專利名稱：一種腳控鼠標(biāo)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鼠標(biāo)及其控制方法，具體涉及一種通過腳掌和腳后跟的踩踏動作 來實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作的腳控鼠標(biāo)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著電腦的普及，鼠標(biāo)的種類也越來越多，鼠標(biāo)給使用電腦的人帶來了諸多 方便。市場上存在和使用的鼠標(biāo)，雖然外形結(jié)構(gòu)和樣式多種多樣，但其普遍為手持式鼠 標(biāo)。在實(shí)現(xiàn)方案上，鼠標(biāo)的左、右按鍵功能均采用微動開關(guān)或者普通開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。這種手持 式的鼠標(biāo)，一方面無法滿足上肢殘障者操作電腦的需求；另一方面隨著電腦的普及和信息 化社會的發(fā)展，人們使用電腦的時間越來越長，而由于大部分手持式鼠標(biāo)違反人體工學(xué)，左 右按鍵與桌面平行，操作這種鼠標(biāo)時，手掌側(cè)與桌面接觸擠壓，手臂需要非正常態(tài)的彎伸， 肩部也有一定外展角度，長時間使用這樣的鼠標(biāo)，很容易造成上肢神經(jīng)和血管損傷，引起腕 管綜合征(俗稱“鼠標(biāo)手”)等癥狀，嚴(yán)重的話還會導(dǎo)致神經(jīng)受損，手部肌肉萎縮等后果。因 此，手持式鼠標(biāo)不僅無法滿足上肢殘障者操作電腦的要求，而且健全人長時間使用也有害 身體健康。另外，手持式鼠標(biāo)將使用者局限在電腦前，這不僅增加了電腦對人體的輻射，而 且還損害視力健康。市場上已經(jīng)有腳控鼠標(biāo)，如由中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局于2009年12月2 日公開的專利CN101593035A等。現(xiàn)有的腳控鼠標(biāo)大多是將普通鼠標(biāo)內(nèi)嵌在一種踏板式的 結(jié)構(gòu)中，用兩個腳趾按壓踏板來代替常規(guī)的手指按鍵操作，這些腳控鼠標(biāo)主要存在以下問 題(1)左右鍵功能均采用普通鼠標(biāo)的微動開關(guān)或普通開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，但是開關(guān)按鍵所 能承受壓力有限，人腿部和腳部自身重力加上按壓力遠(yuǎn)大于手指按壓力，因此基于開關(guān)按 鍵方式的腳控鼠標(biāo)損耗性大，使用壽命很短；(2)采用滾輪或光電式傳感器來獲取鼠標(biāo)光標(biāo)的移動信號，分辨率低，靈敏度較 差，并且對操作界面有苛刻要求；(3)有的腳控鼠標(biāo)采用腳趾來點(diǎn)擊鼠標(biāo)的左右鍵，且需要脫鞋操作，一方面，腳趾 的靈活性較低，操作有一定困難；另一方面，冬天操作容易凍傷腳；(4)都是有線鼠標(biāo)，都采用信號線與電腦連接，限制了腳操作的范圍和靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種采用加速度傳感器 來獲取點(diǎn)擊信號的腳控鼠標(biāo)及其控制方法。本發(fā)明在操作時，腳尖抬起獲取鼠標(biāo)左鍵信號， 腳跟抬起獲取鼠標(biāo)右鍵信號；加速度傳感器的使用也解決了開關(guān)按鍵損壞而引起的鼠標(biāo)使 用壽命短的問題；另外，腳掌的操作便捷性遠(yuǎn)優(yōu)于腳趾，并且本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)可穿鞋操 作，能夠解決冬天容易凍傷腳的問題。
技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種腳控鼠標(biāo)，包括上踏板、下踏板、加速度 傳感器電路、激光傳感器電路和單片機(jī)控制電路，所述上踏板和下踏板活動連接；所述加速 度傳感器電路和激光傳感器電路分別通過IIC總線和SPI總線與單片機(jī)控制電路連接，所 述單片機(jī)控制電路處理加速度傳感器電路和激光傳感器電路的信號，并將處理后的信號通 過無線發(fā)射電路發(fā)送給連接在電腦上的無線接收電路。所述加速度傳感器電路中的加速度傳感器為MXC6202加速度傳感器；所述單片機(jī) 電路的單片機(jī)為C8051F320單片機(jī)，所述激光傳感器電路的激光傳感器為ADNS-7530激光
傳感器。 本發(fā)明還公開了一種腳控鼠標(biāo)的控制方法，該方法包括以下步驟1)首先將系統(tǒng) 初始化；2)啟用單片機(jī)定時器，為IIC總線提供時鐘；3)在初始化IIC總線后啟動IIC總 線；4)單片機(jī)通過讀取加速度傳感器內(nèi)的加速度分量值而對腳控鼠標(biāo)的鍵值做出判斷，如 果讀取的加速度分量值滿足左鍵按下閾值要求，則由單片機(jī)控制輸出腳控鼠標(biāo)左鍵信號； 如果讀取的加速度分量值滿足右鍵按下閾值要求，則由單片機(jī)控制輸出腳控鼠標(biāo)右鍵信 號；否則讀取單片機(jī)不輸出腳控鼠標(biāo)的左右鍵信號，表示無鍵按下狀態(tài)；5)所述步驟4)中 的信號通過無線發(fā)射電路發(fā)送給連接在電腦上的無線接收電路。所述步驟1)中的系統(tǒng)初始化包括鼠標(biāo)發(fā)送端初始化和鼠標(biāo)接收端初始化，初始 化完成后，所述鼠標(biāo)發(fā)送端初始化和鼠標(biāo)接收端進(jìn)行配對操作。有益效果本發(fā)明的一種腳控鼠標(biāo)及其控制方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)占.
^ \\\ ·1)本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，不僅可以為上肢殘障者操作電腦提供 便利，還可以完全解放健康的使用者的雙手，把平時操作計算機(jī)時不運(yùn)動的雙腳利用起來， 能夠避免腕管綜合癥、腿腳麻痹和靜脈血栓等癥狀的發(fā)生，鍛煉身體，娛樂身心；2)本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的控制方法為用腳掌和腳后跟的踩踏動作來實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的點(diǎn) 擊操作，與用腳趾來操作腳控鼠標(biāo)的方法相比，操作更簡單，使用更靈活、方便，而且由于采 用加速度傳感器來獲取左右鍵信號，使得使用壽命大大延長；3)本發(fā)明的一種腳控鼠標(biāo)采用無線傳輸技術(shù)，其控制方法與有線鼠標(biāo)相比，可以 擺脫信號連接線的束縛，更自由靈活，可以遠(yuǎn)離電腦，在減少電腦對人體輻射的同時也能夠 保護(hù)視力。


圖1為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的按鍵的電路連接圖；圖3為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的控制方法流程圖；圖4為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的光標(biāo)位移電路連接圖；圖5為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的無線傳輸電路連接圖；圖6為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的發(fā)送端流程圖；圖7為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的接收端流程圖；圖8為本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明的一種腳控鼠標(biāo)，包括上踏板、下踏板、加速度傳感器電路、激 光傳感器電路和單片機(jī)控制電路，所述上踏板和下踏板活動連接；所述加速度傳感器電路 和激光傳感器電路分別通過IIC總線和SPI總線與單片機(jī)控制電路連接，所述單片機(jī)控制 電路處理加速度傳感器電路和激光傳感器電路的信號，并將處理后的信號通過無線發(fā)射電 路發(fā)送給連接在電腦上的無線接收電路。在實(shí)際應(yīng)用中，加速度傳感器為MXC6202加速度傳感器，單片機(jī)為C8051F320單片 機(jī)，激光傳感器為ADNS-7530傳感器。如圖2所示，MXC6202加速度傳感器1腳懸空，2腳接地，3腳接地，4腳懸空，5腳連 接3. 3V電源，6腳連接單片機(jī)IIC總線的SCL端(在C8051F320單片機(jī)中為P0. 4端口)，7 腳連接單片機(jī)IIC總線的SDA端(在C8051F320單片機(jī)中為P0. 3端口)，5腳連接3. 3V電 源；電容Cl左端連接3. 3V電源，右端接地，在電路中起到濾波的作用；單片機(jī)3腳接地，6腳 接3. 3V電源，17腳連接腳控鼠標(biāo)的左鍵信號，19腳連接腳控鼠標(biāo)的右鍵信號。C8051F320 單片機(jī)和MXC6202加速度傳感器均采用3. 3V電源供電，可使用2節(jié)干電池串聯(lián)后經(jīng)過升壓 穩(wěn)壓電路對系統(tǒng)進(jìn)行供電，在軟件交叉引用開關(guān)設(shè)置中將單片機(jī)的P0. 4和P0. 3配置為IIC 總線的SCL和SDA，用于和加速度傳感器進(jìn)行通信，將讀取到的加速度信號進(jìn)行處理后，通 過Pl. 7和P2. 1兩個端口輸出腳控鼠標(biāo)的右鍵和左鍵是否按下的信息，輸出低電平時表示 對應(yīng)鍵按下，輸出高電平表示對應(yīng)鍵未按下。如圖3所示，R為鼠標(biāo)右鍵的指示變量，L為鼠標(biāo)左鍵的指示變量，R或L為0時表 示對應(yīng)鍵按下。當(dāng)腳控鼠標(biāo)系統(tǒng)工作時，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后開啟定時器為IIC總線 提供系統(tǒng)時鐘，接著在初始化Iic總線后啟動IIC總線。單片機(jī)通過讀取MXC6202加速度 傳感器內(nèi)的加速度分量值而對腳控鼠標(biāo)的鍵值做出判斷，如果讀取的加速度分量值滿足左 鍵按下閾值要求，則由單片機(jī)控制輸出腳控鼠標(biāo)左鍵信號；如果讀取的加速度分量值滿足 右鍵按下閾值要求，則由單片機(jī)控制輸出腳控鼠標(biāo)右鍵信號；否則讀取單片機(jī)不輸出腳控 鼠標(biāo)的左右鍵信號，表示無鍵按下狀態(tài)。如圖4所示，ADNS-7530激光傳感器1腳連接三極管NTA4151P的3腳，2腳連接 三極管NTA4151P的1腳，3腳連接C8051F320單片機(jī)的20腳以控制NCS信號，4腳連接 C8051F320單片機(jī)的1腳以控制MISO信號，5腳連接C8051F320單片機(jī)的2腳以控制SCK信 號，6腳連接C8051F320單片機(jī)的32腳以控制MOSI信號，7腳連接C8051F320單片機(jī)的22 腳以控制MOTION信號，8腳連接電容C3的下端，9腳接3. 3V電源端，10腳懸空，11腳接地， 12腳接3. 3V電源端，13腳接電容C22的上端，14腳接地，15腳連接器Pl的2腳，16腳接電 容C3的下端。三極管NTA4151P的2腳接3. 3V電源；電容C4的上端接3. 3V電源，電容C4 的下端接地；電容C20的上端接3. 3V電源，電容C20的下端接地；電容C5的上端接3. 3V電 源，電容C5的下端接地；電容C21的上端接3. 3V電源，電容C21的下端接地；電容C6的上 端接連接器Pl的3腳，電容C6的下端接地；電容C22的上端接連接器Pl的3腳，電容C22 的下端接地。在工作過程中，C8051F320單片機(jī)不斷檢測運(yùn)動標(biāo)志位來判斷鼠標(biāo)是否運(yùn)動， 一旦檢測到運(yùn)動狀態(tài)，ADNS-7530激光傳感器便進(jìn)入突發(fā)模式，開始向C8051F320單片機(jī)發(fā) 送水平和垂直方向的鼠標(biāo)運(yùn)動信息。C8051F320單片機(jī)對兩個方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終得到鼠標(biāo)準(zhǔn)確的定位信息。如圖5所示，無線發(fā)射電路和無線接收電路包括無線收發(fā)芯片，無線收發(fā)芯片采用nRF24L01無線收發(fā)芯片。nRF24L01無線收發(fā)芯片的1腳連接C8051F320單片機(jī)的28腳 以控制CE信號，2腳連接C8051F320單片機(jī)的27腳以控制CSN信號，3腳連接C8051F320 單片機(jī)的2腳以控制SCK信號，4腳連接C8051F320單片機(jī)的32腳以控制MOSI信號，5腳 連接C8051F320單片機(jī)的1腳以控制MISO信號，6腳連接C8051F320單片機(jī)的26腳以控 制IRQ信號，7腳接3. 3V電源，8腳接地，9腳接16M晶振的左端，10腳接16M晶振的右端， 11腳接電容C3的上端，12腳接電感L2的左端，13腳接電感Ll的上端，14腳接地，15腳接 18腳，16腳接電阻R2的下端，17腳接地，18腳接電容C8的上端，19腳接電容C7的下端，20 腳接地。電容C9的下端接地；電容C8的下端接地；電容C7的上端接地；電阻R2的上端接 地；電感Ll的上端接L3的左端，電感Ll的下端接L2的左端；電感L3的右端接電容C5的 左端；電容C5的右端接電容C6的上端；電容C6的上端接天線El，下端接地；電容C3的上 端接電容C4的上端，下端接地；電容C4的上端接電感L2的右端，下端接地；晶振Xl的左端 接電阻Rl的左端，右端接電阻Rl的右端；電阻Rl的左端接電容Cl的上端，右端接電容C2 的上端；電容Cl的下端接地；電容C2的下端接地。nRF24L01采用的跳頻技術(shù)是在2. 4GHz 頻帶以一定的頻寬將其劃分為若干個無線電頻率信道，腳控鼠標(biāo)收發(fā)雙方傳輸信號的載波 按照預(yù)定規(guī)律進(jìn)行離散變化，以達(dá)到避開干擾，完成鼠標(biāo)操作信號的無線傳輸。如圖6和圖7所示，對于鼠標(biāo)發(fā)送端，軟件首先在系統(tǒng)上電后進(jìn)行初始化并進(jìn)行與 接收端進(jìn)行配對操作，如果C8051F320單片機(jī)收到腳尖抬起信號則配置鼠標(biāo)為左鍵按下， 如果C8051F320單片機(jī)收到腳跟抬起信號則配置鼠標(biāo)為右鍵按下，如果C8051F320單片機(jī) 收到激光引擎變化則經(jīng)過計算后配置鼠標(biāo)位移信號，接著C8051F320單片機(jī)向鼠標(biāo)接收端 打包發(fā)送鼠標(biāo)數(shù)據(jù)包。同時，鼠標(biāo)發(fā)送端加入了休眠模式以達(dá)到節(jié)電效果，當(dāng)鼠標(biāo)休眠后有 操作信號則繼續(xù)進(jìn)入工作狀態(tài)。對于鼠標(biāo)接收端，軟件首先在接收器插入計算機(jī)USB 口供 電后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，并與鼠標(biāo)接收端進(jìn)行配對操作，當(dāng)收到正確的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)包時則發(fā)送 應(yīng)答信號并通過計算機(jī)USB 口傳輸完成鼠標(biāo)的相應(yīng)操作，否則接收端進(jìn)入等待數(shù)據(jù)接收狀 態(tài)。如圖8所示，本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的外形結(jié)構(gòu)包括上踏板7和下踏板8，上踏板7內(nèi) 設(shè)有第一電路槽3和電池槽5，電池槽5中可裝入兩節(jié)七號干電池；第一電路槽3中放入激 光傳感器以及單片機(jī)控制電路板；下踏板8內(nèi)設(shè)有第二電路槽10，第二電路槽10中放入加 速度傳感器以及無線傳輸芯片的電路板；加速度傳感器包括χ軸和y軸，在安裝時，χ軸初 始時與水平面平行，方向?yàn)橛赡_跟指向腳尖；上踏板7上還設(shè)有腳固定帶1和腳面帶2，腳 固定帶1和腳面帶2均帶有扣子以方便固定；電源開關(guān)4安裝在上踏板7側(cè)面以方便使用 者操作；下踏板8底部設(shè)有鼠標(biāo)腳墊6，鼠標(biāo)腳墊6可減小腳控鼠標(biāo)底板在地面上的磨損。 當(dāng)使用者滑動腳控鼠標(biāo)時，可以控制鼠標(biāo)光標(biāo)在計算機(jī)屏幕上的移動；腳控鼠標(biāo)尾部設(shè)有 轉(zhuǎn)軸9，以方便上踏板7和下踏板8的開合；當(dāng)使用者抬起腳尖時，可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的左鍵按 下，連續(xù)兩次抬起并放下腳尖可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的雙擊功能；當(dāng)使用者抬起腳跟時，可以實(shí)現(xiàn)鼠 標(biāo)的右鍵按下。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種腳控鼠標(biāo)，其特征在于包括加速度傳感器電路、激光傳感器電路和單片機(jī)控制電路，所述上踏板和下踏板活動連接；所述加速度傳感器電路和激光傳感器電路分別通過IIC總線和SPI總線與單片機(jī)控制電路連接，所述單片機(jī)控制電路處理加速度傳感器電路和激光傳感器電路的信號，并將處理后的信號通過無線發(fā)射電路發(fā)送給連接在電腦上的無線接收電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腳控鼠標(biāo)，其特征在于所述加速度傳感器電路中的加速度 傳感器為MXC6202加速度傳感器；所述單片機(jī)電路的單片機(jī)為C8051F320單片機(jī)，所述激光 傳感器電路的激光傳感器為ADNS-7530激光傳感器。
3.—種權(quán)利要求1或2所述的腳控鼠標(biāo)的控制方法，其特征在于包括以下步驟1)首先將系統(tǒng)初始化；2)啟用單片機(jī)定時器，為IIC總線提供時鐘；3)在初始化IIC總線后啟動IIC總線；4)單片機(jī)通過讀取加速度傳感器內(nèi)的加速度分量值而對腳控鼠標(biāo)的鍵值做出判斷，如 果讀取的加速度分量值滿足左鍵按下閾值要求，則由單片機(jī)控制輸出腳控鼠標(biāo)左鍵信號； 如果讀取的加速度分量值滿足右鍵按下閾值要求，則由單片機(jī)控制輸出腳控鼠標(biāo)右鍵信 號；否則讀取單片機(jī)不輸出腳控鼠標(biāo)的左右鍵信號，表示無鍵按下狀態(tài)；5)所述步驟4)中的信號通過無線發(fā)射電路發(fā)送給連接在電腦上的無線接收電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腳控鼠標(biāo)的控制方法，其特征在于所述步驟1)中的系統(tǒng)初 始化包括鼠標(biāo)發(fā)送端初始化和鼠標(biāo)接收端初始化，初始化完成后，所述鼠標(biāo)發(fā)送端初始化 和鼠標(biāo)接收端進(jìn)行配對操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種腳控鼠標(biāo)及其控制方法，該腳控鼠標(biāo)包括加速度傳感器電路、激光傳感器電路和單片機(jī)控制電路，加速度傳感器電路和激光傳感器電路分別通過IIC總線和SPI總線與單片機(jī)控制電路連接，單片機(jī)控制電路處理加速度傳感器電路和激光傳感器電路的信號，并將處理后的信號通過無線發(fā)射電路發(fā)送給連接在電腦上的無線接收電路；本發(fā)明的腳控鼠標(biāo)的控制方法為采用加速度傳感器來獲取點(diǎn)擊信號，采用無線傳輸技術(shù)，該方法可以擺脫信號連接線的束縛，更自由靈活，可以遠(yuǎn)離電腦，在減少電腦對人體輻射的同時也能夠保護(hù)視力。
文檔編號G06F3/033GK101976132SQ20101055763
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉亞舒, 朱冬冬, 李云龍, 蔡永娟, 趙文 申請人:李云龍