick-Fernsteuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (13) eine Diode (31) zum Empfangen des Infrarotsignals, einen Vorverstärker (32) zum Verstärken des Signals, einen Pulsbreitendetektor (33), der ein Taktsignal von einem Taktgenerator (38) empfängt, wobei das Signal dann zu einem SPIEL-1-Decoder (34) gesandt wird, wenn das Infrarotsignal als von SPIEL-I kommend identifiziert wurde, bzw. zum SPIEL-2-Decoder gesendet wird, wenn das Infrarotsignal als von SPIEL-2 kommend identifiziert wird, wobei die Infrarotsignale in den entsprechenden Code codierbar und dann durch eine
SPIELER-l-Ausgangsschnittstelle (36) oder eine SPIE-LER-2-Ausgangsschnittstelle (37) an das Fernsehspielgerät (14) abgebbar sind.
4. Joystick-Fernsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrscheinlichkeit von Nicht-Kollision von Daten-1 und Daten-2 des Empfängers (13) beträgt: Pnc = 1-2T0/T = 1/3. '
5. Joystick-Fernsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrscheinlichkeit für keine Kollision von Bits von Daten-1 und Daten-2 des Empfängers (13) für eine Übertragungsdauer 5/6 = 83,3 % beträgt.
6. Joystick-Fernsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Möglichkeit teilweiser Kollision von Daten-1 und Daten-2 des Empfängers (13) beträgt: Pc = 2T0/T = 2/3.
7. Joystick-Fernsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrscheinlichkeit von Bit-Bit-Kollision von Daten-1 und Daten-2 des Empfängers (13) beträgt: Pbit-c = (16 + 48)/256 = 1/4.
8. Joystick-Fernsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Bit-Bit-Kollisionswahrscheinlichkeit von Daten-1 und Daten-2 des Empfängers (13) 1/4 &khgr; 2/3 = 1/6 beträgt.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4237868A1 (de) * 1992-11-10 1994-05-11 Mueller Alexander Spezialbrille mit Monitor
DE4237867A1 (de) * 1992-11-10 1994-05-11 Mueller Alexander Sender zur kabellosen Übermittlung von Steuerbefehlen
DE9414207U1 (de) * 1994-09-02 1994-11-03 Pantel Lothar Joystick-Schnittstellen und deren Varianten von Computern und Konsolen und daran angeschlossener Empfänger einer Fernsteueranlage

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