專利名稱：一種計算機控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算機控制方法及裝置，屬于計算機人機交互裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
伴隨著計算機技術(shù)飛速發(fā)展，計算機周邊設(shè)備在巨大的市場需求推動下，控制裝置新技術(shù)、新產(chǎn)品日新月異。從最原始的磁帶機，到后來的鍵盤，再到后來的鍵盤+鼠標(biāo)+視窗，從最初的有線方式到現(xiàn)在的無線方式。每次都給這個領(lǐng)域帶來了巨大的變革，讓更多的人融入到計算機大世界中去。目前的控制裝置主流是有線鼠標(biāo)+鍵盤，但在某些場合，這種方式力不從心，讓用戶使用起來十分不方便。如新產(chǎn)品發(fā)布會，或多媒體教學(xué)，在這些場合中，多數(shù)采用有線鼠標(biāo)鍵盤+計算機+投影儀的交互模式，通過有線的鼠標(biāo)和鍵盤來操作計算機，而采用這種模式的是時候，都是要求用戶不能離開計算機太遠(yuǎn)，甚至必須坐或站立在計算機的附近位置上，直接進(jìn)行操作計算機鍵盤或鼠標(biāo)，操作者使用起來十分不方便，與聽眾互動性很差。而此時候，如果想在投影幕上像在黑板上用粉筆一樣做一些標(biāo)記符號的時候，更是無法實現(xiàn)，必須借助于另外的設(shè)備。而現(xiàn)有的這些設(shè)備，有一種是借助攝像頭對激光投射點的圖象撲捉獲取定位信息，這種方案復(fù)雜、成本高、使用前需要矯正、受射像頭聚焦有效距離限制，大場合根本無法使用。另一種放式是，在投影區(qū)域邊上安裝紅外或其它輔助定位器，該方案根本不具有便攜性，定位精度更是極其差，再一就是當(dāng)用戶在投影區(qū)書寫的時候，會遮擋很大部分的投影區(qū)域，可見這點也是非常不妥當(dāng)?shù)?。特別是常規(guī)的控制裝置只能滿足桌面移動或空中揮動的一種應(yīng)用場合，無疑也影響了操作者的操作便捷要求。微型半導(dǎo)體加速度傳感器、角速度傳感器、微處理器的出現(xiàn)為以上技術(shù)不足提供了必要的條件。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種計算機控制裝置，可以對空中揮動動作感應(yīng)，也可以對桌面平移動作感應(yīng)，成為一種小巧便攜、操作簡潔的增強型計算機控制裝置。
本發(fā)明提出的計算機控制方法，包括以下步驟 (1—1)耦合來自計算機的射頻信號； (1—2)對上述射頻信號進(jìn)行放大、解調(diào)和A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，對該數(shù)字信號進(jìn)行解析，得到計算機設(shè)置信號；將來自微處理器的計算機控制信號進(jìn)行打包和D/A轉(zhuǎn)換，得到模擬信號，對模擬信號進(jìn)行調(diào)制、放大后發(fā)送至計算機； (1—3)產(chǎn)生三維加速度信號、二維角速度信號和兩個轉(zhuǎn)動信號； (1—4)對上述加速度信號、角速度信號進(jìn)行處理得到姿態(tài)信號、抖動信號和移動信號； (1—5)接收來自使用者的操作信號，并根據(jù)使用者的操作信號啟動激光發(fā)射器或?qū)⑹褂谜叩牟僮餍盘栟D(zhuǎn)換成對計算機的控制信號，并將控制信號發(fā)送至計算機； (1—6)對上述計算機設(shè)置信號進(jìn)行判斷，若上述計算機設(shè)置信號中有按鍵非重定義，則對上述加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號和使用者操作信號中的點劃鍵操作信號進(jìn)行處理，得到計算機光標(biāo)在X軸、Y軸和Z軸上的位移控制信號，并將控制信號發(fā)送至計算機；若上述計算機設(shè)置信號中有按鍵重定義，則對上述加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號、抖動信號、移動信號和使用者操作信號進(jìn)行處理，得到鼠標(biāo)或計算機控制信號，并將控制信號發(fā)送至計算機； (1—7)對上述轉(zhuǎn)動信號進(jìn)行處理，得到計算機在X方向或Y方向的滾動條控制信號，將滾動條控制信號發(fā)送至計算機。
上述步驟(1—4)中，將加速度信號、角速度信號進(jìn)行處理得到姿態(tài)信號、抖動信號和移動信號的過程包括 (2-1)若在設(shè)定的時間段t4內(nèi)，加速度信號在X、Y、Z軸變化小于設(shè)定值a_minl，角速度信號在X、Y軸變化小于設(shè)定值r_minl，則根據(jù)加速度信號a在X、Y、Z軸的重力加速度分量gy、gx、gz，得到姿態(tài)信號T1＝gx/(gx2+gy2)1/2，T2＝gy/(gx2+gy2)1/2，T3＝gz/(gz2+gy2)1/2，T4＝gy/(gz2+gy2)1/2； (2-2)若在設(shè)定的時間段t8內(nèi)，角速度信號r的模值|r|小于設(shè)定值r_min，加速度信號a的模值|a|減去重力加速度g小于設(shè)定值g0，且在設(shè)定的時間段t5內(nèi)，加速度信號a在任意方向突然增大至設(shè)定值，在設(shè)定時間段t6內(nèi)，突然減小至設(shè)定值，則得到該方向的抖動信號； (2-3)若在設(shè)定的時間段t7內(nèi)，加速度信號a的模值在任意方向的變化大于a_min，角速度信號r的模值變化小于r_min，則將加速度信號a的X軸向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，再將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到X軸移動信號Sax＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Y軸向分量ay與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Y(jié)軸方向速度Vy，將Vy與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Y(jié)軸移動信號Say＝Vy*tp*f1，將加速度信號a的Z軸向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，將Vz與時間段tp和修正因子相乘，得到Z軸移動信號Saz＝Vz*tp*f1。
上述步驟(1—6)中，若計算機設(shè)置信號中有按鍵非重定義，則對加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號和使用者操作信號中的點劃鍵操作信號進(jìn)行處理，得到計算機光標(biāo)在X軸、Y軸和Z軸上的位移控制信號的過程，包括以下步驟 (3—1)若操作者的操作信號為點劃鍵長按信號，則進(jìn)行步驟(3—2)；若無操作者的點劃鍵操作信號，則對上述加速度信號和角速度信號進(jìn)行判斷，若設(shè)定時間t1內(nèi)，角速度信號在Y軸方向的變化小于設(shè)定值ry_min，加速度信號在Y軸方向的變化小于ay_min，則進(jìn)行步驟(3—3)，或?qū)ι鲜黾铀俣刃盘柡徒撬俣刃盘栠M(jìn)行判斷，若在設(shè)定時間t1內(nèi)，角速度信號在Y軸方向的變化不小于ry_min或加速度信號在Y軸方向的變化不小于ay_min，則進(jìn)行步驟(3—4)； (3—2)將加速度信號a的Z軸方向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，當(dāng)計算機設(shè)置信號中無姿態(tài)補償時，將Vz與時間片tp和修正因子f3相乘，得到計算機光標(biāo)在Z軸的位移量Sz＝Vz*tp*f3，當(dāng)計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償時，則將Sz除以姿態(tài)信號T3，得到計算機光標(biāo)在Z軸位移Sz＝Vz*tp*f3*((gy2+gz2)1/2/gz)； (3—3)將加速度信號a的X軸方向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到計算機光標(biāo)在X軸的位移量Sx＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Z軸方向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到計算機光標(biāo)在Y軸的位移量Sy＝Vz*tp*f1； (3—4)將加速度信號a的X軸向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，再將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Sax＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Y軸向分量ay與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Y(jié)軸方向速度Vy，再將Vy與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Say＝Vy*tp*f1，將角速度信號r的X軸分量rx與設(shè)定時間段tp和修正因子f2相乘，得到Srx＝rx*tp*f2，將角速度信號r的Y軸分量ry與設(shè)定時間段tp和修正因子f2相乘，得到Sry＝ry*tp*f2，當(dāng)計算機設(shè)置信號無姿態(tài)補償時，計算機光標(biāo)在X軸和Y軸的位移量為Sx＝Sax+Srx，Sy＝Say+Sry，當(dāng)計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償時，則根據(jù)上述姿態(tài)信號分別得到到計算機光標(biāo)在X軸和Y軸的位移量Sx＝((Sax+Srx)*gy+(Say+Sry)*gx)/(gx2+gy2)1/2，Sy＝((Sax+Srx)*gx+(Say+Sry)*gy)/(gx2+gy2)1/2。
上述步驟(1—6)中，若計算機設(shè)置信號中有按鍵重定義，則對上述加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號、抖動信號和使用者操作信號進(jìn)行處理，得到計算機光標(biāo)或計算機控制信號的過程包括 (4—1)若計算機設(shè)置信號為對點劃鍵、激光燈鍵、多功能鍵Ctl、菜單鍵和取消鍵進(jìn)行重定義，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，將前述按鍵操作信號重定義為鼠標(biāo)或鍵盤其它按鍵的計算機控制信號； (4—2)若在設(shè)定的時間段t8內(nèi)，角速度信號r的模值|r|小于設(shè)定值r_min，加速度信號a的模值|a|減去重力加速度g小于設(shè)定值g0，則根據(jù)上述姿態(tài)信號T1、T2、T3和T4進(jìn)行判斷，當(dāng)T1絕對值大于設(shè)定值TT1，小于設(shè)定值TT2，且T1大于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)左移信號或鍵盤左方向鍵控制信號，若T1小于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)右移信號或鍵盤右方向鍵控制信號；當(dāng)T3絕對值大于設(shè)定值TT1，小于設(shè)定值TT2，且T3大于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)上移信號或鍵盤上方向鍵控制信號，若T3小于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)下移信號或鍵盤下方向鍵控制信號； (4—3)若計算機設(shè)置信號有抖動信號重定義，且抖動信號在X、Y、Z方向內(nèi)，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容轉(zhuǎn)換為按鍵PgUp、PgDn、音量+、音量-、上一曲、下一曲、Home、End、放大和縮小的計算機控制信號，若抖動信號在其它方向內(nèi)，如X和Y軸的兩個夾角方向等，根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，可以定義為其它單個按鍵或組合鍵的計算機控制信號； (4—4)若計算機設(shè)置信號有移動信號重定義，且計算機設(shè)置信號無姿態(tài)補償，則計算機光標(biāo)在X、Y、Z軸的位移量分別為Sx＝Sax、Sy＝Say、Sz＝Saz，若計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償，則根據(jù)姿態(tài)信號，分別得到計算機光標(biāo)在X、Y、Z軸的位移量Sx＝(Sax*gy+Say*gx)/(gx2+gy2)1/2、Sy＝(Sax*gx+Say*gy)/(gx2+gy2)1/2、Sz＝Saz((gy2+gz2)1/2/gz)。
本發(fā)明提出的計算機控制裝置，包括 天線，用于耦合來自計算機的射頻信號，并將該信號發(fā)送給無線射頻模塊，天線與無線射頻模塊相連； 無線射頻模塊，用于接收來自天線的射頻信號，對射頻信號進(jìn)行放大、解調(diào)和A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，對該數(shù)字信號進(jìn)行解析，得到計算機的設(shè)置信號，并發(fā)送至微處理器，同時將來自微處理器的計算機控制信號進(jìn)行打包和D/A轉(zhuǎn)換，得到模擬信號，對模擬信號進(jìn)行調(diào)制、放大后經(jīng)天線發(fā)送至計算機，無線射頻模塊與微處理器相連； 加速度傳感器，用于產(chǎn)生三維加速度信號，加速度傳感器與微處理器相連； 角速度傳感器，用于產(chǎn)生二維角速度信號，陀螺儀傳感器與微處理器相連； 雙滾輪傳感器，用于產(chǎn)生兩個轉(zhuǎn)動信號，雙滾輪傳感器與微處理器相連； 激光發(fā)射器，用于接收微處理器的啟動信號，產(chǎn)生激光束，激光發(fā)射器與微處理器相連； 按鍵，用于將裝置使用者的操作信號發(fā)送至微處理器，按鍵與微處理器相連； 微處理器，用于接收來自按鍵的操作信號，并根據(jù)按鍵操作信號啟動激光發(fā)射器或?qū)⒉僮餍盘栟D(zhuǎn)換成對計算機的控制信號，并將控制信號發(fā)送至無線射頻模塊；讀取加速度傳感器的加速度信號和角速度傳感器的角速度信號，并對加速度信號和角速度信號進(jìn)行處理后得到計算機在X軸、Y軸和Z軸上的位移和鍵盤控制信號，并將控制信號發(fā)送至無線射頻模塊；讀取雙滾輪傳感器的轉(zhuǎn)動信號，并對轉(zhuǎn)動信號進(jìn)行處理后得到計算機在X方向或Y方向的滾動條控制信號，并將該控制信號發(fā)送至無線射頻模塊。
上述裝置中的按鍵，可以包括電源休眠鍵、取消鍵、X軸滾輪、菜單鍵、鼠標(biāo)左鍵、點劃鍵、鼠標(biāo)中鍵、上翻頁鍵、Y軸滾輪、下翻頁鍵、鼠標(biāo)右鍵、激光燈鍵、多功能鍵Ctrl、回車鍵和4個方向鍵。
本發(fā)明提出的計算機控制方法及裝置，使用時即可以在空中揮動操作，也可以在桌面上平移操作，同時使部分鍵盤按鍵無線便捷操作，操作者很容易實現(xiàn)4維鼠標(biāo)和鍵盤的上下翻頁、回車、向左、向右、向下、向上、取消、清屏、鍵盤多功能鍵等操作。本發(fā)明的，裝置的菜單鍵使操作者對設(shè)置軟件的操作更加快捷，裝置的點劃鍵與設(shè)置軟件配合使用，使操作者利用點劃功能，讓演講更加得心應(yīng)手。設(shè)置軟件的重定義功能，可以使操作者根據(jù)實際場合需要，對裝置按鍵、姿態(tài)、動作，如傾斜、移動、抖動等，進(jìn)行重定義，無疑這進(jìn)一步拓寬了本裝置的應(yīng)用場合。該計算機控制方法及裝置，即可以讓演講人員離開席位，手持本裝置在空中操作，與聽眾展開良好的肢體語言互動，也可以讓有一定勞累感的演講人員，坐在電腦旁邊，直接將本裝置放置于桌面移動操作。



圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施例方式 以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明提出的計算機控制方法及裝置的具體實現(xiàn)方式 如圖1所示，本發(fā)明裝置中的無線射頻模塊，對信號進(jìn)行放大、解調(diào)和A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，并對該信號進(jìn)行解析，得到計算機設(shè)置信號，并將計算機設(shè)置信號發(fā)送給微處理器，同時將來自微處理器的計算機控制信號進(jìn)行打包，再進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，得到模擬信號，最后進(jìn)行調(diào)制、放大后經(jīng)天線發(fā)送至計算機；無線射頻模塊可以采用藍(lán)牙技術(shù)射頻模塊和其它類型技術(shù)射頻模塊，如Cypress的wireless usb 2way等，本裝置采用了無線通科技公司的TB4B藍(lán)牙射頻模塊。
本發(fā)明裝置的電源休眠鍵，當(dāng)裝置處于關(guān)機狀態(tài)，若按下電源休眠鍵的操作持續(xù)時間大于3秒(定義為長按)，微處理器會立即主動維持系統(tǒng)電源后，再通過引腳打開無線射頻模塊電源后，等待接受無線射頻模塊的配對或連接成功報告。如果微處理器超過30秒沒有接收到配對成功或者連接成功報告，微處理器關(guān)閉系統(tǒng)電源，裝置關(guān)機。無線射頻模塊與計算機連接成功之后，為微處理器建立了完整的控制信號通道，微處理器進(jìn)入全速工作狀態(tài)。當(dāng)裝置處于全速運行狀態(tài)下，電源休眠鍵向微處理器發(fā)送短按下操作信號(小于0.5秒)，微處理器向無線射頻模塊發(fā)送節(jié)電信號，并立即關(guān)掉自身管理的所有傳感器的電源進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)；電源休眠鍵向微處理器發(fā)送長按下操作信號(大于3秒)，微處理器立即關(guān)掉所有傳感器電源，向無線射頻模塊發(fā)送重新連接計算機的控制指令，并在30秒內(nèi)等待接收到接成功報告，再打開傳感器電源，進(jìn)入全速工作狀態(tài)，若沒有接收到連接成功報告，微處理器關(guān)閉系統(tǒng)電源，裝置關(guān)機。電源休眠鍵向微處理器發(fā)送超長按下操作信號時(大于5秒)，微處理器立即向無線射頻模塊發(fā)送關(guān)閉射頻連接指令，并關(guān)閉所有傳感器電源后，關(guān)閉系統(tǒng)電源。
本發(fā)明裝置的微處理器進(jìn)入全速運行狀態(tài)模式后，時時讀取按鍵操作信號、加速度傳感器的加速度信號、角速度傳感器的角速度信號、計算機設(shè)置信號。若操作者的操作信號為點劃鍵長按信號，為處理器即判斷為當(dāng)前操作者操作裝置目的在控制光標(biāo)的Z軸位移，否則，若無操作者的點劃鍵操作信號，則對上述加速度信號和角速度信號進(jìn)行判斷，若設(shè)定時間t1內(nèi)，角速度信號在Y軸方向的變化小于設(shè)定值ry_min，加速度信號在Y軸方向的變化小于ay_min，則微處理器判斷為裝置進(jìn)入桌面移動工作模式，對上述加速度信號和角速度信號進(jìn)行判斷，若在設(shè)定時間t1內(nèi)，角速度信號在Y軸方向的變化不小于ry_min或加速度信號在Y軸方向的變化不小于ay_min，則微處理器判斷為裝置進(jìn)入空中揮動工作模式。當(dāng)裝置控制計算機光標(biāo)Z軸的位移信號的時候，微處理器，將加速度信號a的Z軸方向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，當(dāng)計算機設(shè)置信號中無姿態(tài)補償時，將Vz與時間片tp和修正因子f3相乘，得到計算機光標(biāo)在Z軸的位移量Sz＝Vz*tp*f3，當(dāng)計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償時，則將Sz除以姿態(tài)信號T3，得到計算機光標(biāo)在Z軸位移Sz＝Vz*tp*f3*((gy2+gz2)1/2/gz)；當(dāng)裝置進(jìn)入桌面移動工作模式時候，微處理器將加速度信號a的X軸方向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到計算機光標(biāo)在X軸的位移量Sx＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Z軸方向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到計算機光標(biāo)在Y軸的位移量Sy＝Vz*tp*f1；當(dāng)裝置進(jìn)入空中揮動工作模式的時候，微處理器將加速度信號a的X軸向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，再將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Sax＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Y軸向分量ay與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Y(jié)軸方向速度Vy，再將Vy與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Say＝Vy*tp*f1，將角速度信號r的X軸分量rx與設(shè)定時間段tp和修正因子f2相乘，得到Srx＝rx*tp*f2，將角速度信號r的Y軸分量ry與設(shè)定時間段tp和修正因子f2相乘，得到Sry＝ry*tp*f2，當(dāng)計算機設(shè)置信號無姿態(tài)補償時，計算機光標(biāo)在X軸和Y軸的位移量為Sx＝Sax+Srx，Sy＝Say+Sry，當(dāng)計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償時，則根據(jù)上述姿態(tài)信號分別得到到計算機光標(biāo)在X軸和Y軸的位移量Sx＝((Sax+Srx)*gy+(Say+Sry)*gx)/(gx2+gy2)1/2，Sy＝((Sax+Srx)*gx+(Say+Sry)*gy)/(gx2+gy2)1/2。裝置內(nèi)的加速度傳感器和角速度傳感器，可以通過單顆多軸或多顆單軸的形式，以便靈活選擇多家生產(chǎn)商的器件，本裝置陀螺儀采用的是IS的IDG300和ST的LIS301。
本發(fā)明裝置的雙滾輪傳感器，當(dāng)X方向軸滾輪轉(zhuǎn)動的時候，X軸滾輪傳感器向微處理器發(fā)送X方向滾動信號，微處理器將X方向滾動傳感器的滾動信號轉(zhuǎn)換成計算機的X方向的滾動條控制信號，并發(fā)送給無線射頻模塊。微處理器同樣時時讀取Y方向的滾動傳感器發(fā)送來的Y方向滾輪滾動信號，同樣轉(zhuǎn)換為計算機的Y方向的滾動條控制信號。本裝置滾輪編碼器采用的是阿而卑斯公司的EC05。
本發(fā)明裝置的激光燈鍵按下時候，如果計算機設(shè)置激光燈鍵為觸發(fā)態(tài)，且激光燈鍵按下的操作信號持續(xù)在0.5秒以內(nèi)，微處理器通過引腳向激光發(fā)射器發(fā)送啟動信號，激光發(fā)射器點亮工作，微處理器再次讀取到激光燈鍵發(fā)送按下的操作信號小于0.5秒后，立即關(guān)閉激光發(fā)射器，周而復(fù)始；如果計算機設(shè)置激光燈燈為常規(guī)態(tài)，則若微處理器若讀取到激光燈鍵按下的操作信號的時候，啟動激光發(fā)射器，否則關(guān)閉激光發(fā)射器。
本發(fā)明裝置的點劃鍵按下的時候，且發(fā)現(xiàn)單擊的操作信號持續(xù)在0.5秒以內(nèi)，微處理器立即向無線射頻模塊發(fā)送點劃計算機控制信號，無線模塊立即轉(zhuǎn)發(fā)至計算機，計算機系統(tǒng)立即啟動設(shè)置軟件的點劃模式，即將當(dāng)前顯示器上顯示的所有內(nèi)容存儲起來，并不作任何修改地、無任何窗口框等作最大化顯示(顯示器顯示內(nèi)容與進(jìn)入點劃模式前瞬間內(nèi)容基本無差異)于桌面最頂層(以下稱為點劃面)。點劃鍵再次按下操作時，再次向微處理器發(fā)送點劃鍵單擊操作信號，微處理器立即向無線模塊發(fā)送退出點劃模式的計算機控制信號。
本發(fā)明裝置與設(shè)置軟件進(jìn)入點劃模式后，當(dāng)本發(fā)明裝置的鼠標(biāo)左鍵持續(xù)按下，向微處理器發(fā)送鼠標(biāo)左鍵按下操作信號，微處理器立即向無線射頻模塊發(fā)送鼠標(biāo)左鍵按下的計算機控制信號，設(shè)置軟件接到計算機系統(tǒng)的左鍵按下的控制信號后，就會在上述的點劃面上鼠標(biāo)經(jīng)過的地方逐點連線作畫痕筆跡，操作者可以作出如波浪線、圈號、打叉等等各種標(biāo)記。裝置鼠標(biāo)左鍵抬起后，設(shè)置軟件會立即接收到鼠標(biāo)左鍵抬起的控制信號，設(shè)置軟件在點劃面上停止畫痕筆跡操作。裝置鼠標(biāo)右鍵單擊后，鼠標(biāo)右鍵向微處理器發(fā)送鼠標(biāo)右鍵抬起操作信號，微處理器立即向無線射頻模塊發(fā)送鼠標(biāo)右鍵抬起的計算機控制信號，設(shè)置軟件立即清除點劃面上最近一次的畫線。裝置鼠標(biāo)右鍵雙擊后，鼠標(biāo)右鍵向微處理器發(fā)送鼠標(biāo)右鍵雙擊操作信號，微處理器立即向無線射頻模塊發(fā)送鼠標(biāo)右鍵雙擊的計算機控制信號，設(shè)置軟件立即清除點劃面所有的畫線。裝置點劃鍵雙擊操作后，點劃鍵向微處理器發(fā)送點劃鍵雙擊操作信號，微處理器立即想無線射頻模塊立即向設(shè)置軟件發(fā)送點劃鍵雙擊控制信號，設(shè)置軟件立即彈出將當(dāng)前點劃面顯示的內(nèi)容作文件保存對的話框，同時將該文件添加到點劃面瀏覽列表。裝置的上翻頁鍵PgUp或下翻頁鍵PgDn操作后，按鍵向微處理器發(fā)送上或下翻頁控制信號，微處理器立即向計算機發(fā)送上或下翻頁控制信號，設(shè)置軟件接到系統(tǒng)的該控制信號后，立即改變?yōu)轱@示點劃面瀏覽列表的上或下一個文件。持續(xù)(大于1秒)按下裝置的點劃鍵的操作，會向微處理器發(fā)送點劃鍵持續(xù)按下的操作信號，處理器會立即強制光標(biāo)X和Y軸移動0，并且根據(jù)權(quán)利要求3步驟3-2的方法處理加速度傳感器的Z軸加速度信號，計算出光標(biāo)移動控制信號的Z軸位移計算機控制信號，發(fā)送至無線射頻模塊，同時可利用設(shè)置軟件的重定義功能將Z軸位移轉(zhuǎn)換為某軟件需要的如放大或縮小等其它計算機控制信號。
本發(fā)明裝置的菜單鍵按下的操作，微處理器會向無線射頻模塊發(fā)送菜單鍵按下的操作信號，無線射頻模塊向計算機發(fā)送設(shè)置軟件主浮動菜單打開控制信號，計算機系統(tǒng)立即打開設(shè)置軟件主浮動菜單；如果之前設(shè)置軟件菜單已經(jīng)打開，設(shè)置軟件會立即將設(shè)置軟件主浮動菜單隱身。
本發(fā)明裝置中的取消鍵、鼠標(biāo)左鍵、鼠標(biāo)中鍵、上翻頁鍵PgUp、下翻頁鍵PgDn、鼠標(biāo)右鍵、多功能鍵CTL、回車鍵、4個方向鍵，這些按鍵按下后，會向微處理器發(fā)送對應(yīng)的鍵盤或鼠標(biāo)按鍵操作信號，微處理器會立即向無線射頻模塊發(fā)送對應(yīng)的計算機按鍵控制信號。通過設(shè)置軟件還可以對上述的各個按鍵進(jìn)行重定義。
本發(fā)明裝置的菜單鍵按下的操作或計算機鼠標(biāo)雙擊設(shè)置軟件的啟動快捷啟動設(shè)置軟件后，系統(tǒng)會在桌面最頂部顯示設(shè)置軟件的主浮動菜單，在設(shè)置軟件的主浮動菜單內(nèi)，可以實現(xiàn)諸多設(shè)置功能功能。通過該設(shè)置軟件的主浮動菜單，可以設(shè)置點劃面的的畫線粗細(xì)、顏色、錄制、播放工具、點劃面瀏覽文件順序、裝置按鍵、姿態(tài)、動作重定義、左右手習(xí)慣等設(shè)置，還可以觀察到裝置電量各種狀態(tài)，如電量等。
設(shè)置軟件啟動后，本裝置鼠標(biāo)左鍵點擊浮動設(shè)置軟件的浮動菜單條中的設(shè)置項，裝置鼠標(biāo)左鍵再點擊彈出的菜單中的按鍵和動作重定義項，系統(tǒng)彈出按鍵和動作重定義設(shè)置對話框，內(nèi)有諸多選項?？梢苑謩e選擇標(biāo)準(zhǔn)定義、左右手習(xí)慣、裝置按鍵重定義、姿態(tài)動作重定義等選擇項，分別點擊，然后在彈出對話框內(nèi)進(jìn)行設(shè)定。設(shè)置完畢后，確定保存，設(shè)置軟件會將設(shè)置的信息保存為計算機設(shè)置信號，并發(fā)送給裝置，裝置內(nèi)的微處理器接收到計算機設(shè)置信號后，立即按計算機設(shè)置信號內(nèi)容改變按鍵或動作的定義。
設(shè)置軟件啟動后，裝置鼠標(biāo)左鍵點擊按鍵重定義選擇項后，其右側(cè)的按鍵鍵重定義按鈕變?yōu)榭杉せ顮顟B(tài)，裝置左鍵點擊該按鈕，在彈出按鍵鍵重定義對話框，在此對話框內(nèi)每個按鍵名稱對應(yīng)右側(cè)的編輯框編輯或下拉列表中選擇，對點劃鍵、激光燈鍵、多功能鍵Ctl、菜單鍵、取消鍵的操作信號意義進(jìn)行重定義。姿態(tài)動作重定義，裝置鼠標(biāo)左鍵點擊姿態(tài)動作重定義選擇項后，其右側(cè)的動作重定義按鈕變?yōu)榭杉せ顮顟B(tài)，裝置鼠標(biāo)左鍵點擊該按鈕，在彈出的姿態(tài)動作重定義對話框內(nèi)，對各個姿態(tài)和動作名稱對應(yīng)后面的編輯框編輯或下拉列表中選擇，對裝置的各個姿態(tài)、抖動、移動動作進(jìn)行重定義，包括裝置左、右、前、后傾斜姿態(tài)，重定義為計算機光標(biāo)左、右、上、下移動、鍵盤左、右、上、下方向鍵或任意鍵盤單鍵和組合鍵；裝置的向左、向右、向前、向后、向上、向下、向左上、向左下、向右上、向右下、向左前、向左后、向右前、向右后等各方向抖動動作，重定義為鍵盤的上翻頁、下翻頁鍵或任意鍵盤單鍵或組合鍵；裝置左、右、前、后、上、移動動作，重定義為計算機X、Y、Z軸光標(biāo)的左、右、上、下、前、后移動或其它任意鍵盤單鍵或組合鍵。當(dāng)裝置感應(yīng)到以上的各種動作后，會立即將重定義的計算機控制信號發(fā)送至無線射頻模塊。
權(quán)利要求
1、一種計算機控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟
(1—1)耦合來自計算機的射頻信號；
(1—2)對上述射頻信號進(jìn)行放大、解調(diào)和A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，對該數(shù)字信號進(jìn)行解析，得到計算機設(shè)置信號；將來自微處理器的計算機控制信號進(jìn)行打包和D/A轉(zhuǎn)換，得到模擬信號，對模擬信號進(jìn)行調(diào)制、放大后發(fā)送至計算機；
(1—3)產(chǎn)生三維加速度信號、二維角速度信號和兩個轉(zhuǎn)動信號；
(1—4)對上述加速度信號、角速度信號進(jìn)行處理得到姿態(tài)信號、抖動信號和移動信號；
(1—5)接收來自使用者的操作信號，并根據(jù)使用者的操作信號啟動激光發(fā)射器或?qū)⑹褂谜叩牟僮餍盘栟D(zhuǎn)換成對計算機的控制信號，并將控制信號發(fā)送至計算機；
(1—6)對上述計算機設(shè)置信號進(jìn)行判斷，若上述計算機設(shè)置信號有按鍵非重定義，則對上述加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號和使用者操作信號中的點劃鍵操作信號進(jìn)行處理，得到計算機光標(biāo)在X軸、Y軸和Z軸上的位移控制信號，并將控制信號發(fā)送至計算機；若上述計算機設(shè)置信號有按鍵重定義，則對上述加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號、抖動信號、移動信號和使用者操作信號進(jìn)行處理，得到鼠標(biāo)或計算機控制信號，并將控制信號發(fā)送至計算機；
(1—7)對上述轉(zhuǎn)動信號進(jìn)行處理，得到計算機在X方向或Y方向的滾動條控制信號，將滾動條控制信號發(fā)送至計算機。
2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1—4)中所述的將加速度信號、角速度信號進(jìn)行處理得到姿態(tài)信號、抖動信號和移動信號的過程包括
(2-1)若在設(shè)定的時間段t4內(nèi)，加速度信號在X、Y、Z軸變化小于設(shè)定值a_min1，角速度信號在X、Y軸變化小于設(shè)定值r_min1，則根據(jù)加速度信號a在X、Y、Z軸的重力加速度分量gy、gx、gz，得到姿態(tài)信號T1＝gx/(gx2+gy2)1/2，T2＝gy/(gx2+gy2)1/2，T3＝gz/(gz2+gy2)1/2，T4＝gy/(gz2+gy2)1/2；
(2-2)若在設(shè)定的時間段t8內(nèi)，角速度信號r的模值|r|小于設(shè)定值r_min，加速度信號a的模值|a|減去重力加速度g小于設(shè)定值g0，且在設(shè)定的時間段t5內(nèi)，加速度信號a在任意方向突然增大至設(shè)定值，在設(shè)定時間段t6內(nèi)，突然減小至設(shè)定值，則得到該方向的抖動信號；
(2-3)若在設(shè)定的時間段t7內(nèi)，加速度信號a的模值在任意方向的變化大于a_min，角速度信號r的模值變化小于r_min，則將加速度信號a的X軸向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，再將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到X軸移動信號Sax＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Y軸向分量ay與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Y(jié)軸方向速度Vy，將Vy與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Y(jié)軸移動信號Say＝Vy*tp*f1，將加速度信號a的Z軸向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，將Vz與時間段tp和修正因子相乘，得到Z軸移動信號Saz＝Vz*tp*f1。
3、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1—6)中所述的，若計算機設(shè)置信號有按鍵非重定義，則對加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號和使用者操作信號中的點劃鍵操作信號進(jìn)行處理，得到計算機光標(biāo)在X軸、Y軸和Z軸上的位移控制信號的過程，包括以下步驟
(3—1)若操作者的操作信號為點劃鍵長按信號，則進(jìn)行步驟(3—2)；若無操作者的點劃鍵操作信號，則對上述加速度信號和角速度信號進(jìn)行判斷，若設(shè)定時間t1內(nèi)，角速度信號在Y軸方向的變化小于設(shè)定值ry_min，加速度信號在Y軸方向的變化小于ay_min，則進(jìn)行步驟(3—3)，或?qū)ι鲜黾铀俣刃盘柡徒撬俣刃盘栠M(jìn)行判斷，若在設(shè)定時間t1內(nèi)，角速度信號在Y軸方向的變化不小于ry_min或加速度信號在Y軸方向的變化不小于ay_min，則進(jìn)行步驟(3—4)；
(3—2)將加速度信號a的Z軸方向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，當(dāng)計算機設(shè)置信號無姿態(tài)補償時，將Vz與時間片tp和修正因子f3相乘，得到計算機光標(biāo)在Z軸的位移量Sz＝Vz*tp*f3，當(dāng)計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償時，則將Sz除以姿態(tài)信號T3，得到計算機光標(biāo)在Z軸位移Sz＝Vz*tp*f3*((gy2+gz2)1/2/gz)；
(3—3)將加速度信號a的X軸方向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到計算機光標(biāo)在X軸的位移量Sx＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Z軸方向分量az與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Z軸方向速度Vz，將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到計算機光標(biāo)在Y軸的位移量Sy＝Vz*tp*f1；
(3—4)將加速度信號a的X軸向分量ax與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到X軸方向速度Vx，再將Vx與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Sax＝Vx*tp*f1，將加速度信號a的Y軸向分量ay與設(shè)定時間段tp相乘后累加，得到Y(jié)軸方向速度Vy，再將Vy與設(shè)定時間段tp和修正因子f1相乘，得到Say＝Vy*tp*f1，將角速度信號r的X軸分量rx與設(shè)定時間段tp和修正因子f2相乘，得到Srx＝rx*tp*f2，將角速度信號r的Y軸分量ry與設(shè)定時間段tp和修正因子f2相乘，得到Sry＝ry*tp*f2，當(dāng)計算機設(shè)置信號無姿態(tài)補償時，計算機光標(biāo)在X軸和Y軸的位移量為Sx＝Sax+Srx，Sy＝Say+Sry，當(dāng)計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償時，則根據(jù)上述姿態(tài)信號分別得到到計算機光標(biāo)在X軸和Y軸的位移量Sx＝((Sax+Srx)*gy+(Say+Sry)*gx)/(gx2+gy2)1/2，Sy＝((Sax+Srx)*gx+(Say+Sry)*gy)/(gx2+gy2)1/2。
4、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟(1—6)中，若計算機設(shè)置信號有按鍵重定義，則對上述加速度信號、角速度信號、計算機設(shè)置信號、姿態(tài)信號、抖動信號和使用者操作信號進(jìn)行處理，得到計算機光標(biāo)或計算機控制信號的過程包括
(4—1)若計算機設(shè)置信號為對點劃鍵、激光燈鍵、多功能鍵Ctl、菜單鍵和取消鍵進(jìn)行重定義，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，將前述按鍵操作信號重定義為鼠標(biāo)或鍵盤其它按鍵的計算機控制信號；
(4—2)若在設(shè)定的時間段t8內(nèi)，角速度信號r的模值|r|小于設(shè)定值r_min，加速度信號a的模值|a|減去重力加速度g小于設(shè)定值g0，則根據(jù)上述姿態(tài)信號T1、T2、T3和T4進(jìn)行判斷，當(dāng)T1絕對值大于設(shè)定值TT1，小于設(shè)定值TT2，且T1大于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)左移信號或鍵盤左方向鍵控制信號，若T1小于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)右移信號或鍵盤右方向鍵控制信號；當(dāng)T3絕對值大于設(shè)定值TT1，小于設(shè)定值TT2，且T3大于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)上移信號或鍵盤上方向鍵控制信號，若T3小于0，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)下移信號或鍵盤下方向鍵控制信號；
(4—3)若計算機設(shè)置信號有抖動信號重定義，且抖動信號在X、Y、Z方向內(nèi)，則根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容轉(zhuǎn)換為按鍵PgUp、PgDn、音量+、音量-、上一曲、下一曲、Home、End、放大和縮小的計算機控制信號，若抖動信號在其它方向內(nèi)，如X和Y軸的兩個夾角方向等，根據(jù)計算機設(shè)置信號內(nèi)容，可以定義為其它單個按鍵或組合鍵的計算機控制信號；
(4—4)若計算機設(shè)置信號有移動信號重定義，且計算機設(shè)置信號無姿態(tài)補償，則計算機光標(biāo)在X、Y、Z軸的位移量分別為Sx＝Sax、Sy＝Say、Sz＝Saz，若計算機設(shè)置信號有姿態(tài)補償，則根據(jù)姿態(tài)信號，分別得到計算機光標(biāo)在X、Y、Z軸的位移量Sx＝(Sax*gy+Say*gx)/(gx2+gy2)1/2、Sy＝(Sax*gx+Say*gy)/(gx2+gy2)1/2、Sz＝Saz((gy2+gz2)1/2/gz)。
5、一種計算機控制裝置，其特征在于該裝置包括
天線，用于耦合來自計算機的射頻信號，并將該信號發(fā)送給無線射頻模塊，天線與無線射頻模塊相連；
無線射頻模塊，用于接收來自天線的射頻信號，對射頻信號進(jìn)行放大、解調(diào)和A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號，對該數(shù)字信號進(jìn)行解析，得到計算機的設(shè)置信號，并發(fā)送至微處理器，同時將來自微處理器的計算機控制信號進(jìn)行打包和D/A轉(zhuǎn)換，得到模擬信號，對模擬信號進(jìn)行調(diào)制、放大后經(jīng)天線發(fā)送至計算機，無線射頻模塊與微處理器相連；
加速度傳感器，用于產(chǎn)生三維加速度信號，加速度傳感器與微處理器相連；
角速度傳感器，用于產(chǎn)生二維角速度信號，陀螺儀傳感器與微處理器相連；
雙滾輪傳感器，用于產(chǎn)生兩個轉(zhuǎn)動信號，雙滾輪傳感器與微處理器相連；
激光發(fā)射器，用于接收微處理器的啟動信號，產(chǎn)生激光束，激光發(fā)射器與微處理器相連；
按鍵，用于將裝置使用者的操作信號發(fā)送至微處理器，按鍵與微處理器相連；
微處理器，用于接收來自按鍵的操作信號，并根據(jù)按鍵操作信號啟動激光發(fā)射器或?qū)⒉僮餍盘栟D(zhuǎn)換成對計算機的控制信號，并將控制信號發(fā)送至無線射頻模塊；讀取加速度傳感器的加速度信號和角速度傳感器的角速度信號，并對加速度信號和角速度信號進(jìn)行處理后得到計算機在X軸、Y軸和Z軸上的位移和鍵盤控制信號，并將控制信號發(fā)送至無線射頻模塊；讀取雙滾輪傳感器的轉(zhuǎn)動信號，并對轉(zhuǎn)動信號進(jìn)行處理后得到計算機在X方向或Y方向的滾動條控制信號，并將該控制信號發(fā)送至無線射頻模塊。
6、如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于其中所述的按鍵包括啟動休眠鍵、取消鍵、X軸滾輪、菜單鍵、鼠標(biāo)左鍵、點劃鍵、鼠標(biāo)中鍵、上翻頁鍵、Y軸滾輪、下翻頁鍵、鼠標(biāo)右鍵、激光燈鍵、多功能鍵Ctrl、回車鍵和4個方向鍵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計算機控制方法及裝置，屬于計算機人機交互裝置技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的方法實現(xiàn)了將加速度信號、角速度信號、按鍵操作信號精確地轉(zhuǎn)換為計算機光標(biāo)和鍵盤按鍵的計算機控制信號。微處理器利用短距離射頻無線連接技術(shù)，使用本發(fā)明方法的按鍵重定義、姿態(tài)動作重定義功能，使裝置實用性、便捷性更加強大。特別是裝置的菜單鍵、點劃鍵配合設(shè)置軟件的點劃模式一同使用，讓演講人員更加得心應(yīng)手。本裝置既可以讓演講人員離開席位，手持本裝置在空中操作，與聽眾展開良好的肢體語言互動，也可以讓有一定勞累感的演講人員，坐在電腦旁邊，直接將本裝置放置于桌面移動操作。
文檔編號G06F3/033GK101364154SQ20081022273
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者杰 楊 申請人:杰 楊