一种计算机的远距离无线控制装置

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技术领域：\n一种计算机的远距离无线控制装置涉及远距离结合激光点和无线信号控制计算机的技术 领域。\n技术背景：\n传统的控制计算机装置是键盘和鼠标，这两种设备都通过数据线与主机相连接，当进行 交互时，用户必须要坐在计算机前。本发明给出的是一种远距离无线控制计算机的装置，所 谓远距离无线控制计算机是指用户在远离计算机主机的地方通过某种交互设备操作计算机， 此交互设备与计算机没有数据线相连，通过无线信号发送控制信息。随着计算机使用范围的 日益广泛，远距离无线控制计算机有了越来越多的应用前景，例如在老师在大教室内给同学 授课，指挥员在指挥所内完成信息的切换等，在这些使用场景下，使用者希望在空间的任意 位置都能自如的控制计算机。\n现有的无线控制计算机的装置主要有无线鼠标和用来控制多媒体课件播放的遥控器。\n无线鼠标的使用方式和普通鼠标完全相同，通过在一个平面上移动鼠标来实现对计算机 内鼠标的控制，区别于普通鼠标的地方在于使用射频或红外模式来传递控制信息，有效控制 距离一般为2米。无线鼠标的不足之处在于：\n1.控制距离有限，信号跨越障碍物能力差。无线鼠标的有效控制距离一般为2米，当老 师在大教室内授课时往往距离电脑10多米，无线鼠标无法满足要求。特别的，采用 红外传输模式的无线鼠标对发送信号方向性要求很高，而且无法穿越人体、教具等障 碍物。\n2.控制电脑不够直观，通过鼠标在水平面上的移动或者滚轮的移动映射为屏幕上的鼠标 光标。用户需要分散很多注意力来完成鼠标的控制。\n3.价格高，体积偏大，不能和普通鼠标同时使用。一般电脑都配置了普通鼠标，用户不 会为了仅仅满足近距无线控制电脑的需求而购买新的鼠标。而且无线鼠标体积偏大， 不如激光笔拿在手里方便，在远距离操作电脑的领域中价值不大。\n多媒体课件播放的遥控器体积较小，使用也很方便，但其功能非常有限，只限于控制多 媒体课件的上下翻页控制，无法满足用户更进一步控制电脑的要求。如控制鼠标移动，双击 启动应用程序，打开鼠标右键菜单并进行选择等，这些功能多媒体播放遥控器都无法实现。\n发明内容：\n针对现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种可在远距离无线控制计算机的装置，该装 置可在150米内远距离控制计算机，而且功能强大，可以实现所有用普通鼠标所能完成的操 作，如控制鼠标移动，双击启动应用程序，打开鼠标右键菜单，把屏幕上的图标拖动到任意 位置，另外该装置携带方便，操作直观，价格低廉，而且可以同时使用普通鼠标。在演示厅、 大教室、礼堂、指挥所等场所有很好的应用前景。\n本发明的特征在于：含有：\n投影仪，\n摄像头，用于捕捉投影屏幕图象，并将图象信息传输到计算机；\n激光笔，内置激光产生与发射模块，将发射的激光指向投影屏幕；\n内置无线电编码与发射模块，将用户输入的信息编码并以无线电信号传向无线信号 接收器；\n无线信号接收器，用于接收上述激光笔发出的无线电信号，并将无线电信号转化为数字信号 输出给计算机；该无线信号接收器包括无线电接收与解码模块，高低电平 转换电路；所述高低电平转换电路输出端连接固化有信号处理程序的单片 机，所述单片机的信号输出端通过输出接口连接所述计算机的数据采集端；\n计算机，接收摄像头传来的屏幕图象，采集无线信号接收器传来的数字信号，进行信号处理、 激光点坐标识别和鼠标事件合成运算。\n本发明具有以下优点及有益效果：本发明提供的远距离无线控制计算机装置，可以在较 大距离(150米内)使用，并且能完全替代普通鼠标的所有功能。用户使用激光笔发射的激 光点在投影屏幕上直接控制鼠标的位置和移动，直观而且方便。激光笔上集成的左键和右键 可以完全模拟普通鼠标的左键与右键。用户使用本发明可以轻松完成普通鼠标控制计算机的 所有操作，如控制鼠标移动，双击启动应用程序，打开鼠标右键菜单并选择，把屏幕上的图 标拖动到任意位置，对演示幻灯片的翻页控制等。另外，本装置采用编解码的无线信号传输 信息，相邻使用者之间无干扰，而且无线信号可以跨越障碍物，使用者可以在空间的任何位 置完成对计算机的控制。\n附图说明：\n图1为本发明总体结构示意图；\n图2为本发明中无线信号接收器工作流程图；\n图3为本发明中激光笔的结构示意图；\n图4为本发明中无线信号接收器电路原理图，图4a为无线电接收与处理模块和高低电平 转换电路的原理图，图4b为单片机处理电路的原理图，图4c为USB接口电路的原理图；\n图5为本发明中无线信号接收器上单片机内部程序流程图；\n图6为计算机内置软件程序流程图。\n具体实施方式：\n该装置包括一个投影仪，一个用来捕捉投影屏幕的摄像头，一个内置激光产生发射模块 和无线电编码与发射模块的激光笔，用来接收激光笔发出电信号的接收器，以及内部存有信 号处理、激光点识别和鼠标事件合成程序的计算机。所述的用来接收激光笔发出电信号的接 收器包括无线电信号接收与解码模块，与无线电信号接收与解码模块输出端相连的高低电平 转换电路，与高低电平转换电路输出端相连的固化有信号处理和控制USB芯片程序的单片机 处理电路，与单片机输出端相连的USB传输接口模块；所述计算机通过USB接口与USB传输 接口模块相连。\n下面结合附图对本发明的原理和结构作进一步说明。\n图1为本装置的总体结构示意图，包括摄像头1，投影仪2，内部集成有激光发射模块和 无线信号发射模块的激光笔3，用来接收激光笔发射信号的接收器4，以及内部存有信号处理、 激光点识别和鼠标事件合成程序的计算机5。投影仪2将计算机显示器的图像投影到大屏幕 (或墙面)上，用户使用激光笔3发射激光点到大屏幕(或墙面)上，计算机5通过摄像头 1获取大屏幕(或墙面)上的图像信息并识别出激光点的位置，通过坐标变换把它定位为计 算机内的鼠标坐标。另外，激光笔3还能发出模拟普通鼠标左键和右键动作的无线信号，信 号接收器4接收激光笔3的无线信号并把它通过USB口传送给计算机5，计算机5结合通过 摄像头1得到的鼠标坐标信息和接收器4传送的鼠标左键或右键按钮动作信息合成为一个完 整的鼠标事件，从而完成对计算机5的控制。\n本发明的详细工作原理为：用户使用激光笔发出激光点到大屏幕(或墙面)上，摄像头 获取大屏幕(或墙面)上的图像信息并把它传送至计算机，计算机内的程序识别出激光点相 对于大屏幕(或墙面)的坐标并通过坐标变换把它转换为计算机显示器上的鼠标坐标。另一 方面，用户使用激光笔上的左键按钮或右键按钮，将所模拟的鼠标左键或右键“按下”、“弹 起”的动作信息通过无线电编码和发射模块发出；在150米范围内，无线信号接收器能接收 到信号。无线信号接收器的工作原理如图2所示，接收器上的无线电信号接收与处理模块接 收激光笔发出的无线电信号并解码，然后将解码后的信号传递给高低电平转换电路，高低电 平转换电路将收到的信号转换为低电平然后传给单片机作为输入信号，单片机将该信号处理 后发送给USB传输接口模块，USB传输接口模块最后将信号通过USB接口传输给计算机；计 算机收到该信号后调用系统函数将其模拟为普通鼠标左键或右键的“按下”、“弹起”动作， 再结合刚一开始得到的鼠标坐标信息就可以合成为一个完整的鼠标事件，从而在远距离无线 实现普通鼠标的所有功能，方便直观地控制计算机。\n所述激光笔的结构如图3所示，该激光笔包括内置的激光发射电路和内置的无线电发射 模块两部分。本实施例中激光发射电路采用普通激光发射管(3.0V，20mA，波长650nm)，无 线电编码发射模块使用市场上常见的无线编码发射模块SB200-4Aa。笔上有三个按钮A，B，C； 其中A和B分别对应SB200-4Aa模块上的按钮a和b，按钮C是激光发射开关。按下A时发 出模拟鼠标左键“按下”动作的无线电信号，松开A时则发出模拟鼠标左键“弹起”动作的 无线电信号，按下B时发出模拟鼠标右键“按下”动作的信号，松开B发出模拟鼠标右键“弹 起”动作的信号。按下C时只发射激光。该激光笔发出的编码后的无线电信号能被150米范 围内的无线信号接收器接收。\n所述的用来接收激光笔发射无线电信号的接收器的电路连接关系如图4A、4B和4C所示， 该电路可以分为四部分：无线电接收与解码模块、高低电平转换电路、单片机处理电路、USB 传输接口。其中，无线电接收与解码模块为第一部分，本实施例中采用市场上常见的无线接 收与解码模块CZS-8(与激光笔上的无线电编码发射模块相对应)，高低电平转换电路使用的 是74LS00芯片，单片机处理电路使用的是AT89C52芯片，USB传输接口使用的是PDIUSBD12 芯片。信号处理过程为，无线接收与解码模块接收激光笔发出的无线电信号并解码，将相应 输出引脚设置为高电平，该高电平通过高低电平转换电路变为低电平信号，单片机接收该低 电平信号，并控制USB接口将此信号传至计算机。他们之间的连接关系为：无线电接收与解 码模块的引脚6接+5V，引脚7接地，引脚4与引脚5分别接高低电平转换电路中74LS00芯 片的引脚1和引脚4，将接收到的无线信号分别输出到高低电平转换电路，高低电平转换电 路中74LS00芯片的引脚3与引脚6分别接单片机处理电路中AT89C52芯片的信号输入端(引 脚1和引脚2)，在单片机中进行信号处理。AT89C52芯片的引脚32-39分别与USB接口模块 中PDIUSBD12芯片的1-4和6-9连接，进行数据传输，AT89C52的引脚7，8，12，13，16， 17，30分别与PDIUSBD12的11，20，14，12，16，15，10相连接，进行有关初始化和传输 控制。其余未提及的电气元件属于AT89C52芯片和PDIUSBD12芯片的外围电路。\n单片机内程序流程图如图5所示，单片机上电启动后自动初始化IO口定时器和中断，通 过PDIUSBD12芯片与计算机建立USB总线连接，然后程序进入循环，查询是否有信号接收到， 如果有则判断并发出相应的信号编码，并通过USB接口上传至计算机，从而完成信号的接收 与传送。如果没有收到信号则继续循环查询。\n计算机内的程序流程图如图6所示，程序运行后自动同时启动激光点识别线程和响应信 号接收线程。在激光点识别线程内，计算机从摄像头读入大屏幕图像信息，并从中找出红色 激光点，通过坐标变换，定位为鼠标坐标；在响应信号接收线程内，计算机循环查询USB口 输入信号，如果有信号输入则模拟为相应的鼠标动作，并且和在激光点识别线程内得到的鼠 标坐标相结合，合成为完整的鼠标事件。从而完成对计算机的控制。