專利名稱：懸空上下左右擺動屏幕光標(biāo)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種以手腕為軸懸空上下左右擺動屏幕光標(biāo)控制器，具體地說是用于對電視機(jī)或計算機(jī)屏幕光標(biāo)進(jìn)行控制，是微控制器與傳感器相結(jié)合的產(chǎn)品，屬于自動控制裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，電視機(jī)和計算機(jī)都是通過屏幕提示實現(xiàn)人機(jī)互動的電子設(shè)備。屏幕顯示菜單或圖標(biāo)，由用戶通過各類控制器進(jìn)行選擇。計算機(jī)通過鼠標(biāo)，電視機(jī)則使用遙控器。
現(xiàn)有的鼠標(biāo)，無論是機(jī)械式還是光電式大多數(shù)都必須依賴于某一固定平面。不能懸空使用。在必須懸空使用的場合如教師講課時往往顯得很不方便。
現(xiàn)有的電視遙控器只能適應(yīng)當(dāng)前電視機(jī)的發(fā)展水平?？梢韵嘞笪磥砣舾赡觌娨暭夹g(shù)將有重大的突破，家用電視將承載愈來愈多的任務(wù)。其控制必將愈來愈計算機(jī)化。即愈來愈菜單化或圖標(biāo)化。目前普遍使用的電視遙控器將不能滿足這一需求?？梢灶A(yù)計未來的電視機(jī)將強(qiáng)烈呼喚類似于鼠標(biāo)的控制方式。
本實用新型做出以前，在已有技術(shù)中曾經(jīng)也有不依賴于固定平面的鼠標(biāo)(控制器)，其通常采用撥竿或軌跡球，但該種結(jié)構(gòu)是它不符合一般人群的使用習(xí)慣，因此，無法推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種能徹底擺脫了計算機(jī)中鼠標(biāo)的操作方式及其對固定平面的依賴；對光標(biāo)的控制根據(jù)一般人群以手腕為軸心上下左右擺動這一種最易接受的運動方式進(jìn)行設(shè)計，從而達(dá)到讓光標(biāo)的控制脫離固定的平面的懸空上下左右擺動屏幕光標(biāo)控制器。
本實用新型的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的本實用新型主要采用在控制匣體1內(nèi)前部和后部分別平行設(shè)置加速度傳感器2、5，它們在弧線運動中有不同的半徑，在兩個加速度傳感器2、5之間分別設(shè)置帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的微控制器3及控制芯片4。
本實用新型兩個加速度傳感器2、5之間距離為1cm～20cm。
本實用新型兩個加速度傳感器2、5的敏感軸X、Y至少有一個敏感軸方向相同或相反。
本實用新型與已有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，合理；能對電視機(jī)或計算機(jī)屏幕光標(biāo)進(jìn)行控制，是微控制器與傳感器相結(jié)合的產(chǎn)品；能徹底擺脫了計算機(jī)中鼠標(biāo)的操作方式及其對固定平面的依賴；對光標(biāo)的控制可根據(jù)一般人群以手腕為軸心上下左右擺動這一種最易接受的運動方式，從而達(dá)到讓光標(biāo)的控制脫離固定的平面。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型加速度傳感器安排示意圖。
圖3為本實用新型光標(biāo)控制器線路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4為本實用新型控制器操作方式示意圖。
具體實施方式
下面本實用新型將結(jié)合附圖中的實施例作進(jìn)一步描述本實用新型主要由控制匣體1、加速度傳感器2、5、帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的微控制3及控制芯片4等組成。
如圖1所示本實用新型控制匣體1制成長方形，類似于當(dāng)前的電視遙控器。在控制匣體1的前部和后部分別平行設(shè)置一個加速度傳感器2、5，它們在弧線運動中有不同的半徑。兩個加速度傳感器2、5之間的距離為1cm～20cm。并在兩個加速度傳感器2、5之間分別設(shè)置帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的微控制器3及控制芯片4。
如圖3所示加速度傳感器MXR2兩個輸出端XOUT、YOUT分別連接電阻R1、R2，電阻R1、R2另一端分別連接電容C1、C2，電容C1、C2分別連接微控制器HC908GP32模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端AD0、AD1；加速度傳感器MXR5兩個輸出端XOUT、YOUT分別連接電阻R3、R4，電阻R3、R4另一端分別連接電容C3、C4，電容C3、C4分別連接微控制器HC908GP32模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端AD2、AD3。電容C1、C2、C3、C4并分別接地。微控制器HC908GP32I/O端口PTA0、PTA1、PTA2、PTA3分別連接控制芯片SMC的X1、X2、Y1、Y2輸入端?？刂菩酒琒MC連接電阻R5，電阻R5另一接電壓端Vdd。微控制器HC908GP32一端接電壓端Vdd，另一端接地。
本實用新型的工作原理及工作過程1、兩個加速度傳感器MXR2、MXR5如圖2、4所示兩個加速度傳感器的敏感軸X、Y至少有一個敏感軸方向相同或相反。
在對光標(biāo)進(jìn)行操控時，手應(yīng)該握在控制匣的后半部。其握法與操縱目前的電視遙控器相同。當(dāng)手腕上下左右擺動控制匣作圓弧運動時控制匣的前部和后部的加速度傳感器將具有不同的切向加速度。兩個加速度傳感器在X、Y方向上均將產(chǎn)生自己的輸出。它們輸出電壓之差(或和)提供了后面為嵌入式處理器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換必須的模擬信號。
本實用新型之所以要使用兩個加速度傳感器，是因為任何加速度傳感器都要受到地球重力加速度的影響。任一敏感軸上的加速運動以及任一使敏感軸向垂直方向(重力加速度方向)的轉(zhuǎn)動都將使加速度傳感器輸出電壓發(fā)生變化。而且一般情況下后者的數(shù)值還遠(yuǎn)大于前者。簡單地說加速度傳感器產(chǎn)生的信號電壓既包括敏感軸方向的平動產(chǎn)生的信號電壓，又包括向垂直方向的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的信號電壓。在懸空使用控制匣的過程中只有平動沒有轉(zhuǎn)動是不可能的。如果不能很好地分離加速度傳感器平動與轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的信號電壓，控制將無從進(jìn)行。已有技術(shù)中的鼠標(biāo)為保持靜止，使用撥竿或軌跡球，實際上是為了避免平動輸出，僅接受轉(zhuǎn)動輸出。本實用新型則允許控制匣既有平動又有轉(zhuǎn)動，但過濾了轉(zhuǎn)動輸出，僅保留了平動的輸出信號。
本實用新型使用兩個加速度傳感器，并使它們的敏感軸方向相同，正是為了抵消重力加速度的影響。兩個加速度傳感器在以手腕為軸的擺動中因為擺動半徑不同而具有不同的切向加速度。但在敏感軸向垂直方向的轉(zhuǎn)動中因為傾角相同而有相等的輸出。對兩個傳感器輸出電壓使用運算放大器或微處理器進(jìn)行減法運算就可以排除轉(zhuǎn)動帶來的影響，而保留了平動產(chǎn)生的輸出。實際上真正的輸出取決于前部的加速度傳感器。因為前部的加速度傳感器圓弧運動的切向加速度遠(yuǎn)大于后部的加速度傳感器。所以后部的加速度傳感器的影響相對而言是較小的。在本實用新型中加速度傳感器采用無錫美新半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的雙軸熱加速度傳感器MXR2999E，其靈敏度為1000mg/V，工作電壓3～5V。
2、控制匣擺動切向速度的計算考慮到控制匣的每一運動過程可大致分為加速運動、大體上的勻速運動及最后的減速運動三個階段，所以控制匣運動過程中速度v應(yīng)按下列公式計算v＝∫a(t)dt。即速度是加速度對時間的積分。其中a(t)與加速度傳感器的輸出相對于基準(zhǔn)電壓的差值成正比。當(dāng)積分值等于零時表示鼠標(biāo)已停止運動。積分可以通過積分電路或微控制器實現(xiàn)。
3、微控制器HC908GP32本實用新型對加速度傳感器輸出的信號可以使用一般的邏輯電路、運算放大器等作進(jìn)一步處理，也可以使用當(dāng)前流行的微控制器進(jìn)行處理。使用微控制器具有接頭少，工作可靠，成本低，外圍零件少等特點，所以采用MOTOROLA公司的微控制器MC68HC908GP32作進(jìn)一步的處理。如果批量生產(chǎn)從減低成本考慮，可以使用MC68HC908QY4。
權(quán)利要求1.一種懸空上下左右擺動屏幕光標(biāo)控制器，其特征是在控制匣體(1)內(nèi)前部和后部分別平行設(shè)置加速度傳感器(2、5)，在兩個加速度傳感器(2、5)之間分別設(shè)置帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的微控制器(3)及控制芯片(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸空上下左右擺動屏幕光標(biāo)控制器，其特征在于所述的兩個加速度傳感器(2、5)之間距離為1cm～20cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸空上下左右擺動屏幕光標(biāo)控制器，其特征在于所述的兩個加速度傳感器(2、5)的敏感軸X、Y至少有一個敏感軸方向相同或相反。
專利摘要本實用新型涉及一種懸空上下左右擺動屏幕光標(biāo)控制器，具體地說是用于對電視機(jī)或計算機(jī)屏幕光標(biāo)進(jìn)行控制，是微控制器與傳感器相結(jié)合的產(chǎn)品，屬于自動控制裝置技術(shù)領(lǐng)域。其主要采用在控制匣體內(nèi)前部和后部分別平行設(shè)置加速度傳感器，在兩個加速度傳感器之間分別設(shè)置帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的微控制器及控制芯片。兩個加速度傳感器之間距離為1cm～20cm。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，合理；能對電視機(jī)或計算機(jī)屏幕光標(biāo)進(jìn)行控制，是微控制器與傳感器相結(jié)合的產(chǎn)品；能徹底擺脫了計算機(jī)中鼠標(biāo)的操作方式及其對固定平面的依賴；對光標(biāo)的控制可根據(jù)一般人群以手腕為軸心上下左右擺動這一種最易接受的運動方式，從而達(dá)到讓光標(biāo)的控制脫離固定的平面。
文檔編號G06F3/033GK2909379SQ20062007294
公開日2007年6月6日 申請日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者范大昭, 范慶 申請人:范大昭, 范慶