專利名稱：一種計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置涉及遠(yuǎn)距離結(jié)合激光點(diǎn)和無(wú)線信號(hào)控制計(jì)算機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的控制計(jì)算機(jī)裝置是鍵盤(pán)和鼠標(biāo)，這兩種設(shè)備都通過(guò)數(shù)據(jù)線與主機(jī)相連接，當(dāng)進(jìn)行交互時(shí)，用戶必須要坐在計(jì)算機(jī)前。本發(fā)明給出的是一種遠(yuǎn)距離無(wú)線控制計(jì)算機(jī)的裝置，所謂遠(yuǎn)距離無(wú)線控制計(jì)算機(jī)是指用戶在遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)主機(jī)的地方通過(guò)某種交互設(shè)備操作計(jì)算機(jī)，此交互設(shè)備與計(jì)算機(jī)沒(méi)有數(shù)據(jù)線相連，通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)送控制信息。隨著計(jì)算機(jī)使用范圍的日益廣泛，遠(yuǎn)距離無(wú)線控制計(jì)算機(jī)有了越來(lái)越多的應(yīng)用前景，例如在老師在大教室內(nèi)給同學(xué)授課，指揮員在指揮所內(nèi)完成信息的切換等，在這些使用場(chǎng)景下，使用者希望在空間的任意位置都能自如的控制計(jì)算機(jī)。
現(xiàn)有的無(wú)線控制計(jì)算機(jī)的裝置主要有無(wú)線鼠標(biāo)和用來(lái)控制多媒體課件播放的遙控器。
無(wú)線鼠標(biāo)的使用方式和普通鼠標(biāo)完全相同，通過(guò)在一個(gè)平面上移動(dòng)鼠標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)鼠標(biāo)的控制，區(qū)別于普通鼠標(biāo)的地方在于使用射頻或紅外模式來(lái)傳遞控制信息，有效控制距離一般為2米。無(wú)線鼠標(biāo)的不足之處在于1.控制距離有限，信號(hào)跨越障礙物能力差。無(wú)線鼠標(biāo)的有效控制距離一般為2米，當(dāng)老師在大教室內(nèi)授課時(shí)往往距離電腦10多米，無(wú)線鼠標(biāo)無(wú)法滿足要求。特別的，采用紅外傳輸模式的無(wú)線鼠標(biāo)對(duì)發(fā)送信號(hào)方向性要求很高，而且無(wú)法穿越人體、教具等障礙物。
2.控制電腦不夠直觀，通過(guò)鼠標(biāo)在水平面上的移動(dòng)或者滾輪的移動(dòng)映射為屏幕上的鼠標(biāo)光標(biāo)。用戶需要分散很多注意力來(lái)完成鼠標(biāo)的控制。
3.價(jià)格高，體積偏大，不能和普通鼠標(biāo)同時(shí)使用。一般電腦都配置了普通鼠標(biāo)，用戶不會(huì)為了僅僅滿足近距無(wú)線控制電腦的需求而購(gòu)買新的鼠標(biāo)。而且無(wú)線鼠標(biāo)體積偏大，不如激光筆拿在手里方便，在遠(yuǎn)距離操作電腦的領(lǐng)域中價(jià)值不大。
多媒體課件播放的遙控器體積較小，使用也很方便，但其功能非常有限，只限于控制多媒體課件的上下翻頁(yè)控制，無(wú)法滿足用戶更進(jìn)一步控制電腦的要求。如控制鼠標(biāo)移動(dòng)，雙擊啟動(dòng)應(yīng)用程序，打開(kāi)鼠標(biāo)右鍵菜單并進(jìn)行選擇等，這些功能多媒體播放遙控器都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種可在遠(yuǎn)距離無(wú)線控制計(jì)算機(jī)的裝置，該裝置可在150米內(nèi)遠(yuǎn)距離控制計(jì)算機(jī)，而且功能強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)所有用普通鼠標(biāo)所能完成的操作，如控制鼠標(biāo)移動(dòng)，雙擊啟動(dòng)應(yīng)用程序，打開(kāi)鼠標(biāo)右鍵菜單，把屏幕上的圖標(biāo)拖動(dòng)到任意位置，另外該裝置攜帶方便，操作直觀，價(jià)格低廉，而且可以同時(shí)使用普通鼠標(biāo)。在演示廳、大教室、禮堂、指揮所等場(chǎng)所有很好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的特征在于含有投影儀，攝像頭，用于捕捉投影屏幕圖象，并將圖象信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；激光筆，內(nèi)置激光產(chǎn)生與發(fā)射模塊，將發(fā)射的激光指向投影屏幕；內(nèi)置無(wú)線電編碼與發(fā)射模塊，將用戶輸入的信息編碼并以無(wú)線電信號(hào)傳向無(wú)線信號(hào)接收器；無(wú)線信號(hào)接收器，用于接收上述激光筆發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)，并將無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)，接收攝像頭傳來(lái)的屏幕圖象，采集無(wú)線信號(hào)接收器傳來(lái)的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理、激光點(diǎn)坐標(biāo)識(shí)別和鼠標(biāo)事件合成運(yùn)算。
所述無(wú)線信號(hào)接收器包括無(wú)線電接收與解碼模塊，高低電平轉(zhuǎn)換電路；所述高低電平轉(zhuǎn)換電路輸出端連接固化有信號(hào)處理程序的單片機(jī)，所述單片機(jī)的信號(hào)輸出端通過(guò)輸出接口連接所述計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集端。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明提供的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制計(jì)算機(jī)裝置，可以在較大距離(150米內(nèi))使用，并且能完全替代普通鼠標(biāo)的所有功能。用戶使用激光筆發(fā)射的激光點(diǎn)在投影屏幕上直接控制鼠標(biāo)的位置和移動(dòng)，直觀而且方便。激光筆上集成的左鍵和右鍵可以完全模擬普通鼠標(biāo)的左鍵與右鍵。用戶使用本發(fā)明可以輕松完成普通鼠標(biāo)控制計(jì)算機(jī)的所有操作，如控制鼠標(biāo)移動(dòng)，雙擊啟動(dòng)應(yīng)用程序，打開(kāi)鼠標(biāo)右鍵菜單并選擇，把屏幕上的圖標(biāo)拖動(dòng)到任意位置，對(duì)演示幻燈片的翻頁(yè)控制等。另外，本裝置采用編解碼的無(wú)線信號(hào)傳輸信息，相鄰使用者之間無(wú)干擾，而且無(wú)線信號(hào)可以跨越障礙物，使用者可以在空間的任何位置完成對(duì)計(jì)算機(jī)的控制。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中無(wú)線信號(hào)接收器工作流程圖；圖3為本發(fā)明中激光筆的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中無(wú)線信號(hào)接收器電路原理圖，圖4a為無(wú)線電接收與處理模塊和高低電平轉(zhuǎn)換電路的原理圖，圖4b為單片機(jī)處理電路的原理圖，圖4c為USB接口電路的原理圖；圖5為本發(fā)明中無(wú)線信號(hào)接收器上單片機(jī)內(nèi)部程序流程圖；圖6為計(jì)算機(jī)內(nèi)置軟件程序流程圖。
具體實(shí)施例方式該裝置包括一個(gè)投影儀，一個(gè)用來(lái)捕捉投影屏幕的攝像頭，一個(gè)內(nèi)置激光產(chǎn)生發(fā)射模塊和無(wú)線電編碼與發(fā)射模塊的激光筆，用來(lái)接收激光筆發(fā)出電信號(hào)的接收器，以及內(nèi)部存有信號(hào)處理、激光點(diǎn)識(shí)別和鼠標(biāo)事件合成程序的計(jì)算機(jī)。所述的用來(lái)接收激光筆發(fā)出電信號(hào)的接收器包括無(wú)線電信號(hào)接收與解碼模塊，與無(wú)線電信號(hào)接收與解碼模塊輸出端相連的高低電平轉(zhuǎn)換電路，與高低電平轉(zhuǎn)換電路輸出端相連的固化有信號(hào)處理和控制USB芯片程序的單片機(jī)處理電路，與單片機(jī)輸出端相連的USB傳輸接口模塊；所述計(jì)算機(jī)通過(guò)USB接口與USB傳輸接口模塊相連。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖，包括攝像頭1，投影儀2，內(nèi)部集成有激光發(fā)射模塊和無(wú)線信號(hào)發(fā)射模塊的激光筆3，用來(lái)接收激光筆發(fā)射信號(hào)的接收器4，以及內(nèi)部存有信號(hào)處理、激光點(diǎn)識(shí)別和鼠標(biāo)事件合成程序的計(jì)算機(jī)5。投影儀2將計(jì)算機(jī)顯示器的圖像投影到大屏幕(或墻面)上，用戶使用激光筆3發(fā)射激光點(diǎn)到大屏幕(或墻面)上，計(jì)算機(jī)5通過(guò)攝像頭1獲取大屏幕(或墻面)上的圖像信息并識(shí)別出激光點(diǎn)的位置，通過(guò)坐標(biāo)變換把它定位為計(jì)算機(jī)內(nèi)的鼠標(biāo)坐標(biāo)。另外，激光筆3還能發(fā)出模擬普通鼠標(biāo)左鍵和右鍵動(dòng)作的無(wú)線信號(hào)，信號(hào)接收器4接收激光筆3的無(wú)線信號(hào)并把它通過(guò)USB口傳送給計(jì)算機(jī)5，計(jì)算機(jī)5結(jié)合通過(guò)攝像頭1得到的鼠標(biāo)坐標(biāo)信息和接收器4傳送的鼠標(biāo)左鍵或右鍵按鈕動(dòng)作信息合成為一個(gè)完整的鼠標(biāo)事件，從而完成對(duì)計(jì)算機(jī)5的控制。
本發(fā)明的詳細(xì)工作原理為用戶使用激光筆發(fā)出激光點(diǎn)到大屏幕(或墻面)上，攝像頭獲取大屏幕(或墻面)上的圖像信息并把它傳送至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)內(nèi)的程序識(shí)別出激光點(diǎn)相對(duì)于大屏幕(或墻面)的坐標(biāo)并通過(guò)坐標(biāo)變換把它轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)顯示器上的鼠標(biāo)坐標(biāo)。另一方面，用戶使用激光筆上的左鍵按鈕或右鍵按鈕，將所模擬的鼠標(biāo)左鍵或右鍵“按下”、“彈起”的動(dòng)作信息通過(guò)無(wú)線電編碼和發(fā)射模塊發(fā)出；在150米范圍內(nèi)，無(wú)線信號(hào)接收器能接收到信號(hào)。無(wú)線信號(hào)接收器的工作原理如圖2所示，接收器上的無(wú)線電信號(hào)接收與處理模塊接收激光筆發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)并解碼，然后將解碼后的信號(hào)傳遞給高低電平轉(zhuǎn)換電路，高低電平轉(zhuǎn)換電路將收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為低電平然后傳給單片機(jī)作為輸入信號(hào)，單片機(jī)將該信號(hào)處理后發(fā)送給USB傳輸接口模塊，USB傳輸接口模塊最后將信號(hào)通過(guò)USB接口傳輸給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)收到該信號(hào)后調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)將其模擬為普通鼠標(biāo)左鍵或右鍵的“按下”、“彈起”動(dòng)作，再結(jié)合剛一開(kāi)始得到的鼠標(biāo)坐標(biāo)信息就可以合成為一個(gè)完整的鼠標(biāo)事件，從而在遠(yuǎn)距離無(wú)線實(shí)現(xiàn)普通鼠標(biāo)的所有功能，方便直觀地控制計(jì)算機(jī)。
所述激光筆的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該激光筆包括內(nèi)置的激光發(fā)射電路和內(nèi)置的無(wú)線電發(fā)射模塊兩部分。本實(shí)施例中激光發(fā)射電路采用普通激光發(fā)射管(3.0V，20mA，波長(zhǎng)650nm)，無(wú)線電編碼發(fā)射模塊使用市場(chǎng)上常見(jiàn)的無(wú)線編碼發(fā)射模塊SB200-4Aa。筆上有三個(gè)按鈕A，B，C；其中A和B分別對(duì)應(yīng)SB200-4Aa模塊上的按鈕a和b，按鈕C是激光發(fā)射開(kāi)關(guān)。按下A時(shí)發(fā)出模擬鼠標(biāo)左鍵“按下”動(dòng)作的無(wú)線電信號(hào)，松開(kāi)A時(shí)則發(fā)出模擬鼠標(biāo)左鍵“彈起”動(dòng)作的無(wú)線電信號(hào)，按下B時(shí)發(fā)出模擬鼠標(biāo)右鍵“按下”動(dòng)作的信號(hào)，松開(kāi)B發(fā)出模擬鼠標(biāo)右鍵“彈起”動(dòng)作的信號(hào)。按下C時(shí)只發(fā)射激光。該激光筆發(fā)出的編碼后的無(wú)線電信號(hào)能被150米范圍內(nèi)的無(wú)線信號(hào)接收器接收。
所述的用來(lái)接收激光筆發(fā)射無(wú)線電信號(hào)的接收器的電路連接關(guān)系如圖4A、4B和4C所示，該電路可以分為四部分無(wú)線電接收與解碼模塊、高低電平轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)處理電路、USB傳輸接口。其中，無(wú)線電接收與解碼模塊為第一部分，本實(shí)施例中采用市場(chǎng)上常見(jiàn)的無(wú)線接收與解碼模塊CZS-8(與激光筆上的無(wú)線電編碼發(fā)射模塊相對(duì)應(yīng))，高低電平轉(zhuǎn)換電路使用的是74LS00芯片，單片機(jī)處理電路使用的是AT89C52芯片，USB傳輸接口使用的是PDIUSBD12芯片。信號(hào)處理過(guò)程為，無(wú)線接收與解碼模塊接收激光筆發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)并解碼，將相應(yīng)輸出引腳設(shè)置為高電平，該高電平通過(guò)高低電平轉(zhuǎn)換電路變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)，單片機(jī)接收該低電平信號(hào)，并控制USB接口將此信號(hào)傳至計(jì)算機(jī)。他們之間的連接關(guān)系為無(wú)線電接收與解碼模塊的引腳6接+5V，引腳7接地，引腳4與引腳5分別接高低電平轉(zhuǎn)換電路中74LS00芯片的引腳1和引腳4，將接收到的無(wú)線信號(hào)分別輸出到高低電平轉(zhuǎn)換電路，高低電平轉(zhuǎn)換電路中74LS00芯片的引腳3與引腳6分別接單片機(jī)處理電路中AT89C52芯片的信號(hào)輸入端(引腳1和引腳2)，在單片機(jī)中進(jìn)行信號(hào)處理。AT89C52芯片的引腳32-39分別與USB接口模塊中PDIUSBD12芯片的1-4和6-9連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，AT89C52的引腳7，8，12，13，16，17，30分別與PDIUSBD12的11，20，14，12，16，15，10相連接，進(jìn)行有關(guān)初始化和傳輸控制。其余未提及的電氣元件屬于AT89C52芯片和PDIUSBD12芯片的外圍電路。
單片機(jī)內(nèi)程序流程圖如圖5所示，單片機(jī)上電啟動(dòng)后自動(dòng)初始化IO口定時(shí)器和中斷，通過(guò)PDIUSBD12芯片與計(jì)算機(jī)建立USB總線連接，然后程序進(jìn)入循環(huán)，查詢是否有信號(hào)接收到，如果有則判斷并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)編碼，并通過(guò)USB接口上傳至計(jì)算機(jī)，從而完成信號(hào)的接收與傳送。如果沒(méi)有收到信號(hào)則繼續(xù)循環(huán)查詢。
計(jì)算機(jī)內(nèi)的程序流程圖如圖6所示，程序運(yùn)行后自動(dòng)同時(shí)啟動(dòng)激光點(diǎn)識(shí)別線程和響應(yīng)信號(hào)接收線程。在激光點(diǎn)識(shí)別線程內(nèi)，計(jì)算機(jī)從攝像頭讀入大屏幕圖像信息，并從中找出紅色激光點(diǎn)，通過(guò)坐標(biāo)變換，定位為鼠標(biāo)坐標(biāo)；在響應(yīng)信號(hào)接收線程內(nèi)，計(jì)算機(jī)循環(huán)查詢USB口輸入信號(hào)，如果有信號(hào)輸入則模擬為相應(yīng)的鼠標(biāo)動(dòng)作，并且和在激光點(diǎn)識(shí)別線程內(nèi)得到的鼠標(biāo)坐標(biāo)相結(jié)合，合成為完整的鼠標(biāo)事件。從而完成對(duì)計(jì)算機(jī)的控制。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置，其特征在于，含有投影儀，攝像頭，用于捕捉投影屏幕圖象，并將圖象信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；激光筆，內(nèi)置激光產(chǎn)生與發(fā)射模塊，將發(fā)射的激光指向投影屏幕；內(nèi)置無(wú)線電編碼與發(fā)射模塊，將用戶輸入的信息編碼并以無(wú)線電信號(hào)傳向無(wú)線信號(hào)接收器；無(wú)線信號(hào)接收器，用于接收上述激光筆發(fā)出的無(wú)線電信號(hào)，并將無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出給計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)，接收攝像頭傳來(lái)的屏幕圖象，采集無(wú)線信號(hào)接收器傳來(lái)的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理、激光點(diǎn)坐標(biāo)識(shí)別和鼠標(biāo)事件合成運(yùn)算。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置，其特征在于，所述無(wú)線信號(hào)接收器包括無(wú)線電接收與解碼模塊，高低電平轉(zhuǎn)換電路；所述高低電平轉(zhuǎn)換電路輸出端連接固化有信號(hào)處理程序的單片機(jī)，所述單片機(jī)的信號(hào)輸出端通過(guò)輸出接口連接所述計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集端。
3.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置，其特征在于，所述無(wú)線電接收與解碼模塊采用的是CZS-8模塊。
4.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置，其特征在于，所述高低電平轉(zhuǎn)換電路采用的是74LS00芯片。
5.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置，其特征在于，所述單片機(jī)采用的是AT89C52芯片。
6.如權(quán)利要求2所述的計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置，其特征在于，所述單片機(jī)的信號(hào)輸出端通過(guò)采用型號(hào)為PDIUSBD12芯片的USB接口連接所述計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集端。
7.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置，其特征在于，所述激光筆內(nèi)置的無(wú)線電編碼與發(fā)射模塊的型號(hào)為SB200-4Aa。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距離無(wú)線控制裝置涉及遠(yuǎn)距離結(jié)合激光點(diǎn)和無(wú)線信號(hào)控制計(jì)算機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于含有投影儀，用來(lái)捕捉投影屏幕的攝像頭，內(nèi)置激光產(chǎn)生發(fā)射模塊和無(wú)線電編碼與發(fā)射模塊的激光筆，用來(lái)接收激光筆發(fā)出無(wú)線電信號(hào)的接收器，內(nèi)部存有信號(hào)處理、激光點(diǎn)識(shí)別和鼠標(biāo)事件合成程序的計(jì)算機(jī)。無(wú)線電信號(hào)接收器包括無(wú)線電信號(hào)接收與解碼模塊，高低電平轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)處理電路，USB傳輸接口模塊。本發(fā)明的裝置使用直觀、方便，用戶可輕松完成普通鼠標(biāo)控制計(jì)算機(jī)的所有操作，本裝置采用編解碼的無(wú)線信號(hào)傳輸信息，相鄰使用者之間無(wú)干擾，用戶可在較大距離內(nèi)、在空間的任何位置都可完成對(duì)計(jì)算機(jī)的控制。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1687886SQ200510011538
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者史元春, 畢小俊, 相培峰 申請(qǐng)人:清華大學(xué)