專利名稱：單控制3d遙控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備的手持遙控裝置，更為具體的是ー種單控制3D遙控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電子設(shè)備遙控器，多數(shù)都是只能實現(xiàn)簡單的功能操作的按鍵遙控器，是ー種無線發(fā)射裝置，將按鍵信息進行編碼后以紅外線、電磁波等無線信號，通過電子設(shè)備上的接收器將收到的無線信號轉(zhuǎn)變成電信號，解調(diào)出相應(yīng)的指令來遙控電子設(shè)備完成所需的操作要求。這在控制ー些電子設(shè)備遙控器，比如智能電視時很不方便。所謂智能電視，是指像智能手機一祥，具有全開放式平臺，搭載了操作系統(tǒng)，可以由用戶自行安裝和卸載軟件、游戲等第三方服務(wù)商提供的程序，通過此類程序來不斷對電視的功能進行擴充，并可以通過網(wǎng)線、無線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)上網(wǎng)沖浪的這樣ー類電視的總稱。對于此類電子設(shè)備，傳統(tǒng)的遙控器無法象計算機鼠標ー樣通過在2D平面移動的方式迅速靈活的實現(xiàn)較高分辨率下控制光標在屏幕上多方向運動實現(xiàn)操作功能。為了解決這ー問題，申請?zhí)枮?01110371033. 3的中國發(fā)明申請“ー種鼠標導(dǎo)航式遙控器”，提出了ー種具有通用按鍵模塊和鼠標模塊的遙控器，即將傳統(tǒng)的按鍵遙控器與計算機鼠標進行結(jié)合，與傳統(tǒng)的計算機鼠標ー樣局限于2D平面的移動方式，簡單的說就是必須依賴桌面。為了解決同一問題，申請?zhí)枮?01120048439. 3的中國實用新型“空中鼠標遙控器”，提出一種同時具備感應(yīng)式鼠標功能的遙控器，通過遙控器內(nèi)置陀螺儀的方式，通過陀螺儀感應(yīng)手握遙控器空中移動的方向和速度，由控制器處理后從無線發(fā)射模塊發(fā)出，在設(shè)備接收器通過無線接收解碼，指示光標在屏幕上向相應(yīng)的方向移動，實現(xiàn)其提出的空中鼠標功能，若要實現(xiàn)三維坐標下的特殊操作則還需要進ー步的進行改良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供另外ー種結(jié)構(gòu)簡單、功能可靠的單控制3D遙控系統(tǒng)，既能實現(xiàn)傳統(tǒng)的按鍵遙控器的功能，又能脫離桌面限制在3D空間內(nèi)自由、迅速、靈活的實現(xiàn)較高分辨率下控制光標在屏幕上多方向運動實現(xiàn)操作功能，還能滿足需要三維坐標操作的更多其他需求。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。該方案中的單控制3D遙控系統(tǒng)包括兩部分，一是遙控器，一是接收器，接收器向相應(yīng)的電子設(shè)備發(fā)出控制信號。遙控器包括至少ー個紅外發(fā)射器和一個超聲波發(fā)射器，兩者同時向接收器分別發(fā)出紅外信號和超聲波信號；接收器包括至少ー個接收紅外信號的紅外接收器和至少三個接收超聲波信號的超聲波接收器。本領(lǐng)域的技術(shù)員都應(yīng)當(dāng)知曉，短距離內(nèi)紅外信號相對于超聲波信號的傳輸時間可以忽略不計。在本發(fā)明的遙控器，由于紅外發(fā)射器的紅外信號和超聲波發(fā)射器的超聲波信號同時產(chǎn)生，所以可以將接收器先后收到紅外信號和超聲波信號的時間差直接視為超聲波信號從遙控器的超聲波發(fā)射器傳輸?shù)浇邮掌鞯母鞒暡ń邮掌鞯囊唤M參考時間，這組參考時間分別乘以音速就分別得到遙控器到接收器的各超聲波接收器之間的距離。由于各超聲波接收器之間的位置是已知的，本領(lǐng)域的技術(shù)員都應(yīng)當(dāng)知曉按照立體幾何的原理計算出遙控器相對于接收器的立體位置，并且每隔一定的時間(比如20ms)就計算一次，就可以得到遙控器相對于接收器在空中移動三維軌跡，進而自由、迅速、靈活的實現(xiàn)較高分辨率下控制光標在屏幕上多方向運動實現(xiàn)操作功能，還能滿足需要三維坐標操作的更多其他需求。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還可以采用如下的另一種技術(shù)方案。該方案中的單控制3D遙控系統(tǒng)包括兩部分，一是遙控器，一是接收器，接收器向相應(yīng)的電子設(shè)備發(fā)出控制信號。遙控器包括至少一個接收紅外信號的紅外接收器和一個超聲波發(fā)射器；接收器包括至少一個紅外發(fā)射器和至少三個接收超聲波信號的超聲波接收 器；當(dāng)遙控器接的紅外接收器收到接收器的紅外發(fā)射器所發(fā)出的紅外信號，遙控器接的超聲波發(fā)射器同時發(fā)射超聲波信號?；谂c前一技術(shù)方案相同的基本原理，本技術(shù)方案同樣能自由、迅速、靈活的實現(xiàn)較高分辨率下控制光標在屏幕上多方向運動實現(xiàn)操作功能，也能滿足需要三維坐標操作的更多其他需求。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于結(jié)構(gòu)簡單，操作可靠，既能實現(xiàn)傳統(tǒng)的按鍵遙控器的功能，又能脫離桌面限制在3D空間內(nèi)自由、迅速、靈活的實現(xiàn)較高分辨率下控制光標在屏幕上多方向運動實現(xiàn)操作功能；還能實現(xiàn)3D遙控功能，即，它不但能夠得到遙控器的X、Y軸數(shù)據(jù)，還能夠得到Z軸數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)更豐富的功能，滿足需要三維坐標操作的更多其他需求。


圖I是本發(fā)明的實施例I的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的實施例I的遙控器的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明的實施例I的接收器的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖4是本發(fā)明的實施例I的接收器的工作原理示意框5是本發(fā)明的實施例2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖6是本發(fā)明的實施例3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的說明。如圖I到圖4所示，是本發(fā)明的實施例I。本實施例中，單控制3D遙控系統(tǒng)包括遙控器和接收器，遙控器包括至少一個紅外發(fā)射器(圖I到圖3所示以一個為例)和一個超聲波發(fā)射器，兩者同時向接收器分別發(fā)出紅外信號和超聲波信號；接收器包括至少一個接收紅外信號(圖I到圖3所示以一個為例)的紅外接收器和至少三個接收超聲波信號的超聲波接收器。遙控器中還包括微控制單元(MCU)和驅(qū)動電路，各紅外發(fā)射器和超聲波發(fā)射器分別通過一個驅(qū)動電路與微控制単元(MCU)連接。遙控器中各驅(qū)動電路分別通過通用輸入輸出接ロ(GPIO)與微控制單元(MCU)連接。接收器中還包括微控制単元(MCU)，各紅外接收器分別通過ー組放大電路與微控制單元(MCU)連接，各超聲波接收器分別通過ー組放大電路與微控制單元(MCU)連接。接收器中各組放大電路分別通過通用輸入輸出接ロ(GPIO)與微控制單元(MCU)連接。如圖I所示，本實施例的工作原理如下
在一次遙控器和接收器的通信中，紅外接收器接收到信號的時間為T0，超聲波接收器I、超聲波接收器2、超聲波接收器3接收到信號的時間分別為Tl，T2，T3，則LI =V*(Tl-TO)，L2 = V*(T2-T0)，L3 = V*(T3-T0)，其中V為空氣中的音速，超聲波接收器I的空間坐標(_a，b，0)，超聲波接收器2的空間坐標(a，b，0)，超聲波接收器3的空間坐標(0，_b，0),當(dāng)-&<叉<8且-13<7<13,2>0時,有L1'2 = (x+a) ~2+(y-b) '2+z'2L2~2 = x~2+(y+b)~2+z~2L3'2 = (χ-a) ~2+(y-b) '2+z'2由此不難算出x, y, z的值。遙控器設(shè)有不同的按鍵對應(yīng)不同的脈沖系列，通過紅外線或者超聲波發(fā)射到接收器對脈沖進行解碼，進而在電子設(shè)備上執(zhí)行對應(yīng)按鍵的操作指令。如圖4所示，接收器在工作時，先進行初始化，設(shè)置通用輸入輸出接ロ(GPIO)中斷，并定義分別對應(yīng)超聲波接收器I、超聲波接收器2、超聲波接收器3的計時模塊timerl、timer2、timer3,當(dāng)紅外接收器收到紅外信號時計時模塊timerl、timer2、timer3同時啟動，再當(dāng)超聲波接收器I、超聲波接收器2、超聲波接收器3分別收到超聲波信號時對應(yīng)的計時模塊停止計時，此時微控制單元(MCU)讀取計時模塊timerl、timer2、timer3的值獲得紅外信號和超聲波信號的時間差，進而計算出遙控器的3D坐標。接收器工作的最后一歩，如果接收器的MCU和智能電視或電腦等電子設(shè)備的MCU匹配，坐標信息就可以直接提供給智能電視或電腦等電子設(shè)備的應(yīng)用程序使用，而不需要USB或UART、IIC、SPI等接ロ傳輸。如圖5所示，是本發(fā)明的實施例2。本實施例中，單控制3D遙控系統(tǒng)包括遙控器和接收器，遙控器包括三個紅外發(fā)射器和一個超聲波發(fā)射器，兩者同時向接收器分別發(fā)出紅外信號和超聲波信號；接收器包括三個接收紅外信號的紅外接收器和三個接收超聲波信號的超聲波接收器。本實施例主要是考慮到，由于紅外發(fā)射器通常使用紅外發(fā)光二極管，其有ー個發(fā)射方向角，僅在輻射信號強方向角內(nèi)，接收器容易接受到信號。為了增加接收器容易接受信號的角度范圍，可以在遙控器上放置多個方向不同的紅外發(fā)射器或一個紅外發(fā)射器中使用多個方向不同的紅外發(fā)光二極管，可以讓用戶更自由地移動遙控器，而不影響接收效果。同樣的，固然采用ー個接收紅外信號的紅外接收器能達到本發(fā)明的目的，本實施例接收器包括三個接收紅外信號的紅外接收器也是考慮到接收范圍更加大，可以讓用戶更自由地移動遙控器，而不影響接收效果。本實施例有另ー個等同的技術(shù)方案，就是在電子設(shè)備上放置幾個接收器，這樣也可以增大接收范圍，可以讓用戶更自由地移動遙控器，而不影響接收效果。如圖6所示，是本發(fā)明的實施例3。本實施例可以采用與實施例I和實施例2類似的結(jié)構(gòu)，不同的是將紅外發(fā)射器與紅外接收器的安裝位置對換，即紅外發(fā)射器設(shè)于接收器一端，將紅外接收器設(shè)于遙控器一端。本實施例中，當(dāng)遙控器接收到接收器的紅外信號時就馬上發(fā)射超聲波信號，也可以達到本發(fā)明的目的。這種方式的優(yōu)點是可以很方便地實現(xiàn)遙控器和接受器之間的通信。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)本發(fā)明所提示的結(jié)構(gòu)和原理獲得其它各種相 應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都屬于本發(fā)明的保護范疇。
權(quán)利要求
1.單控制3D遙控系統(tǒng)，包括遙控器和接收器，其特征在于遙控器包括至少ー個紅外發(fā)射器和一個超聲波發(fā)射器，兩者同時向接收器分別發(fā)出紅外信號和超聲波信號；接收器包括至少ー個接收紅外信號的紅外接收器和至少三個接收超聲波信號的超聲波接收器。
2.如權(quán)利要求I所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于遙控器還包括微控制単元(MCU)和驅(qū)動電路，各紅外發(fā)射器和超聲波發(fā)射器分別通過一個驅(qū)動電路與微控制単元(MCU)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于各驅(qū)動電路分別通過通用輸入輸出接ロ(GPIO)與微控制單元(MCU)連接。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于接收器還包括微控制單元(MCU)，各紅外接收器分別通過ー組放大電路與微控制單元(MCU)連接，各超聲波接收器分別通過一組放大電路與微控制単元(MCU)連接。
5.如權(quán)利要求4所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于各組放大電路分別通過通用輸入輸出接ロ(GPIO)與微控制單元(MCU)連接。
6.單控制3D遙控系統(tǒng)，包括遙控器和接收器，其特征在于遙控器包括至少ー個接收紅外信號的紅外接收器和一個超聲波發(fā)射器；接收器包括至少ー個紅外發(fā)射器和至少三個接收超聲波信號的超聲波接收器；當(dāng)遙控器接的紅外接收器收到接收器的紅外發(fā)射器所發(fā)出的紅外信號，遙控器接的超聲波發(fā)射器同時發(fā)射超聲波信號。
7.如權(quán)利要求6所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于遙控器還包括微控制単元(MCU)和驅(qū)動電路，各紅外接收器分別通過ー組放大電路與微控制單元(MCU)連接，超聲波發(fā)射器通過驅(qū)動電路與微控制単元(MCU)連接。
8.如權(quán)利要求7所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于放大電路和驅(qū)動電路分別通過通用輸入輸出接ロ(GPIO)與微控制單元(MCU)連接。
9.如權(quán)利要求6或7或8所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于接收器還包括微控制単元(MCU)，各紅外發(fā)射器分別通過驅(qū)動電路與微控制單元(MCU)連接，各超聲波接收器分別通過一組放大電路與微控制単元(MCU)連接。
10.如權(quán)利要求9所述的單控制3D遙控系統(tǒng)，其特征在于各組放大電路分別通過通用輸入輸出接ロ(GPIO)與微控制單元(MCU)連接。
全文摘要
本發(fā)明是一種單控制3D遙控系統(tǒng)，包括遙控器和接收器，遙控器包括至少一個紅外發(fā)射器和一個超聲波發(fā)射器，兩者同時向接收器分別發(fā)出紅外信號和超聲波信號；接收器包括至少一個接收紅外信號的紅外接收器和至少三個接收超聲波信號的超聲波接收器。接收器先后收到紅外信號和超聲波信號的時間差直接視為超聲波信號從超聲波發(fā)射器傳輸?shù)浇邮掌鞯母鞒暡ń邮掌鞯囊唤M參考時間，從而分別得到遙控器到接收器的各超聲波接收器之間的距離和遙控器相對于接收器的立體位置，進而獲得遙控器在空中移動的三維軌跡，進而自由、迅速、靈活的實現(xiàn)較高分辨率下控制光標在屏幕上多方向運動實現(xiàn)操作功能，還能滿足需要三維坐標操作的更多其他需求。
文檔編號G08C23/02GK102708672SQ20121020543
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者南洋 申請人:南洋