[實用新型]一種基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置

有效

• 申請號: 201720872352.5
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN207051876U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 于婧涵;沈天豪;魯帆;楊麗玨;富鑫;范賜恩
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F3/043
• 分類號: G06F3/043
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 彭艷君

技術領域

本實用新型屬于控制技術領域，尤其涉及一種基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置。

背景技術

隨著經濟和科技的發展，使用觸控面板來輸入信息的方式受到越來越廣泛的應用。觸控面板分為電阻式、電容式、紅外式、光學和電磁式等，但它們均存在一定局限，例如光學成像式觸摸屏容易受到外界光線、灰塵等影響發生誤識別，紅外線式觸摸屏會受到外界光線、紅外源的影響而降低準確度等。并且，無論怎樣的觸控面板，都不可避免地存在不便移動、設備復雜等問題。因此，隨著人工智能技術與傳感器技術的快速發展，無線鼠標、無線鍵盤、無線觸控板等電腦外設應運而生，并以其方便攜帶、自由無束縛的強大優勢逐漸被大眾接受。近年來，虛擬外設如投影鍵盤、虛擬鼠標等已經初露鋒芒，慢慢進入公眾的視野，并成為各大科技廠商和研究人員研究的潮流。這一類交互式設備的原理大多是在平面上使用傳感器獲取用戶的手勢信息，進行處理計算做出反應，從而實現交互操作。目前使用比較多的定位技術主要有紅外攝像、激光定位、雷達傳感器定位、超聲波定位、計算機視覺等等。紅外攝像技術的缺點是容易受到強光干擾，此外還需要一個額外的激光發射設備，增加整套裝置的硬件結構；激光測距制作難度大且抗干擾能力差；紅外傳感器的準確度較低，達不到我們所需要的要求；使用CCD線陣相機定位，則需要復雜的圖形算法，需要較多的系統資源，且線性CCD對于鏡頭的選取和光照都有著極高的要求，需要采取措施應對外界強光及編寫光線自適應算法。現有的產品如激光鍵盤等，可以通過自帶內存和外接存儲條進行擴展，但只能實現簡單的鍵盤按鍵等控制，控制精度較低，故一定程度上限制了深入的擴展功能。2013年，研究人員開發出一款基于Android系統的智能手機軟件,實現無線鼠標、鍵盤、充當游戲手柄等功能，但受到手機屏幕大小的限制，在需要較大范圍的操作動作時會出現不便。索尼公司也開發出了一項“交互式臺面”概念，利用深度傳感器和運動追蹤技術來感知放置在臺面上的物體。在業內人士看來，盡管目前類似產品的適用性似乎還很有限，但該類技術擁有巨大的潛力。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種以手指的移動路徑、位置信息和手勢數據作為重點，將信號通過無線傳輸到電腦中并實現對電腦的控制，完成更加多樣、復雜的虛擬觸控功能的虛擬觸控裝置。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置，包括超聲波傳感器系統、藍牙數據傳輸系統和鼠標控制系統；超聲波傳感器系統設置于觸控裝置的前端；藍牙數據傳輸系統分別與超聲波傳感器系統和鼠標控制系統連接，鼠標控制系統與用戶電腦連接。

在上述的基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置中，超聲波傳感器系統包括超聲波傳感器模塊、控制器51單片機和紐扣電池；超聲波傳感器模塊通過I2C通信協議與控制器51單片機連接，超聲波傳感器模塊的VCC端連接控制器51單片機的VCC端，并連接紐扣電池的正極；超聲波傳感器模塊的GND端連接控制器51單片機的GND端，并連接紐扣電池的負極；控制器51單片機的P2.0 腳和P2.1腳定義為I2C總線控制端口，分別連接超聲波傳感器模塊的SDA端和 SCL端。

在上述的基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置中，超聲波傳感器模塊選用 KS103，控制器51單片機采用STC89C52，紐扣電池采用3.6V電池LIR2032。

在上述的基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置中，鼠標控制系統包括微控制器51單片機和USB接口芯片；微控制器51單片機的P0口連接USB接口芯片的數據引腳口D0至D7；微控制器51單片機的P3.3腳與USB接口芯片的A0 腳連接；微控制器51單片機的P3.2腳與USB接口芯片的INT_N連接；USB接口芯片的差分數據線D+、D-通過標準的USB A型插頭與用戶電腦連接。

在上述的基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置中，微控制器51單片機型號是 STC89C52，USB接口芯片型號是PDIUSBD12。

在上述的基于超聲波傳感器的虛擬觸控裝置中，藍牙數據傳輸系統包括發送端藍牙串口模塊和接收端藍牙串口模塊；發送端藍牙串口模塊與控制器51單片機相連，接收端藍牙串口模塊與微控制器51單片機相連。