一種鼠標型激光電子粉筆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鼠標型激光電子粉筆,它涉及新型多媒體演示技術(shù)領(lǐng)域。它包括加速度傳感器、AVR單片機和ZigBee無線通訊模塊JN5139,加速度傳感器與AVR單片機連接,AVR單片機通過UART接口與JN5139模塊連接,AVR單片機還接有電源模塊、外部時鐘、復位電路和ISP調(diào)試模塊,JN5139模塊通過自身的射頻芯片與上位機連接,上位機與對著屏幕設(shè)置的投影儀連接,所述的屏幕周圍固定有多個兼容Zigbee協(xié)議的JN5139模塊,將終端節(jié)點安裝在投影儀屏幕四周的設(shè)備上。本發(fā)明集合了鼠標、激光筆、翻頁器、電子教鞭、電子粉筆功能于一體,配合協(xié)調(diào),方便了多媒體演示活動,實用性強,易于推廣使用。
【專利說明】
一種鼠標型激光電子粉筆
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新型多媒體演示技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及鼠標型激光電子粉筆?!颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前,現(xiàn)有用于多媒體演示活動中的指示設(shè)備,常見的有激光筆、電子教鞭,還有屬于電腦周邊設(shè)備的無線鼠標等,他們各有其優(yōu)缺點,但都不具備電子粉筆功能。
[0003]激光筆,亦稱為激光指示器、指星筆等,是把可見激光設(shè)計成便攜、手易握、激光模組(發(fā)光二極管)加工成的筆型發(fā)射器,常見的激光指示器主要是發(fā)射紅色激光,其波長為入 = 650?660nm、635nm。激光筆的功率,通常以mW為單位,功率小于lmW的可見光(波長400-700nm)激光筆為第二類(Class 2或II);功率介于l-5mW的為第三類A(Class 3A或Ilia)。通常在多媒體演示過程中,演示者常常使用功率小于5mW的紅色激光筆,在投影儀的屏幕中投映一個紅色光點或一條紅色光線指向物體。這是單純的激光筆,和計算機是兩個獨立的設(shè)備,二者沒有控制關(guān)系,不能在投影儀的屏幕上留下筆跡。
[0004]翻頁激光筆可以簡單地控制計算機,翻頁激光筆能簡單地模擬計算機鍵盤的幾個鍵,例如上下翻頁,相當于計算機鍵盤上的Page Up、Page Down鍵,適用于PPT、word、excel、 圖片及網(wǎng)頁瀏覽器的上下翻頁;遙控技術(shù):一般采用RF射頻技術(shù),配有筆形發(fā)射器和U盤模樣的接收器。激光指示:按住激光指示鍵,激光燈亮,不按,激光燈滅;激光功率一般小于 5mw,激光波長在650nm,激光射程一般大于800米,遙控距離一般為10米,電腦接口一般采用 USB2.0接口,即插即用不需專用驅(qū)動程序,支持常見的操作系統(tǒng)。同樣不能在投影儀的屏幕上留下筆跡。
[0005]無線鼠標采用無線通信技術(shù)與計算機通信,包括藍牙、W1-Fi (IEEE 802.11)、 Infrared(IrDA)、ZigBee(IEEE 802.15.4)等多個無線技術(shù)標準(協(xié)議),一般采用27]?、 2.4G、藍牙技術(shù)實現(xiàn)鼠標與主機的無線通訊;無線鼠標作為計算機的周邊設(shè)備,只能控制計算機,不具備激光筆的功能,也不具備翻頁激光筆的功能,無線鼠標離開鼠標墊(或稱為定位參照平面系統(tǒng)),就失去的定位功能,在空中搖擺或者晃動鼠標,鼠標指針在屏幕上不會移動,當然也就不能在投影儀的屏幕上留下筆跡。
[0006]目前,在演示活動中,投影機的使用越來越普遍,然而目前使用投影機時有一個很大的缺憾,如上所述的三種多媒體指示設(shè)備,激光筆、翻頁激光筆、無線鼠標等設(shè)備均不能靈活地操作基于計算機+投影儀的演示系統(tǒng)。我們常??吹饺缦聝煞N情形:
[0007]情形一:講演者走下臺來地摸索鍵盤或點擊鼠標來為膠片翻頁或打開一個圖片、 文件的情形.有時還需要他人進行配合,才能協(xié)調(diào)地完成匯報講演,而講解中經(jīng)常需要在投影儀的屏幕上即興作一些標注、計算、書寫,這往往需要另外提供準備一個白(黑)板,這不但占用空間,很不靈活,而且往往需要現(xiàn)場燈光發(fā)生變化,觀眾的眼睛需要一定時間的適應,一定程度上影響觀眾的感受和體驗,這不但大大影響了會議或課堂的效率和效果,而且演講者和聽眾的情緒也很受影響。
[0008]情形二:講演者端坐主席臺,埋頭于筆記本電腦的屏幕,進行講演,很少有形體或者肢體語言的運用,觀眾的注意力都集中在屏幕上,只聞其聲,不見其人,講演者很少能站起身來和觀眾互動,講演效果自然不佳,也難給觀眾留下深刻的印象。
[0009]為了解決上述問題,設(shè)計一種新型的鼠標型激光電子粉筆還是很有必要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]為解決上述問題,本發(fā)明提供了鼠標型激光電子粉筆,結(jié)構(gòu)簡單,設(shè)計合理,集合了鼠標、激光筆、翻頁器、電子教鞭、電子粉筆功能于一體,配合協(xié)調(diào),方便了多媒體演示活動,實用性強,易于推廣使用。
[0011]為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的優(yōu)選技術(shù)方案為:鼠標型激光電子粉筆,包括加速度傳感器、AVR單片機和ZigBee無線通訊模塊,加速度傳感器與AVR單片機連接,AVR單片機通過UART接口與ZigBee無線通訊模塊連接,AVR單片機還接有電源模塊、外部時鐘、復位電路和ISP調(diào)試模塊,ZigBee無線通訊模塊通過自身的射頻芯片與上位機連接,上位機與對著屏幕設(shè)置的投影儀連接,所述的屏幕周圍固定有多個ZigBee無線通訊模塊,將終端節(jié)點安裝在投影儀屏幕四周的設(shè)備上,終端節(jié)點通過與無線方式與匯聚節(jié)點,即鼠標型激光電子粉筆連接,無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡匯聚節(jié)點集成了加速度傳感器、AVR單片機、ZigBee無線通訊模塊JN5139以及信號采集處理電路等部分,其中JN5139模塊通過串口與AVR單片機的串口連接,JN5139模塊將從AVR單片機的獲取的數(shù)據(jù),通過自身的射頻芯片發(fā)送到上位機,即演示計算機。[〇〇12] 作為優(yōu)選,所述加速度傳感器的三軸加速度信號端X-〇UT、Y-〇UT、Z-〇UT分別與AVR 單片機的三個ADC轉(zhuǎn)換端口 PA1、PA2、PA3連接,加速度傳感器的休眠模式控制引腳SELECT MODE與AVR單片機的PA0引腳相連接,所述加速度傳感器采用加速度傳感器MMA7260,AVR單片機采用信號采集處理芯片ATmagal6, ZigBee無線通訊模塊采用Jennie第二代JN5139。 [〇〇13]作為優(yōu)選,所述的AVR單片機與其外圍電路組成的AVR處理系統(tǒng)通過無線傳感器網(wǎng)絡和無線WiFi兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c上位機連接,無線傳感器網(wǎng)絡匯聚節(jié)點,起到信號傳輸、路由和組網(wǎng)的作用,其采用集成嵌入式Uart-WiFi模塊,內(nèi)置無線網(wǎng)絡協(xié)議IEEE802.1l 協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧,能夠?qū)崿F(xiàn)串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡之間的轉(zhuǎn)換。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:集合了鼠標、激光筆、翻頁器、電子教鞭、電子粉筆功能之大成的新型多媒體指示設(shè)備,各種功能互相配合得很協(xié)調(diào),利用鼠標型激光電子粉筆不僅可以實現(xiàn)所有的鼠標操作,還能實現(xiàn)激光筆的功能,而且能實現(xiàn)電子教鞭的功能、更為重要是能在投影儀屏幕上留下筆跡,實現(xiàn)電子粉筆的功能,功能強大,實用可靠。【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖;[0〇16]圖2為本發(fā)明的應用不意圖;[〇〇17]圖3為本發(fā)明的加速度傳感器與AVR單片機的連接電路圖;[〇〇18]圖4為本發(fā)明無線傳感器網(wǎng)絡與WiFi的數(shù)據(jù)傳輸示意圖?!揪唧w實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解,此處所描述的具體實施案例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0020]如圖1-4所示,本發(fā)明實施方式提供了鼠標型激光電子粉筆,包括加速度傳感器1、 AVR單片機2和JN5139模塊3,加速度傳感器1與AVR單片機2連接,AVR單片機2通過UART接口與JN5139模塊3連接,AVR單片機2還接有電源模塊4、外部時鐘5、復位電路6和ISP調(diào)試模塊 7 JN5139模塊3通過自身的射頻芯片與上位機8連接,上位機8與對著屏幕9設(shè)置的投影儀10 連接,所述的屏幕9周圍固定有多個兼容Zigbee協(xié)議的JN5139模塊3,將終端節(jié)點安裝在投影儀屏幕四周的設(shè)備上,終端節(jié)點通過與無線方式與匯聚節(jié)點,即鼠標型激光電子粉筆連接,無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡匯聚節(jié)點集成了加速度傳感器、AVR單片機、JN5139模塊以及信號采集處理電路等部分,其中JN5139模塊通過串口與AVR單片機的串口連接,JN5139模塊將從A VR 單片機的獲取的數(shù)據(jù),通過自身的射頻芯片發(fā)送到上位機,即演示計算機。[〇〇21]值得注意的是,所述的AVR單片機2與其外圍電路組成的AVR處理系統(tǒng)通過無線傳感器網(wǎng)絡和無線WiFi兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c上位機8連接,無線傳感器網(wǎng)絡匯聚節(jié)點,起到信號傳輸、路由和組網(wǎng)的作用,其采用集成嵌入式Uart-WiFi模塊,內(nèi)置無線網(wǎng)絡協(xié)議 IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧,能夠?qū)崿F(xiàn)串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡之間的轉(zhuǎn)換。采用無線傳感器網(wǎng)絡和無線WiFi兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。其中無線傳感器網(wǎng)絡采用JN5139節(jié)點組建基于802.15.4網(wǎng)絡協(xié)議的星型網(wǎng)絡,接收到的數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送到指定IP的PC。 [〇〇22] 此外,所述加速度傳感器1的三軸加速度信號端X-〇UT、Y-〇UT、Z-〇UT分別與AVR單片機2的三個ADC轉(zhuǎn)換端口 PA1、PA2、PA3連接,加速度傳感器1的休眠模式控制引腳SELECT MODE與AVR單片機2的PA0引腳相連接,所述加速度傳感器1采用加速度傳感器MMA7260,AVR 單片機2采用信號采集處理芯片4!'11^8316,2181366無線通訊模塊采用知1111;[〇第二代 JN5139〇〇
[0023]本【具體實施方式】利用加速度傳感器1,固定在投影儀屏幕周圍的和集成到鼠標型激光電子粉筆在兼容Zigbee協(xié)議的JN5139模塊3,根據(jù)一定的算法,能夠獲得在三維空間內(nèi)運動的鼠標型激光電子粉筆的定位信息,連同加速度傳感器1獲得其傾角及加速度的測量值,經(jīng)過濾波去除噪聲后,傳遞給已經(jīng)集成到鼠標型激光電子粉筆內(nèi)部的AVR單片機系統(tǒng), 經(jīng)過初步處理后經(jīng)過無線鼠標接收器,傳遞給計算機系統(tǒng),經(jīng)過計算機相關(guān)程序再次處理后,得到有關(guān)定位信息,在計算機屏幕上完成映射和定位,通過投影儀投射到投影儀的屏幕上。[〇〇24]所述加速度傳感器1采用一款三軸高靈敏度加速度傳感器MMA7260,屬于變間隙式的三軸加速度傳感器,溫度變化對傳感單元影響也較小,線性度也能夠較好地滿足使用需要,能在三個軸向上以極高的靈敏度讀取低重力水平的墜落、傾斜、移動、放置、震動和搖擺;由于鼠標型激光電子粉筆運動空間的范圍有限,因為報告廳的大小和投影儀屏幕的大小是有限的,結(jié)合上述特點,本裝置加速度傳感器的選型首先注重傳感器的靈敏度,其次注重傳感器的量程。[0〇25] 該MMA7260傳感器有:± 1.5g、±2g、±4g和±6g四種不同的量程可供選擇,對應著不同的靈敏度,MMA7260在休眠模式下耗能低(3微安電流);低功耗運行模式下電流僅為500 微安,其快速響應時間僅為lms; QFN包裝小巧,尺寸為6mm X 6mm X 1 ? 45mm,傳感器本身內(nèi)部集成了容壓轉(zhuǎn)換器、電壓增益放大和溫度補償?shù)碾娐罚琈MA7260外圍電路只需在各軸向輸出引腳與單片機的引腳之間增加電阻和電容組建濾波電路即可。傳感器的輸出模擬信號中既包含有直流信號,還包含有交流信號,為提取較為準確的傳感器的加速度信息,運用電容濾波消除模擬信號中的噪聲干擾,進而將去噪后的信號傳輸?shù)紸VR單片機2的ADC口,本系統(tǒng)中 X、Y、Z三軸加速度信號首先通過電容濾波,然后分別連接AVR單片機2的三個ADC轉(zhuǎn)換端口 PA1、PA2、PA3,傳感器的休眠模式控制引腳SELECT MODE與AVR單片機2的引腳PAO相連接(如圖3)。[〇〇26] AVR單片機2內(nèi)置的ADC實時采集三軸加速度計加速度傳感器1上的信息,無線傳感器網(wǎng)絡匯聚節(jié)點將終端節(jié)點發(fā)過來的數(shù)據(jù)和自測的數(shù)據(jù),進行濾波等處理后,傳遞至上位機系統(tǒng)處理,在其屏幕上顯示鼠標型激光電子粉筆的筆跡。AVR單片機2采用ATMEL公司生產(chǎn)的ATmegal6單片機,是基于增強的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器,其結(jié)構(gòu)是典型 AVR單片機的內(nèi)核結(jié)構(gòu),ATmegal6擁有16K字節(jié)具有同時讀寫能力的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash,lK 的SRAM(靜態(tài)存儲內(nèi)存),512字節(jié)的EEPR0M(數(shù)據(jù)存儲空間)。芯片的I/O 口線有32個,通用寄存器有32個,JTAG接口支持片內(nèi)調(diào)試和編程,擁有3個具有比較模式的T/C(定時器/計數(shù)器),其中1個16位定時器,2個8位定時器。芯片的8路10位A/D接口具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP封裝)的功能,芯片擁有1個通用同步/異步收發(fā)器(UART)、3路PWM輸出、1個主控同步串行端口 SPI和TWI以及6個可通過軟件進行設(shè)置的省電模式。ATmega 16性能優(yōu)越, 執(zhí)行速度快,使用簡單方便,能夠較好的采集處理傳感器的加速度信息。[〇〇27] AVR單片機2的電源電壓為5V,加速度傳感器1則是3.3V供電,因此,電源電路部分采用兩個穩(wěn)壓芯片分別將電源穩(wěn)壓至5V和3.3V;AVR單片機2內(nèi)部晶振集成有四種,S卩1MHz、 2MHz、4MHz和8MHz,可以通過配置不同的熔絲位選擇不同的時鐘源,也可以選擇使用外接時鐘源,在本專利中,時鐘電路部分使用的是外部8MHz晶振;通信電路部分,AVR單片機2的3個 AD口分別采集傳感器的X軸、Y軸、Z軸信息,加速度傳感器1的量程選擇通過2個I/O口配置, 傳感器的喚醒或者休眠模式選擇也是通過AVR單片機2的1個I/O 口控制;此采集處理外部電路的采用上電復位;AVR(ATmagal6)單片機的程序燒寫以及芯片內(nèi)部時鐘的設(shè)置通過ISP編程調(diào)試電路進行,其控制芯片接口電路。[〇〇28]本【具體實施方式】采用ZigBee協(xié)議自組網(wǎng),核心芯片選用JN5139模塊3,利用JN5139 表貼模塊進行基于IEEE802.15.4的ZigBee協(xié)議的系統(tǒng)開發(fā)具有開發(fā)成本低和開發(fā)時間短的優(yōu)點,JN5139模塊3集成有RF功能,可直接使用,JN5139模塊3集成有一個32位RISC處理器、兼容2.4G IEEE802.15.4的收發(fā)器,R0M(192kB,存放包含堆棧在內(nèi)的系統(tǒng)代碼),RAM (96kB,存放系統(tǒng)數(shù)據(jù)和引導程序代碼),芯片中含有2個DART,4路12位的ADC,2路11位DAC,5 個可選擇的SPI端口、3個系統(tǒng)計時器、2個應用計時器/計數(shù)器、2個比較器、2路串行接口和 21個GPKLJN5139模塊3的R0M/RAM架構(gòu)支持存儲bootloaded到內(nèi)部RAM時的應用程序代碼, 模塊包含省電模式和定時睡眠模式。該模塊還集成有硬件MAC和AES加密加速器,為安全機制和關(guān)鍵程序代碼加密,JN5139模塊具有低成本,高效率,低功耗,通用性和可擴展性強的特點。
[0029]當講演者想用激光筆的亮點,來提醒觀眾時,只需要簡單地按下切換鍵即可。它可以將任何一個普通的投影屏幕等效成計算機屏幕,當講演者想鼠標功能時,只需要簡單地按下切換鍵,就可以像使用激光筆那樣在投影儀屏幕上使用鼠標功能,而不需要鼠標墊的支持。同時本裝置具有電子粉筆的功能,演講者需要書寫或圖畫注釋時,將再不需要將屏幕卷起或另外準備一個白(黑)板,只要按下鼠標型激光電子粉筆上的一個按鈕,無論距離投影儀屏幕多遠(不超過15米),都可在進行空中書寫、圖畫,在投影儀屏幕上留下筆跡,筆的顏色可以任意選擇,并且書寫的內(nèi)容可以進行保存、打印等。
[0030]本【具體實施方式】是一種全新計算機信息輸入和控制設(shè)備系統(tǒng),它采用半導體光源產(chǎn)生的亮點來指示目標位置;使用傳感器及軟硬件信號處理技術(shù)實時分析目標點坐標;利用微控制器對信號進行調(diào)制,從而同時進行控制信號的發(fā)送;與計算機進行通信,利用計算機的處理能力進行投影儀屏幕坐標校正以及信號分析,實現(xiàn)與計算機的交互操作。將激光筆、激光翻頁器、無線鼠標、電子教鞭、電子粉筆的功能整合到一個設(shè)備,解決了上述設(shè)備互相無法協(xié)調(diào)使用的困難問題,而且可以在投影儀的屏幕上留下筆跡,功能全面,使用更方便,具有廣闊的市場應用前景。
[0031]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應當指出,在不脫離本發(fā)明原理的前提下, 對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的若干改進和潤飾,也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.鼠標型激光電子粉筆,其特征在于,包括加速度傳感器(1)、AVR單片機(2)和ZigBee 無線通訊模塊(3),加速度傳感器(1)與AVR單片機(2)連接,AVR單片機(2)通過UART接口與 ZigBee無線通訊模塊(3)連接,AVR單片機(2)還接有電源模塊(4)、外部時鐘(5)、復位電路 (6)和ISP調(diào)試模塊(7),ZigBee無線通訊模塊(3)通過自身的射頻芯片與上位機(8)連接,上 位機(8)與對著屏幕(9)設(shè)置的投影儀(10)連接,所述加速度傳感器(1)采用加速度傳感器 MMA7260,AVR單片機(2)采用信號采集處理芯片ATmagal6,ZigBee無線通訊模塊采用Jennie 第二代 JN5139。。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標型激光電子粉筆,其特征在于,所述加速度傳感器(1)的 三軸加速度信號端X-OUT、Y-OUT、Z-OUT分別與AVR單片機(2)的三個ADC轉(zhuǎn)換端口 PA1、PA2、 PA3連接,加速度傳感器(1)的休眠模式控制引腳SELECT MODE與AVR單片機(2)的PAO引腳相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標型激光電子粉筆,其特征在于,所述的屏幕(9)周圍固定 有若干個ZigBee無線通訊模塊(3) 〇4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠標型激光電子粉筆,其特征在于,所述的AVR單片機(2)與其 外圍電路組成的AVR處理系統(tǒng)通過無線傳感器網(wǎng)絡和無線WiFi兩種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c上位 機(8)連接。
【文檔編號】G06F3/0354GK105955512SQ201610250643
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】安寧, 安陸, 王闖, 何文敏, 趙曉智, 安宏科
【申請人】陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學院