本發(fā)明涉及人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于無線通信的手形鼠標(biāo)。

背景技術(shù)：

鼠標(biāo)是現(xiàn)代生活中人們使用電腦時不可缺少的設(shè)備。目前，家用鼠標(biāo)包括無線鼠標(biāo)、藍(lán)牙鼠標(biāo)、WIFI鼠標(biāo)。有了從滾輪式鼠標(biāo)到光電式鼠標(biāo)的變革，鼠標(biāo)已經(jīng)能基本滿足人們的操作需求。

但是，在之后的改進(jìn)當(dāng)中，始終沒能脫離光電式鼠標(biāo)概念的約束，使得鼠標(biāo)只能在桌面上進(jìn)行操作。在展廳或者大屏解說現(xiàn)場，不方便用光電式鼠標(biāo)進(jìn)行操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種操作方便、穿戴輕便舒適、控制精確的基于無線通信的手形鼠標(biāo)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于無線通信的手形鼠標(biāo)，鼠標(biāo)形狀采用全指手套外形，內(nèi)置薄膜電路層，薄膜電路層分為上、中、下三層，上層和下層為保護(hù)膜層，中間層為電路層，通過電路層進(jìn)行布線；電路層設(shè)有CPU主控制器、操作模塊、無線通信模塊和電源模塊，其中：

所述操作模塊與CPU主控制器連接，操作模塊將手形鼠標(biāo)的操作數(shù)據(jù)傳送給CPU主控模塊；

所述CPU主控制器根據(jù)操作模塊傳送的操作數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理得出手形鼠標(biāo)的操作信息；

所述無線通信模塊與CPU主控制器連接，將CPU主控制器生成的操作信息發(fā)送至PC，從而控制PC屏幕上的光標(biāo)；

所述電源模塊與CPU主控制器連接，通過鋰電池供電，并具備穩(wěn)壓功能。

進(jìn)一步地，所述CPU主控制器包括主控制器芯片ATMEGA328P、第一晶振XTAL、第一電容C1、第二電容C2、第九電容C9、第十電容C10、第九電阻R9、復(fù)位開關(guān)S4、下載端口P、Bootload口J5；其中第一電容C1、第二電容C2與第一晶振XTAL構(gòu)成振蕩電路，第一電容C1的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口連接、另一端接地GND，第二電容C2的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口連接、另一端接地GND，16Mhz晶振XTAL的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口連接，另一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口連接；第九電容C9又稱為高頻旁路電容，該元件一端與主控制器芯片ATMEGA328P的第20端口AREE連接、另一端接地GND；

下載端口P含有五個接口，包括接地端GND、電源端VCC、接收數(shù)據(jù)RXD、發(fā)送數(shù)據(jù)TXD、數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR；其中RXD與主控制器芯片ATMEGA328P的PD0端口連接，TXD與主控制器芯片ATMEGA328P的PD1端口連接，DTR通過第十電容C10與主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口相接；復(fù)位開關(guān)S4為復(fù)位按鈕，通過按下復(fù)位開關(guān)S4實(shí)現(xiàn)低電壓復(fù)位；Bootload口J5的端口1、端口2、端口3、端口4分別與主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口、PB3端口、PB4端口、PB5端口相連。

進(jìn)一步地，所述操作模塊包括按鍵模塊、姿態(tài)傳感器MPU6050；按鍵模塊位于指尖處，其中食指尖對應(yīng)鼠標(biāo)左鍵，中指尖對應(yīng)鼠標(biāo)右鍵，無名指尖對應(yīng)鼠標(biāo)中鍵；三個按鍵分別與主控制器芯片ATMEGA328P的PD6、PD7、PB0端口相連，均采用S8050三極管驅(qū)動，當(dāng)電極片有輸入，S8050三極管導(dǎo)通，對應(yīng)的輸出口向CPU主控制器發(fā)送高電平信號；大拇指采用芳綸導(dǎo)電纖維材料，當(dāng)大拇指與食指相貼，左指電路導(dǎo)通，啟用鼠標(biāo)左鍵操作；當(dāng)大拇指與中指相貼，右指電路導(dǎo)通，啟用鼠標(biāo)右鍵操作；當(dāng)大拇指與無名指長按，啟用鼠標(biāo)的滾輪功能；姿態(tài)傳感器MPU6050將測得的加速度信息和角度信息傳給CPU主控制器，CPU主控制器將這兩類信息進(jìn)行量化，構(gòu)建鼠標(biāo)位移信息的偽代碼。

進(jìn)一步地，所述電源模塊包括供電模塊和穩(wěn)壓模塊；所述CPU主控制器及其外圍電路采用3.7V鋰電池供電，主控制器芯片ATMEGA328P采用3～5V的供電電壓，姿態(tài)傳感器MPU6050采用3.3V電源供電，所述穩(wěn)壓模塊使用TL431穩(wěn)壓管搭建3.7V轉(zhuǎn)3.3V的穩(wěn)壓電路。

進(jìn)一步地，所述無線通信模塊包括發(fā)射模塊和接收模塊，其中發(fā)射模塊由編碼芯片MC15026和433M發(fā)射器組成，接收模塊由433M接收模塊和譯碼芯片MC15027組成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：(1)利用姿態(tài)傳感器模塊進(jìn)行姿態(tài)信息的獲取和位移信息的處理，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便；(2)薄膜層的外形根據(jù)手套外形設(shè)計，薄膜材質(zhì)的設(shè)計兼具防水及透氣的作用，使電路對于手勢操作的影響降到最低，適用于很多場合；(3)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，具有很廣闊的應(yīng)用前景和市場。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于無線通信的手形鼠標(biāo)的示意圖，其中(a)是手背示意圖，(b)是手掌示意圖。

圖2是本發(fā)明基于無線通信的手形鼠標(biāo)的系統(tǒng)框圖。

圖3是CPU主控制器的電路圖。

圖4是本發(fā)明的薄膜電路設(shè)計圖。

圖5是本發(fā)明的操作模塊電路圖。

圖6是MPU6050模塊主控部分原理圖。

圖7是本發(fā)明無線通信模塊電路圖。

圖8是本發(fā)明電源模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明基于無線通信的手形鼠標(biāo)，面向的操作對象是家用PC、展廳顯示器、會議解讀顯示器。本發(fā)明采用全指手套外形，纖維材料和薄膜電路層以減小電路對手形鼠標(biāo)操作的影響。CPU主控電路和發(fā)射電路集成于小體積的集成板上，合理布置電源的位置，使鼠標(biāo)方便穿戴，易于操作。操作模塊將手形鼠標(biāo)的操作數(shù)據(jù)傳送給CPU主控模塊，在進(jìn)行算法運(yùn)算、函數(shù)解算、偽代碼生成之后，得出的手形鼠標(biāo)操作信息通過無線發(fā)射模塊與PC進(jìn)行通信，從而控制PC屏幕上光標(biāo)。

結(jié)合圖1～8，本發(fā)明基于無線通信的手形鼠標(biāo)，鼠標(biāo)形狀采用全指手套外形，內(nèi)置薄膜電路層，薄膜電路層分為上、中、下三層，上層和下層為保護(hù)膜層，中間層為電路層，通過電路層進(jìn)行布線；電路層設(shè)有CPU主控制器、操作模塊、無線通信模塊和電源模塊，其中：

所述操作模塊與CPU主控制器連接，操作模塊將手形鼠標(biāo)的操作數(shù)據(jù)傳送給CPU主控模塊；

所述CPU主控制器根據(jù)操作模塊傳送的操作數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理得出手形鼠標(biāo)的操作信息；

所述無線通信模塊與CPU主控制器連接，將CPU主控制器生成的操作信息發(fā)送至PC，從而控制PC屏幕上的光標(biāo)；

所述電源模塊與CPU主控制器連接，通過鋰電池供電，并具備穩(wěn)壓功能。

進(jìn)一步地，所述CPU主控制器包括主控制器芯片ATMEGA328P、第一晶振XTAL、第一電容C1、第二電容C2、第九電容C9、第十電容C10、第九電阻R9、復(fù)位開關(guān)S4、下載端口P、Bootload口J5；其中第一電容C1、第二電容C2與第一晶振XTAL構(gòu)成振蕩電路，第一電容C1的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口連接、另一端接地GND，第二電容C2的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口連接、另一端接地GND，16Mhz晶振XTAL的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口連接，另一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口連接；第九電容C9又稱為高頻旁路電容，該元件一端與主控制器芯片ATMEGA328P的第20端口AREE連接、另一端接地GND；

下載端口P含有五個接口，包括接地端GND、電源端VCC、接收數(shù)據(jù)RXD、發(fā)送數(shù)據(jù)TXD、數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR；其中RXD與主控制器芯片ATMEGA328P的PD0端口連接，TXD與主控制器芯片ATMEGA328P的PD1端口連接，DTR通過第十電容C10與主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口相接；復(fù)位開關(guān)S4為復(fù)位按鈕，通過按下復(fù)位開關(guān)S4實(shí)現(xiàn)低電壓復(fù)位；Bootload口J5的端口1、端口2、端口3、端口4分別與主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口、PB3端口、PB4端口、PB5端口相連。

進(jìn)一步地，所述操作模塊包括按鍵模塊、姿態(tài)傳感器MPU6050；按鍵模塊位于指尖處，其中食指尖對應(yīng)鼠標(biāo)左鍵，中指尖對應(yīng)鼠標(biāo)右鍵，無名指尖對應(yīng)鼠標(biāo)中鍵；三個按鍵分別與主控制器芯片ATMEGA328P的PD6、PD7、PB0端口相連，均采用S8050三極管驅(qū)動，當(dāng)電極片有輸入，S8050三極管導(dǎo)通，對應(yīng)的輸出口向CPU主控制器發(fā)送高電平信號；大拇指采用芳綸導(dǎo)電纖維材料，當(dāng)大拇指與食指相貼，左指電路導(dǎo)通，啟用鼠標(biāo)左鍵操作；當(dāng)大拇指與中指相貼，右指電路導(dǎo)通，啟用鼠標(biāo)右鍵操作；當(dāng)大拇指與無名指長按，啟用鼠標(biāo)的滾輪功能；姿態(tài)傳感器MPU6050將測得的加速度信息和角度信息傳給CPU主控制器，CPU主控制器將這兩類信息進(jìn)行量化，構(gòu)建鼠標(biāo)位移信息的偽代碼。

進(jìn)一步地，所述電源模塊包括供電模塊和穩(wěn)壓模塊；所述CPU主控制器及其外圍電路采用3.7V鋰電池供電，主控制器芯片ATMEGA328P采用3～5V的供電電壓，姿態(tài)傳感器MPU6050采用3.3V電源供電，所述穩(wěn)壓模塊使用TL431穩(wěn)壓管搭建3.7V轉(zhuǎn)3.3V的穩(wěn)壓電路。

進(jìn)一步地，所述無線通信模塊包括發(fā)射模塊和接收模塊，其中發(fā)射模塊由編碼芯片MC15026和433M發(fā)射器組成，接收模塊由433M接收模塊和譯碼芯片MC15027組成。

本發(fā)明中薄膜電路層的外形根據(jù)手套外形設(shè)計，相較于杜邦線走線，薄膜材質(zhì)的設(shè)計兼具防水及透氣的作用，使電路走線對手的操作影響降到最低。鼠標(biāo)形狀采用全指手套外觀設(shè)計，內(nèi)置獨(dú)特的薄膜電路層，輕松折疊便于攜帶，摒棄鼠標(biāo)必須在桌面上使用的模式，擺脫場地限制。全指手套采用獨(dú)特纖維，材料輕便舒適，使操作者便于穿戴，易于操作，有效減少使用者長期端坐電腦前對關(guān)節(jié)和其他部位的壓力，省力高效。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1，是本發(fā)明的整體的外觀效果圖，其中(a)是手背側(cè)示意圖，(b)是手掌側(cè)示意圖。CPU主控制器以及無線通信模塊位于手腕處。操作模塊包括三個指尖按鍵和MPU6050模塊。其中MPU6050姿態(tài)傳感器模塊位于手背中心位置，三個按鍵位于指尖處，其中左指尖為左鍵，中指尖為右鍵，無名指對應(yīng)的是鼠標(biāo)中鍵，大拇指的材料用的是芳綸導(dǎo)電纖維，大拇指與食指相貼，左指電路導(dǎo)通，左鍵操作成功，大拇指與中指相貼是右鍵操作，大拇指與無名指長按，是鼠標(biāo)的滾輪功能。手腕下側(cè)是電池部分，用的是30mm×25mm×5mm鋰電池，容量為500MAh，供電電壓3.7V。

圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，其中CPU主控制器用的是Atmega328及其最小系統(tǒng)，電源模塊包括電池供電部分、穩(wěn)壓模塊構(gòu)成，通信模塊包括無線發(fā)射模塊和接收模塊，其中接收模塊與電腦USB口連接，操作模塊由按鍵部分與姿態(tài)傳感器組成。

圖3為本發(fā)明的CPU主控制器，其中包括主控制器芯片ATMEGA328P、第一晶振XTAL、第一電容C1、第二電容C2、第九電容C9、第十電容C10、第九電阻R9、復(fù)位開關(guān)S4、下載端口P、Bootload口J5；其中第一電容C1、第二電容C2與第一晶振XTAL構(gòu)成振蕩電路，第一電容C1的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口連接、另一端接地GND，第二電容C2的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口連接、另一端接地GND，16Mhz晶振XTAL的一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB6端口連接，另一端與主控制器芯片ATMEGA328P的PB7端口連接；第九電容C9又稱為高頻旁路電容，該元件一端與主控制器芯片ATMEGA328P的第20端口AREE連接、另一端接地GND；下載端口P含有五個接口，包括接地端GND、電源端VCC、接收數(shù)據(jù)RXD、發(fā)送數(shù)據(jù)TXD、數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR；其中RXD與主控制器芯片ATMEGA328P的PD0端口連接，TXD與主控制器芯片ATMEGA328P的PD1端口連接，DTR通過第十電容C10與主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口相接；復(fù)位開關(guān)S4為復(fù)位按鈕，通過按下復(fù)位開關(guān)S4實(shí)現(xiàn)低電壓復(fù)位；Bootload口J5的端口1、端口2、端口3、端口4分別與主控制器芯片ATMEGA328P的PC6端口、PB3端口、PB4端口、PB5端口相連，對于生產(chǎn)出的芯片來說，在進(jìn)行Bootload之后，才能進(jìn)行程序燒寫。

圖4為本發(fā)明的薄膜電路層，其結(jié)構(gòu)共分為三層，上層和下層分別是保護(hù)膜層，中間層為電路層。薄膜電路層的外形按整個手套外形來設(shè)計，相比于杜邦線走線，薄膜電路層使電路走線對操作的影響降到最低，還起到防水和透氣的作用。

圖5為操作模塊，所述操作模塊包括按鍵模塊、姿態(tài)傳感器MPU6050；MPU6050姿態(tài)傳感器模塊將測得的加速度信息和角度信息傳給CPU主控模塊，運(yùn)用積分算法將這兩類信息進(jìn)行量化，構(gòu)建鼠標(biāo)位移信息的偽代碼。三個按鍵位于指尖處，按鍵模塊位于指尖處，其中食指尖對應(yīng)鼠標(biāo)左鍵，中指尖對應(yīng)鼠標(biāo)右鍵，無名指尖對應(yīng)鼠標(biāo)中鍵；三個按鍵分別與主控制器芯片ATMEGA328P的PD6、PD7、PB0端口相連，均采用S8050三極管驅(qū)動，當(dāng)電極片有輸入，S8050三極管導(dǎo)通，對應(yīng)的輸出口向CPU主控制器發(fā)送高電平信號；大拇指采用芳綸導(dǎo)電纖維材料，當(dāng)大拇指與食指相貼，左指電路導(dǎo)通，啟用鼠標(biāo)左鍵操作；當(dāng)大拇指與中指相貼，右指電路導(dǎo)通，啟用鼠標(biāo)右鍵操作；當(dāng)大拇指與無名指長按，啟用鼠標(biāo)的滾輪功能；姿態(tài)傳感器MPU6050將測得的加速度信息和角度信息傳給CPU主控制器，CPU主控制器將這兩類信息進(jìn)行量化，構(gòu)建鼠標(biāo)位移信息的偽代碼。圖6是MPU6050模塊主控制器部分原理圖。

圖7是本發(fā)明的無線通信模塊，包括發(fā)射模塊和接收模塊，其中發(fā)射模塊由編碼芯片MC15026和433M發(fā)射器組成，其中電源供電是3.3V。接收模塊由433M接收模塊和譯碼芯片MC15027組成。

圖8是本發(fā)明的電源模塊，其中包括供電模塊和穩(wěn)壓模塊。本發(fā)明的CPU主控制器及其外圍電路采用3.7V鋰電池供電，主控制器芯片ATMEGA328P采用3～5V的供電電壓，姿態(tài)傳感器MPU6050采用3.3V電源供電，所述穩(wěn)壓模塊使用TL431穩(wěn)壓管搭建3.7V轉(zhuǎn)3.3V的穩(wěn)壓電路。

本發(fā)明中，姿態(tài)傳感器MPU6050和無線通信模塊與CPU主控制器的通信方式是IIC通信，其SDA、SCL接口分別與PC4、PC5連接。通過給姿態(tài)傳感器MPU6050和無線通信模塊分配不同的地址，從而實(shí)現(xiàn)單個IIC接口控制多個外設(shè)。

綜上所述，基于無線通信的手形鼠標(biāo)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，相比于傳統(tǒng)鼠標(biāo)以及無線鼠標(biāo)具有很大優(yōu)勢，適用于很多場合，具有很廣闊的應(yīng)用前景和市場。