專利名稱：設有電視游戲功能的電視機遙控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電視機遙控器，特別是涉及一設有電視游戲功能的電視機遙控裝 置。該遙控裝置除了具備基本的電視遙控功能外，還具備電視機游戲手柄功能。
背景技術：
傳統(tǒng)的電視機游戲，需要配備專門的游戲手柄，缺少游戲手柄或游戲手柄損壞，就玩 不了游戲，對用戶而言不夠方便。遙控器是電視機必備的設備，但現(xiàn)有遙控器并不提供游 功能。
目前市面上常見的電視機遙控器主要包括微處理器芯片、振蕩信號產(chǎn)生電路、功率驅 動電路、紅外發(fā)光二極管和矩陣鍵盤。其中微處理器芯片負責檢測鍵盤按鍵情況并形成編 碼;振蕩信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生高頻信號，該信號經(jīng)過微處理器芯片處理成38KHz的載波 信號，再結合編碼信息加載到遙控器發(fā)射端；功率驅動電路和紅外發(fā)光二極管組成遙控器 紅外發(fā)射端，發(fā)射經(jīng)過調制后的38KHz紅外線。
一般來說不同廠家生產(chǎn)的電視機，其接收解碼部分采用的芯片不同，因此對應的遙控 器其遙控編碼也不相同，遙控器的編碼需要結合電視機的解碼部分進行整體設計。而為了 兼容各類電視機廠家的遙控器編碼，近年來出現(xiàn)了所謂的萬能遙控器；隨著大量家電采用 紅外遙控方式，又出現(xiàn)了能同時遙控彩電，VCD，錄像機等家電的多合一 (多功能)遙控 器。但是同時具電視遙控功能和電視機游戲手柄功能的遙控器還沒有出現(xiàn)。

實用新型內容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點，提供設有電視游戲功能的電視機遙控裝 置，使該遙控裝置在具備一般的電視機遙控器功能的同時，還具備游戲手柄的功能，為電 視機游戲提供了更好的操控性和趣味性。
本實用新型的目的通過如下技術方案實現(xiàn)
設有電視游戲功能的電視機遙控裝置，包括相互信號連接的轉發(fā)器和遙控器；轉發(fā)器 中的紅外發(fā)射電路和無線接收電路分別與單片機信號連接；所述遙控器的無線發(fā)送電路、 面板按鍵和加速度傳感器分別與處理器信號連接；無線發(fā)送電路釆用的電路與轉發(fā)器中的 無線接收電路相對應；
3處理器為Megal6單片機；面板按鍵除了普通電視機遙控器所具備的按鍵之外，還具
備一個模式切換按鈕，該按鈕的一端接地，另一端通過限流電阻單獨連接到處理器，當該
模式切換按鈕沒有被按下時，遙控器處于普通遙控模式；當該模式切換按鈕被按下時，遙 控器處于游戲控制模式；
加速度傳感器通過信號調理電路與處理器連接，信號調理電路采用含有4個獨立的電 壓比較器LM339， 4個獨立的電壓比較器輸入端分別接一基準電壓，輸入端還分別與加速 度傳感器連接，輸出端分別接處理器。
所述的加速度傳感器為ADXL330芯片。
所述的單片機為Mega8單片機。
相對于現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下優(yōu)點和有益效果
本實用新型提供一種帶加速度傳感器的電視機遙控器，該遙控器除了具備通用電視機 遙控功能以外，還支持常見的游戲手柄功能，同時其內置的加速度傳感器增加了一些普通 游戲手柄不具備的動作檢測功能，用戶不需要額外購買游戲手柄就能夠玩電視游戲，提高 了電視機游戲的方便性和趣味性。


圖1是本發(fā)明兼具電視游戲功能的電視機遙控裝置結構示意圖。
圖2是圖1中轉發(fā)器遙控方法的流程框圖。
圖3是圖1中遙控器遙控方法的流程框圖。
圖4為Megal6單片機的按鍵接口電路示意圖。
圖5為加速度傳感器信號調理電路示意圖。
圖6為加速度傳感器X軸信號檢測電路示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步描述，需要說明的是本實用新型要求 保護的范圍并不局限于實施例記載的范圍。
如圖1所示，兼具電視游戲功能的電視機遙控裝置包括相互信號連接的轉發(fā)器100和 遙控器200。轉發(fā)器IOO包括紅外發(fā)射電路101、單片機102、無線接收電路103;紅外發(fā) 射電路101和無線接收電路103分別與單片機102信號連接。無線接收電路103接收遙控 器發(fā)送的數(shù)據(jù)，輸入單片機102;單片機102通過紅外發(fā)射電路101將數(shù)據(jù)以紅外線方式 發(fā)送出去。單片機102采用Atmd公司的Mega8單片機，該單片機內部帶3個獨立定時器，提供 SPI、 UART等接口，具備功耗低，處理能力強的特點。單片機102通過SPI接口讀取無線 接收電路103發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，采用內部定時器產(chǎn)生38KHz方波作為紅外發(fā)射電路101的 載波，通過串口對紅外載波進行調制。
無線接收電路103采用單片集成射頻收發(fā)芯片nRF2401，與之對應的遙控器200中的 無線發(fā)送電路201也采用單片集成射頻收發(fā)芯片nRF2401。當然這部分電路也可以采用分 立元件構建，在不考慮成本因素的前提下，采用集成IC可以省略大量工作。
紅外發(fā)射電路101可采用三極管功率驅動電路，驅動紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。如可 以采用NPN三極管8050，紅外發(fā)光二極管接在三極管集電極，充當負載；而調制后的38KHz 載波信號加載在三極管的基極，充當開關控制信號。
遙控器200包括無線發(fā)送電路201、面板按鍵202、處理器203和加速度傳感器204。 無線發(fā)送電路201、面板按鍵202和加速度傳感器204分別與處理器203信號連接。其中 處理器203通過無線發(fā)送電路201發(fā)送電視機遙控指令和游戲控制指令。無線發(fā)送電路201 采用的電路需要跟轉發(fā)器100中的無線接收電路103相對應，如無線接收電路103采用單 片集成射頻收發(fā)芯片nRF2401，則無線發(fā)送電路201也采用單片集成射頻收發(fā)芯片 nRF2401。
處理器203可采用Atmel公司的Megal6單片機，也可以是其他型號單片機或控制器。 處理器203主要負責面板按鍵202的檢測和加速度傳感器203輸出信號的采集，并根據(jù)按 鍵和采集到的信號生成相應的遙控命令。
面板按鍵202的檢測是由處理器203的兩組I/O 口構成矩陣鍵盤掃描接口來實現(xiàn)的。 圖4給出了基于Atmel公司Megal6單片機的按鍵接口電路。如圖4所示，面板按鍵202 除了普通電視機遙控器所具備的按鍵之外，還具備一個模式切換按鈕(見圖中"模式切換" 按鈕"S1")，該按鈕的一端接地，另一端通過限流電阻單獨連接到處理器203 (圖中 ATMEGA16) PB2引腳，在處理器203的代碼中該按鈕被定義成模式切換按鈕，具有最高 的優(yōu)先級。該按鈕用于面板按鍵在普通遙控器按鍵和游戲按鍵之間完成功能切換。當該模 式切換按鈕沒有被按下時，遙控器處于普通遙控模式，面板各個按鍵對應普通電視機遙控 器各按鍵的功能，即此時遙控器手柄相當于一個普通電視機遙控器；當該模式切換按鈕被 按下時，遙控器處于游戲控制模式，面板各個按鍵對應游戲手柄按鍵功能。比如普通電視 機遙控器上的"音量+"，"音量一"，"節(jié)目+ "和"節(jié)目一"這四個按鍵，在普通遙控模 式下，分別控制音量和換臺；但在模式切換按鈕按下后，通過在軟件中進行定義，可將這 四個按鍵映射為游戲手柄上的"前"，"后"，"左"和"右"按鍵。 一般電視機遙控器帶有30個左右的按鍵，本實施例中，處理器203采用兩組I/0 口可以構成8*8矩陣鍵盤掃描接 口，理論上可支持多達64個按鍵，可根據(jù)需要決定所接入的按鍵數(shù)目，而按鍵與功能之間 的映射情況則由處理器203設定的代碼決定。如圖4所示，處理器203提供PortC和PortD 兩個8bitl/0端口用于外接按鍵，按鍵接在端口C與端口D的每一個交叉點，端口C與端 口 D的每一個I/O引腳進行交叉，共有8*8 = 64種組合，最多支持64按鍵。為了簡單起見， 圖4中沒有給出全部按鍵連接方式，而只是示范性的給出了部分按鍵連接。在設計按鍵檢 測程序時，可將端口C設置為輸入，端口D設置為輸出，分兩步進行按鍵檢測首先使端 口D的8個I/0引腳全部輸出高電平，肆取端口C的狀態(tài)，如果沒有按鍵按下，則狀態(tài)字 為0xFF，表示輸入全部為高電平，若讀到的狀態(tài)字不是0xFF，則說明有按鍵被按下。接 下來進一步檢査是哪一個按鍵被按下，端口C仍設置為輸入，端口D的8個I/0引腳輪流 輸出高電平，其他引腳為低電平，讀取端口C的狀態(tài)字，則若接在端口C與端口D某兩個 引腳交叉點的按鍵被按下，則對應的端口C的該引腳會輸入高電平，由此可以得知當前所 按下的是哪一個按鍵。需要注意的是，這種檢測方法中的按鍵對處理器而言是物理意義上 的按鍵，即檢測出來的是接在端口 C某一個引腳與端口 D某一個引腳"交叉點"上的按鍵， 該按鍵如何對應到遙控器面板的對用戶而言代表了唯一 (特定)功能的按鈕，則由設計人 員在程序中進行定義，即將物理按鍵映射到功能按鍵。因此軟件上的修改就可以實現(xiàn)面板 按鍵202某一按鍵實際功能的改變，對按鍵的裝配極為方便。
加速度傳感器204還包括信號調理電路，加速度傳感器204通過信號調理電路與處理 器連接，用于檢測遙控器手柄的空間位置變化(對應用戶的手部動作)，為了簡化信號處理 及提高抗干擾能力，加速度的輸出信號先經(jīng)過信號調理電路進行轉換后再送到處理器203。 傳感器可以采用ADI公司的ADXL330芯片，ADXL330芯片是一款集成在單芯片上的小尺 寸、薄型、低功耗、完全3軸加速計，加速度范圍士3g (lg等于9.8m/s2)，足以滿足游戲需 要。ADXL330芯片安裝在遙控器內部，可定義X軸對應遙控器手柄左右移動，Y軸對應 遙控器手柄前后移動，Z軸對應遙控器手柄上下移動。在游戲中，要實現(xiàn)用戶左右、上下 甩動遙控器對應為傳統(tǒng)游戲手柄方向鍵的左移、右移、上移和下移。因此需要檢測X軸和 Z軸的加速度，ADXL330芯片采用3V供電，各軸在沒有加速度的情況下輸出均為1.5V。 以X軸為例，當用戶左向甩動遙控器時，X軸輸出電壓高于1.5V;當用戶右向甩動遙控器 時，X軸輸出電壓低于1.5V。考慮到需要忽略一些不合格的遙控器甩動動作以及最大限度 抑制噪聲和干擾，X軸和Z軸的輸出信號均通過信號調理電路后再送到處理器203的輸入 I/O 口 。如圖5所示，信號調理電路可采用集成芯片LM339, LM339含有4個電壓比較器， 即內部包含4個獨立的電壓比較器單元。4個獨立的電壓比較器輸入端分別接一基準電壓，輸入端還分別與加速度傳感器連接，4個獨立的電壓比較器輸出端分別接處理器。圖5中 加速度傳感器ADXL330的X、 Z軸輸出的模擬信號輸入到LM339 (圖中X軸輸出信號輸 入到LM339內部的比較器A和比較器B， Z軸輸出信號輸入到LM339內部的比較器C和 比較器D)，通過與預設的基準電壓進行比較，原模擬信號變?yōu)楦叩碗娖叫盘?，再輸送到?理器203 (圖5中的Megal6單片機)的輸入I/O引腳。對于我們所需要檢測的X軸和Z 軸，各需要兩個電壓比較器用于信號轉換。以X軸為例進行說明，圖6給出了該情況下的 電路示意圖(為了簡單起見，圖6只給出了本部分所涉及到的電路連接)，，圖中LM339的 一個電壓比較器PartA用于檢測X軸輸出電壓是否大于1.86V，另一個PartB用于檢測X 軸電壓是否小于1.14V，因此電壓比較器的基準電壓分別是1.86V和1.14V，可由整個系統(tǒng) 的電源電壓3.3V分別經(jīng)過串聯(lián)電阻分壓后得到，如圖所示，這兩個電壓閥值對應ADXL330 加速度傳感器lg的加速度(lg等于9.8m/s2)。需要注意的是，這里的電壓閥值的設置，關 系到動作檢測的靈敏度，閥值設置過大，遙控器動作檢測的靈敏度降低，容易丟失動作； 閥值設置過小，抗干擾能力降低，容易產(chǎn)生動作誤判。最后這兩個電壓比較器的輸出接到 處理器203 (圖中ATmegal6)的2個I/O引腳PA7 (圖中ADC7引腳)和PA6(圖中ADC6 引腳)，在游戲控制模式下，處理器203讀取這2個I/O引腳的輸入電平，根據(jù)這些電平判 斷加速度傳感器檢測到的加速度大小是否合格，即用戶是否甩動了遙控器。Z軸的情況跟X 軸一樣，這里不再詳述。有時候，用戶可能斜向甩動遙控器，此時能同時在X軸和Z軸檢 測到合格的加速度信號，相當于使用傳統(tǒng)游戲手柄時，用戶同時按下了兩個方向鍵，如左 下，左上等。
應用本實用新型兼具電視游戲功能的電視機遙控裝置的遙控方法包括轉發(fā)器控制和遙 控器兩部分
(1)如圖2所示，轉發(fā)器控制方法如下
a、 單片機102通過SPI接口跟無線接收電路103通訊，為了節(jié)省耗電，在沒有數(shù)據(jù)轉 發(fā)任務時，單片機102處于在空閑狀態(tài)(睡眠模式)，此時CPU時鐘停止，但內部SPI模 塊仍處于活躍狀態(tài)。(步驟301)
b、 當單片機102接收到無線接收電路103發(fā)出的數(shù)據(jù)時，SPI模塊產(chǎn)生一個中斷以喚 醒處于空閑狀態(tài)的CPU，然后單片機102進行SPI數(shù)據(jù)接收處理；(步驟302)
c、 在SPI接收處理中先進行數(shù)據(jù)有效性檢測，判斷所接收到的數(shù)據(jù)(指令)是否有效 (最基本的是數(shù)據(jù)所含的遙控編碼要符合設計時約定的格式和數(shù)值范圍)，如果數(shù)據(jù)無效則
丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)，單片機102重新進入空閑狀態(tài)。(可根據(jù)實際需求決定是否需要額 外的數(shù)據(jù)有效性檢驗，如采用無線模塊自帶的CRC校驗，自行設計檢驗包等。對于需要嚴格控制無線傳輸誤碼率的應用場合，推薦使用無線收發(fā)模塊nRF2401自帶的CRC校驗。) (步驟303)
d、如果數(shù)據(jù)有效，單片機102將該數(shù)據(jù)包含的遙控編碼送到紅外發(fā)射電路發(fā)射出去。 完成該工作后，單片機102重新進入空閑狀態(tài)。(步驟304) (2)如圖3所示，遙控器控制方法如下
a、 處理器203初始化，包括初始化用于按鍵檢測的I/0端口，初始化連接到模式切換 按鈕的I/0引腳(設置為上拉輸入狀態(tài))，初始化用于控制無線發(fā)送電路201的內部SPI模 塊，啟動一個內部定時器產(chǎn)生間隔為IO毫秒的定時中斷，該定時中斷用于每隔IO毫秒執(zhí) 行一次按鍵掃描。(步驟401)
b、 處理器203檢測模式切換按鈕是否按下，若與模式切換按鈕連接的I/0引腳電平為 高，則模式切換按鈕沒有按下，處于普通遙控模式，反之則為游戲控制模式(步驟402)。 若處于游戲控制模式，處理器203不斷讀取連接加速度傳感器的4個I/O引腳電平，生成 相應的游戲控制命令發(fā)送到處理器203的SPI模塊。處理器203重復執(zhí)行本部分程序，直 到有中斷產(chǎn)生才被打斷。(步驟403、 404、 405)
c、 處理器的定時器(在步驟a中其定時時間設置為IO毫秒)中斷觸發(fā)后，處理器執(zhí) 行中斷程序，在中斷程序中調用按鍵掃描代碼，讀取與面板按鍵連接的兩組I/O端口電平 狀態(tài)，判斷是否有按鍵被按下，如果沒有則退出執(zhí)行b部分程序。(步驟406)
d、 如果有檢測到按鍵被按下，需再檢測模式切換按鈕狀態(tài)，若與模式切換按鈕連接的 1/0引腳電平為高，則模式切換按鈕沒有按下，處于普通遙控模式，反之則為游戲控制模式。 普通遙控模式下，處理器203將按鍵解釋為普通遙控器指令，發(fā)送到SPI模塊；游戲控制 模式下，處理器203將按鍵解釋為游戲控制指令發(fā)送到SPI模塊；最后，處理器203重復 執(zhí)行b部分程序。(步驟407、 408、 409)
在軟件實現(xiàn)上，轉發(fā)器和遙控器需要保持遙控指令(遙控編碼)的一致。本實用新型 在應用上主要針對那些本身支持游戲功能的電視機，這些電視機內部CPU支持除了能夠識 別普通的電視遙控指令外，還支持特定的游戲指令。對于不同的電視機廠家所支持的不同 游戲控制指令，本實用新型的遙控器可以通過在軟件上進行設定來實現(xiàn)兼容。
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權利要求1、設有電視游戲功能的電視機遙控裝置，包括相互信號連接的轉發(fā)器和遙控器；轉發(fā)器中的紅外發(fā)射電路和無線接收電路分別與單片機信號連接；其特征在于，所述遙控器的無線發(fā)送電路、面板按鍵和加速度傳感器分別與處理器信號連接；無線發(fā)送電路采用的電路與轉發(fā)器中的無線接收電路相對應；處理器為Mega16單片機；面板按鍵除了普通電視機遙控器所具備的按鍵之外，還具備一個模式切換按鈕，該按鈕的一端接地，另一端通過限流電阻單獨連接到處理器，當該模式切換按鈕沒有被按下時，遙控器處于普通遙控模式；當該模式切換按鈕被按下時，遙控器處于游戲控制模式；加速度傳感器通過信號調理電路與處理器連接，信號調理電路采用含有4個獨立的電壓比較器LM339，4個獨立的電壓比較器輸入端分別接一基準電壓，輸入端還分別與加速度傳感器連接，輸出端分別接處理器。
2、 根據(jù)權利要求l所述的設有電視游戲功能的電視機遙控裝置，其特征在于所述的 加速度傳感器為ADXL330芯片。
3、 根據(jù)權利要求l所述的設有電視游戲功能的電視機遙控裝置，其特征在于所述的 單片機為Mega8單片機。
專利摘要本實用新型公開了設有電視游戲功能的電視機遙控裝置，該裝置包括相互信號連接的轉發(fā)器和遙控器；遙控器的無線發(fā)送電路、面板按鍵和加速度傳感器分別與處理器信號連接，面板按鍵除了普通電視機遙控器所具備的按鍵之外，還具備一個模式切換按鈕，該按鈕的一端接地，另一端通過限流電阻單獨連接到處理器，當該模式切換按鈕沒有被按下時，遙控器處于普通遙控模式；當該模式切換按鈕被按下時，遙控器處于游戲控制模式。本實用新型遙控器處于普通遙控工作模式時相當于普通電視機遙控器；處于游戲控制工作模式時遙控器面板上各按鍵可用作游戲按鍵，為電視機游戲提供了更好的操控性和趣味性。
文檔編號G08C23/04GK201286145SQ20082020206
公開日2009年8月5日 申請日期2008年10月20日 優(yōu)先權日2008年10月20日
發(fā)明者包文韜, 炎 匡, 洋 張, 徐向民 申請人:華南理工大學