專利名稱：用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)，特別是涉及針對運(yùn)動(dòng)物體軌跡而得到相應(yīng)數(shù)據(jù)信號并輸入主機(jī)使之能夠處理的方法及裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的手寫輸入大多是通過觸壓方式實(shí)現(xiàn)，如掌上計(jì)算機(jī)PDA和觸摸屏等。這種輸入方式采用傳感技術(shù)，對介質(zhì)有獨(dú)特的要求，且要求的識(shí)別精確度越高，介質(zhì)成本越高。中國專利申請01144415.0公開了一種采用超聲波定位的手寫輸入方法及裝置，其技術(shù)方案如下手寫裝置包括有參考物體和被測筆，由參考物體的一個(gè)測試點(diǎn)發(fā)射超聲波信號，被測筆接收到超聲波信號后發(fā)出同步信號告知參考物體；參考物體的另一個(gè)測試點(diǎn)立即繼續(xù)發(fā)射超聲波信號，被測筆再次接收超聲波信號，然后被測筆發(fā)出第二個(gè)同步信號告知參考物體；通過測量兩次超聲波信號傳輸?shù)臅r(shí)間計(jì)算出被測筆與參考物體兩個(gè)測試點(diǎn)之間的距離，從而確定被測筆的位置。這種輸入方法對介質(zhì)沒有特殊要求，而且識(shí)別精確度比較高。但是，這種超聲波定位的手寫輸入技術(shù)存在以下不足1、需要設(shè)置紅外線或其它同步信號的發(fā)射和接收電路，成本較高；2、被測筆內(nèi)由于設(shè)置了同步信號的發(fā)射或接收電路，因而體積較大，使用不便；3、以參考物體接收到同步信號作為超聲波信號傳輸?shù)挠?jì)時(shí)起點(diǎn)，由于同步信號的發(fā)送延遲以及傳輸誤差，直接影響對筆尖定位的精度，這在很大程度上滿足不了筆尖運(yùn)動(dòng)軌跡的識(shí)別特別是原始簽名或者處方等真跡識(shí)別的高精度要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一在于提供一種識(shí)別精度高、書寫筆體積小且成本低的用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法。
本發(fā)明提供一種用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法，包括有書寫筆和設(shè)置信號接收及處理裝置，信號接收及處理裝置將接收到的書寫筆筆尖的超聲波位置信息處理后發(fā)送至主機(jī)，包括以下步驟①所述書寫筆移動(dòng)時(shí)，其內(nèi)超聲波振蕩電路輸出的超聲頻電壓令超聲波換能器不斷發(fā)射超聲波；②所述信號接收及處理裝置的兩個(gè)超聲波傳感器模塊分別接收所述超聲波信號，所述微處理器模塊分別對所述兩超聲波傳感器模塊在第一個(gè)設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)所接收到的脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出所述書寫筆筆尖的位置信息作為書寫筆運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)原點(diǎn)；③所述微處理器模塊連續(xù)分別對所述兩超聲波傳感器模塊在設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)接收到的脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出書寫筆筆尖在移動(dòng)過程中各點(diǎn)相對于坐標(biāo)原點(diǎn)的位置信息，以確定所述書寫筆筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡；④所述書寫筆筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)字信息經(jīng)微處理器模塊編碼后通過有線或無線的方式發(fā)送給主機(jī)。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題在于提供一種識(shí)別精度高、書寫筆體積小且成本低的用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置。
本發(fā)明提供一種用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置，包括書寫筆和信號接收及處理裝置，所述書寫筆包括置于筆殼內(nèi)的超聲波振蕩電路、超聲波換能器、供電電路和開關(guān)電路，所述超聲波振蕩電路分別與超聲波換能器、供電電路和開關(guān)電路電連接；所述信號接收及處理裝置包括兩個(gè)超聲波傳感器模塊、微處理器模塊、和通訊接口，所述微處理器模塊分別與兩個(gè)超聲波傳感器模塊和通訊接口電連接。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的技術(shù)效果在于1、書寫筆內(nèi)只設(shè)置有超聲波振蕩電路、超聲波換能器和供電電路，沒有設(shè)置紅外線或其它同步信號的發(fā)射和接收電路，降低了成本，且書寫筆的體積小，使用方便；2、微處理器模塊分別對所述信號接收及處理裝置的兩超聲波傳感器模塊在第一個(gè)設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)所接收到的脈沖計(jì)數(shù)，以該脈沖計(jì)數(shù)作為依據(jù)計(jì)算出所述書寫筆筆尖的位置信息作為書寫筆運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)原點(diǎn)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中因同步信號的發(fā)送延遲以及傳輸誤差而造成的識(shí)別精度低的問題，滿足了原始簽名或者處方等真跡識(shí)別的高精度要求。


圖1是本發(fā)明裝置的書寫筆的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明裝置的信號接收及處理裝置的外觀示意圖；圖3是本發(fā)明裝置的書寫筆的內(nèi)部電路方框示意圖；圖4是本發(fā)明的信號接收及處理裝置的內(nèi)部模塊的結(jié)構(gòu)方框示意圖；圖5是本發(fā)明方法的工作流程示意圖；圖6是本發(fā)明方法的確定筆尖運(yùn)動(dòng)軌跡的軟件流程圖；圖7是本發(fā)明裝置的信號接收及處理裝置的電原理示意圖，其中圖7-1是微處理器模塊的電路原理圖；圖7-2是超聲波傳感器模塊的電路原理圖；圖7-3是按鍵模塊的電路原理圖；圖7-4是顯示模塊的電路原理圖；圖7-5是USB接口的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
本發(fā)明用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法，如圖1至圖6所示，包括設(shè)置有書寫筆1和信號接收及處理裝置2，信號接收及處理裝置2將接收到的書寫筆1筆尖的超聲波位置信息處理后發(fā)送至主機(jī)，包括以下步驟①所述書寫筆1移動(dòng)時(shí)，其超聲波振蕩電路11不斷產(chǎn)生超聲波激勵(lì)電壓使超聲波換能器12不斷發(fā)射超聲波，超聲波的頻率可定為40KHz；②所述信號接收及處理裝置2的兩個(gè)超聲波傳感器模塊21，22分別接收所述超聲波信號，所述微處理器模塊23分別對所述兩超聲波傳感器模塊21、22在第一個(gè)設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)所接收到的脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出所述書寫筆1筆尖的位置信息作為書寫筆1運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè)定單位時(shí)間可定為1毫秒；③所述微處理器模塊23連續(xù)分別對所述兩超聲波傳感器模塊21、22在設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)所接收到的脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出書寫筆1筆尖在移動(dòng)過程中各點(diǎn)相對于坐標(biāo)原點(diǎn)的位置信息，以確定所述書寫筆1筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡；④所述書寫筆1筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡信息經(jīng)微處理器模塊23編碼后通過有線或無線的方式，例如通過USB接口發(fā)送給主機(jī)?？紤]到所輸入的信息可能有錯(cuò)誤或即將輸入的信息與已經(jīng)需入的信息可能有重復(fù)，所述書寫筆1筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡信息經(jīng)微處理器模塊23編碼后，在發(fā)送給主機(jī)之前，通過所述信號接收及處理裝置2的顯示模塊24顯示出來，并借助所述信號接收及處理裝置2的按鍵輸入模塊25對所述編碼后的信息進(jìn)行刪除、復(fù)制、粘貼和/或編輯操作。
本發(fā)明用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置，如圖1至4所示，包括書寫筆1和信號接收及處理裝置2。如圖1和圖3所示，所述書寫筆1包括置于筆殼15內(nèi)的超聲波振蕩電路11、超聲波換能器12、供電電路13和開關(guān)電路14。所述超聲波振蕩電路11分別與超聲波換能器12、供電電路13和開關(guān)電路14電連接。所述供電電路中的電源可以是3個(gè)紐扣電池，電壓4.5V。為了保證在筆尖運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)開始發(fā)射超聲波，盡量提高識(shí)別精度，所述書寫筆1內(nèi)還設(shè)置有壓力開關(guān)16，該壓力開關(guān)16電連接于超聲波振蕩電路11和開關(guān)電路14之間。所述書寫筆1的筆尖落于紙上時(shí)，壓力開關(guān)16接通，所述超聲波振蕩電路11開始工作。
如圖2、圖4所示，所述信號接收及處理裝置2包括兩個(gè)超聲波傳感器模塊21，22、微處理器模塊23、通訊接口26、顯示模塊24、按鍵輸入模塊25和緩存模塊27，所述微處理器模塊23分別與兩個(gè)超聲波傳感器模塊21，22、通訊接口26、顯示模塊24、按鍵輸入模塊25電連接。所述通訊接口26采用USB接口，顯示模塊24采用液晶顯示。所述微處理器模塊23和緩存模塊27在物理上設(shè)置為一體，該微處理器模塊23內(nèi)置高精度時(shí)鐘源，具有計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、計(jì)算和通訊等功能。
本發(fā)明方法的工作流程如圖5所示，接通開關(guān)電路14，所述超聲波振蕩電路11發(fā)射固定占空比的脈沖信號，使超聲波換能器12不斷發(fā)射超聲波。所述兩個(gè)超聲波傳感器模塊21，22分別接收到書寫筆1發(fā)出的超聲波脈沖信號，并分別將脈沖信號大整形輸入所述微處理器模塊23。該微處理器模塊23第一次收到數(shù)字筆發(fā)出的超聲脈沖波信號時(shí)，開始對單位時(shí)間內(nèi)兩個(gè)超聲波傳感器模塊21，22分別收到的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，并依據(jù)該計(jì)數(shù)計(jì)算出書寫筆1筆尖運(yùn)動(dòng)軌跡起點(diǎn)，并將該起點(diǎn)作為相對坐標(biāo)位置原點(diǎn)。所述書寫筆移動(dòng)時(shí)，該微處理器模塊23繼續(xù)對兩超聲波傳感器模塊21，22在單位時(shí)間內(nèi)分別接收到的超聲波脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)，并與坐標(biāo)原點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，計(jì)算出書寫筆1筆尖在移動(dòng)過程中各點(diǎn)相對于坐標(biāo)原點(diǎn)的位置信息，以確定書寫筆1筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡。所述各點(diǎn)的位置信息經(jīng)過所述微處理器模塊23編碼、壓縮和打包，直接經(jīng)USB接口輸送至主機(jī)；或者先緩存，輸送至液晶顯示屏上顯示，借助按鍵做刪除、復(fù)制、粘貼和編輯等操作后，再經(jīng)由USB接口輸送至主機(jī)。主機(jī)端裝有接收應(yīng)用軟件，該應(yīng)用軟件能和MICROSOFT OFFICE、POWERPOINT等程序結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)電子簽名等各種功能。
本發(fā)明方法的確定筆尖運(yùn)動(dòng)軌跡的軟件流程如圖6所示，所述信號接收及處理裝置2的微處理器模塊23上電初始化后，兩超聲波傳感器模塊21，22的超聲波接收通道打開。如果書寫筆1發(fā)來的超聲波信號，所述兩超聲波傳感器模塊21，22則分別收集超聲波信號，微處理器模塊則對兩超聲波傳感器模塊21，22在單位時(shí)間內(nèi)如1毫秒內(nèi)分別所收到的超聲波脈沖數(shù)計(jì)數(shù)。如果是第一次收到超聲波，則計(jì)算出書寫筆運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)原點(diǎn)(X0，Y0)，如果不是第一次收到超聲波，則將接收的數(shù)據(jù)與坐標(biāo)原點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，計(jì)算出當(dāng)前書寫筆筆尖的位置(Xa，Yb)，確定所述書寫筆筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡中一個(gè)點(diǎn)。置收到數(shù)據(jù)標(biāo)志后，重新對下一個(gè)單位時(shí)間兩超聲波傳感器模塊21，22分別所收到的超聲波脈沖數(shù)計(jì)數(shù)，以確定所述書寫筆筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡中下一個(gè)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法，包括有書寫筆(1)和設(shè)置信號接收及處理裝置(2)，該信號接收及處理裝置(2)將接收到的書寫筆(1)筆尖的超聲波位置信息處理后發(fā)送至主機(jī)，其特征在于包括以下步驟，①所述書寫筆(1)移動(dòng)時(shí)，其內(nèi)超聲波振蕩電路(11)輸出的超聲頻電壓令超聲波換能器(12)不斷發(fā)射超聲波；②所述信號接收及處理裝置(2)的兩個(gè)超聲波傳感器模塊(21、22)分別接收所述超聲波信號，所述微處理器模塊(23)分別對所述兩超聲波傳感器模塊(21、22)在第一個(gè)設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)所接收到的脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出所述書寫筆(1)筆尖的位置信息作為書寫筆(1)運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)原點(diǎn)；③所述微處理器模塊(23)連續(xù)分別對所述兩超聲波傳感器模塊(21、22)在設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)接收到的脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出書寫筆(1)的筆尖在移動(dòng)過程中各點(diǎn)相對于坐標(biāo)原點(diǎn)的位置信息，以確定所述書寫筆(1)筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡；④所述書寫筆(1)筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)字信息經(jīng)微處理器模塊(23)編碼后通過有線或無線的方式發(fā)送給主機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法，其特征在于步驟④中，所述書寫筆(1)筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡信息經(jīng)微處理器模塊(23)編碼后，在發(fā)送給主機(jī)之前，通過所述信號接收及處理裝置(2)的顯示模塊(24)顯示，并借助所述信號接收及處理裝置(2)的按鍵輸入模塊(25)對所述編碼后的信息進(jìn)行刪除、復(fù)制、粘貼和/或編輯操作。
3.如權(quán)利要求1所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法，其特征在于步驟④中，經(jīng)過編碼的所述書寫筆(1)筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡信息經(jīng)微處理器模塊(23)的USB接口發(fā)送給主機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法，其特征在于步驟①中，所述書寫筆的超聲波換能器(12)發(fā)射的超聲波頻率為40KHz。
5.如權(quán)利要求1所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法，其特征在于步驟②和③中所述設(shè)定單位時(shí)間為1毫秒。
6.一種用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置，其特征在于包括書寫筆(1)和信號接收及處理裝置(2)，其特征在于所述書寫筆(1)包括置于筆殼(15)內(nèi)的超聲波振蕩電路(11)、超聲波換能器(12)、供電電路(13)和開關(guān)電路(14)，所述超聲波振蕩電路(11)分別與超聲波換能器(12)、供電電路(13)和開關(guān)電路(14)電連接；所述信號接收及處理裝置(2)包括兩個(gè)超聲波傳感器模塊(21、22)、微處理器模塊(23)和通訊接口(26)，所述微處理器模塊(23)分別與兩個(gè)超聲波傳感器模塊(21，22)和通訊接口(26)電連接。
7.如權(quán)利要求6所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置，其特征在于所述信號接收及處理裝置(2)還包括顯示模塊(24)、按鍵輸入模塊(25)和緩存模塊(27)，該顯示模塊(24)、按鍵輸入模塊(25)和緩存模塊(27)分別與所述微處理器模塊(23)電連接。
8.如權(quán)利要求6所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置，其特征在于所述通訊接口(26)是USB接口。
9.如權(quán)利要求6所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置，其特征在于所述微處理器模塊(23)和緩存模塊(27)在物理上為一體。
10.如權(quán)利要求6所述的用超聲波確定手寫軌跡的輸入裝置，其特征在于所述書寫筆(1)還包括壓力開關(guān)(16)，該壓力開關(guān)(16)電連接于超聲波振蕩電路(11)和開關(guān)電路(14)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及用超聲波確定手寫軌跡的輸入方法及裝置，包括有書寫筆(1)和設(shè)置信號接收及處理裝置(2)，該處理裝置(2)的兩個(gè)超聲波傳感器模塊(21、22)分別接收書寫筆(1)發(fā)射的超聲波信號，處理裝置(2)的微處理器模塊(23)分別對兩超聲波傳感器模塊(21、22)在第一個(gè)設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)所接收到的脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出書寫筆(1)筆尖的位置信息作為書寫筆(1)運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)原點(diǎn)；微處理器模塊(23)連續(xù)分別對兩傳感器模塊(21、22)在設(shè)定單位時(shí)間內(nèi)接收到的脈沖計(jì)數(shù)，確定書寫筆(1)筆尖的運(yùn)動(dòng)軌跡；該運(yùn)動(dòng)軌跡信息經(jīng)微處理器模塊(23)編碼后通過發(fā)送給主機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)效果在于降低了成本，且書寫筆的體積小，使用方便；識(shí)別精度高。
文檔編號G06F3/041GK1987762SQ200510121260
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者于德偉 申請人:深圳市朗科科技有限公司