專利名稱：控制計算機系統(tǒng)的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用定點裝置，特別是無線鼠標型的定點裝置控制計算機系統(tǒng)的裝置，該裝置特別適用于個人微機系統(tǒng)。
發(fā)明的
背景技術：
眾所周知，控制計算機系統(tǒng)的裝置乃是動態(tài)采用鼠標，追蹤球或其它如光標的定點裝置以指示菜單中的一個目標，圖標或元素，即某一要執(zhí)行的功能的裝置。如果它們一開始就是為工作于高水平圖解控制臺的工作人員而設的話，那么今天它們就是因去除學習深奧的過程控制語言而達到計算機應用民主化的象征，甚至一個不識字的孩子都能用一臺備有圖解界面的計算機進行操作。
因此，定點裝置的廠商尋求盡可能使這些設備被輕松愉快的應用。一種煩人的制約就是連接鼠標和中央處理器的接線的存在，及此接線被串行數(shù)據(jù)傳輸與電源供給的同時應用。該接線總是太短或附著許多物件。因此，無線鼠標應該是一項改進。
歐洲專利申請EP0171747(METAPHOR COMPUTER SYSTEM公司，1986年2月19日公開)描述了這種定點裝置。該裝置采用由代表性二進制數(shù)字序列在幅度上調(diào)制的紅外光束傳輸其位移及其命令按鈕的狀態(tài)到中央處理器。執(zhí)行紅外基帶的傳輸非常簡單，但由于周圍光如陽光及白熾燈光可發(fā)出與紅外近似的光譜成分，可使接收紅外出現(xiàn)問題。因此需要通過對已接收光的集中和引導來改善其接收。
日本專利申請JP4205129號(1992年7月27日公開、HITACHI有限公司)描述了這樣的系統(tǒng)。
另一項技術問題是無線鼠標的電源供給問題。接線障礙的減除引起了另一個制約即裝置在停止工作之前必需周期性地重裝電池。EP017747申請通過為用戶傳輸一個警告信號給中央處理器而部分處理了此問題。
歐洲專利EP0849700號申請(1998年6月24日公開、PHILIPSPATENTVERWALTUNG和PHILIPS ELECTRONICS公司)提出由置于鼠標墊中的感應圈給無線鼠標供給電能。鼠標線確實被除去了，但問題被轉移到了以適當?shù)男问教峁┙o鼠標墊的電能的水平上。因此而需要一根新線；還有，由于鼠標墊必須是特別適配系統(tǒng)的型式，使用者對該附件美學上的選擇也受到一定的限制。
電源供給問題不僅在計算機定點裝置中存在，它也存在于所有的小型電子設備中。一般都會采用電池。在更重要的初始投資上，尤其是充電器上，周期性地更換紐扣電池對使用者來說會變得昂貴。人們越來越普遍地使用電池。對于低電源，自從不定型的硅電池在市場問世以來，普通電池與太陽能電池混合供電(其中普通電池只起緩沖作用)已是眾所共知的。袖珍計算器或辦公室計算器就是這樣的例子。日本專利申請JP56132653和JP61210828(分別是SEIKO EPSON CORP和CASIO COMPUTER COLTD)中描述的裝置就是此類型實例。
英國專利申請GB2292995(1996年3月13日公開、PRIMAXELECTRONICS LTD)描述了有關在執(zhí)行紅外連接的無線鼠標中使用太陽能電池供能的具體情況。
在微處理領域廣泛知曉的基本定點系統(tǒng)的改善僅與資訊處理系統(tǒng)的個人應用有關。已知通過建立由一個網(wǎng)絡連接的幾個中央處理器使若干人合作工作的可能性。甚至假如工作性質(zhì)是集體性質(zhì)的，則每個人可用他/她自己的定點裝置來單獨控制一臺計算機。
日本專利申請JP8221194和JP9146703(分別于1996年8月30日和1997年6月6日公開、NTT公司)描述了可讓幾個人使用同一臺計算機的系統(tǒng)。來自幾個無線鼠標的指令可被同一臺傳統(tǒng)計算機接收。為此使用了分時率傳輸技術。各個小鼠標在當它們接收到與其代碼相對應、來自連于中央處理器的基礎站的識別信號時就可以連續(xù)地傳輸它們的數(shù)據(jù)。設想中的應用是其教育及游戲。
日本專利申請JP10040002(1998年2月13日公開、NEC公司)闡述了在同一視窗下同時操作幾個小鼠標。
一套用于控制單個信息處理系統(tǒng)的定點裝置的概念提出了尤其是教學中令人感興趣的前景。與其它學科的教學相反，數(shù)據(jù)處理的實習反映出其自身在集體課程中的應用很不理想。此訓練主要是在成套的實習課時的基礎上，其間，2到3人一組的學生可操作一臺完整的計算機。為了有利于大量的學生初學，因而需要在有很多電源插頭的特殊教室中永久性裝配大量的硬件。
相反，在JP9146703、JP8221194和JP10040002專利文獻中描述上述情形的無線鼠標系統(tǒng)可用一種更傳統(tǒng)的初始方法控制計算機。在培訓者的監(jiān)控下每一個有鼠標的學生可學習怎樣使用圖解界面，該界面的圖像可通過如圖像投影儀或一個與高架投影儀適配的LCD寫字板等適配的數(shù)據(jù)處理的外圍設備投影至一個大屏幕上。
其經(jīng)濟上的優(yōu)點是顯而易見的僅一臺由筆記本電腦組成的信號處理系統(tǒng)就足夠。不再需要特定的空間，并且該設備可在任何房間內(nèi)迅速安裝。然而，此經(jīng)濟上的優(yōu)勢有些卻被已知系統(tǒng)的復雜性所限制。鼠標與中央處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸方案有賴于微波聯(lián)接，它迫使每一個定點裝置必須包含一個接收同步信號的接收器。無線電聯(lián)接在那些對數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l帶有限制性條款的國家也有不少缺點。許多這樣的頻帶被限制了，而剩下的頻帶卻很難使用。因此，不得不采用復雜合成數(shù)據(jù)編碼的方法以避免附近類似系統(tǒng)運行的干擾。
因此求助于紅外聯(lián)接看來更合適，因為在一個房間內(nèi)該方式的通訊通道可不受外界干擾。并且，由于紅外遙控系統(tǒng)具有廣泛的用途，該系統(tǒng)還可補充擴散很厲害的電子成分的不足。
該系統(tǒng)至少需要許多與定點裝置數(shù)量相對應的通訊通道，并且必須對周圍光線不敏感，但具有所需特征的調(diào)制技術。人們可引用副載波頻移鍵控技術。歐洲專利申請EP0342146(TRANSDATA公司，1989年5月11日公開)給出了這樣的例子。其描述的裝置僅僅談到一個電表與一個用于提取耗電量的儀器之間的一個雙相連接，該實施方法不能被直接應用。而且該文獻中基于電纜電子學的解調(diào)方法則很容易由等效的軟件處理所替代。
歐洲專利申請EP0924873(ALCATEL公司，1999年6月23日公開)描述的運算法則可檢測調(diào)制解調(diào)器應答音頻和電傳復印機。
這種戈澤爾(Goertzel)型的運算法是眾所周知的，它可用于聲音頻率的檢測。所需重要的計算能力提示應用如ADVANCED MICRO DEVICES公司生產(chǎn)的專用的數(shù)字信號處理線路。該公司在國際專利申請WO97/20438(1997年6月5日公開)對該戈澤爾(Goertzel)運算法作了進一步改善。TEXAS INSTRUMENTS公司在“DTMF音頻生成及檢測一個應用TMS320C54x的實施”的技術注解(申請報告；SPRA096A-2000年5月)中描述了在多頻率系統(tǒng)中信號合成與檢測的運算法則。
顯然，由上述文獻所描述的技術狀況可知，這些成套的定點裝置試圖為集體用戶控制一般信號處理系統(tǒng)。但目前為止，還未有任何依賴可靠的現(xiàn)代技術的簡單、健全和成本低的系統(tǒng)。為獲得最佳特性，只有從教學的觀點，進行創(chuàng)造性的技術狀況的合成才可真正地應用現(xiàn)代技術。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的在于使控制信號處理系統(tǒng)裝置的設計最佳化。
準確地說，本發(fā)明目的是提供一種控制信號處理系統(tǒng)的裝置，尤其是個人計算機型的處理系統(tǒng)的裝置。該裝置以已知方式配有圖解界面，和至少一個通訊接口，可供一個用戶小組使用與系統(tǒng)沒有連線相接的，最好是無線鼠標型的定點裝置。每一個定點裝置由一人操作并通過一個通訊通道來傳送代表位移和定點裝置狀態(tài)的二進制數(shù)據(jù)的序列至連于通訊端口的電子接口盒。
本發(fā)明控制計算機系統(tǒng)的裝置特征是，其中通訊通道包含了許多次級通訊通道，并以標準調(diào)制率傳輸二進制數(shù)據(jù)序列。它由一個普通紅外載波和一套由這些序列的二進制數(shù)字以幅度調(diào)制的副載波形成。對于每一個定點裝置，副載波的頻率是不同的。它們沒有共同的諧波并分布于低頻與高頻之間，有最少兩倍于由保護頻帶增加的調(diào)制率的值的間隔。
較好的方式是這些副載波的頻率等于初始數(shù)乘以一個時間常數(shù)。
在本發(fā)明實現(xiàn)的第一個模式中每個定點裝置只配備一個副載波。
在第二個模式中每個定點裝置配備有由二進制數(shù)字序列在反位相調(diào)制的兩個副載波。
在本發(fā)明實現(xiàn)的第一個模式中，控制系統(tǒng)規(guī)定定點裝置包含如下每一項a)一個信號的數(shù)字處理塊，其最好包括算出二進制數(shù)字的微控制器
b)一個發(fā)射塊，包括一個由配給定點裝置的副載波頻率的諧波N開啟的振蕩器，它最好帶有可互換的陶瓷共鳴器，一個利用N諧波，由在其諧波啟始時產(chǎn)生副載波的頻率分配器一個由產(chǎn)生調(diào)制信號的二進制數(shù)字決定的副載波調(diào)制器一個用于產(chǎn)生始于調(diào)制信號的過濾信號的帶通濾波器，該帶通濾波器帶有一個等同副載波的中央頻率和一個等同保護頻帶減低的頻率間隔的帶寬。
一個輸送至一或多個二極管的放大器，該二極管由過濾信號始動而發(fā)射紅外光束。
c)一個電源供給單元，包括一個太陽能電池一個普通電池一個利用太陽能電池的、普通電池的負載調(diào)節(jié)器一個直流/直流轉換器在本發(fā)明的第二個模式中控制系統(tǒng)規(guī)定定點裝置包含如下每一項a)一個信號的數(shù)字處理塊，其最好包括一個微控制器，該微控制器帶有一個用于計算出二進制數(shù)字的第一程序一個構成計算已調(diào)制副載波樣本的數(shù)字振蕩器的第二程序b)一個發(fā)射塊，包含一個轉換采集的副載波的數(shù)/模轉換器一個用于產(chǎn)生始于調(diào)制信號的過濾信號的帶通濾波器，該帶通濾波器帶有一個等同副載波的中央頻率和一個等同保護頻帶減低的頻率間隔的帶寬，一個輸送至一或多個二極管的放大器，該二極管由過濾信號始動而發(fā)射紅外光束。
c)一個電源供給單元，包括一個太陽能電池一個普通電池一個利用太陽能電池的、普通電池負載調(diào)節(jié)器一個直流/直流轉換器實現(xiàn)本發(fā)明第一實施模式的附加特征是其電子盒包含a)一個紅外信號接收及副載波檢測的功能塊b)一個對檢測信號的頻率多用的功能塊，它包括許多與定點裝置數(shù)等同的模擬帶通濾波器。
c)一個信號的數(shù)字處理塊，它最好包括一個微處理器，此微處理器帶有一個從多用信號起算出二進制數(shù)字的通訊程序并可將其信號通過線性放大器傳輸至通訊端口。
實現(xiàn)本發(fā)明第二實施模式的另一附加特征構成了第一模式的另一選擇，其電子盒包含a)一個紅外信號接收及副載波檢測塊b)一個信號的數(shù)字處理塊，包含-一個檢測信號的模/數(shù)轉換器-一個微處理器或其相似物，它帶有離散傅立葉變換運算法則以提取檢測信號的頻譜信息，最好是帶有戈澤爾(Goertzel)型無限脈沖響應的兩極濾波器；還帶有一個從此信號算出二進制數(shù)字的通訊程序并可將其信號通過線性放大器傳輸至通訊端口。
在上述一個或其它模式中，線性放大器是雙向的，并且可將一個附加定點裝置代表位移的二進制數(shù)字序列傳輸至微處理器或相似裝置。
很有優(yōu)勢的是，依照本發(fā)明控制一個計算機系統(tǒng)的裝置的電子盒包含一個有接收塊的獨特的部分，它帶有一個紅外光收集角并以屏蔽線與接于通訊端口的主件相連。
對于本發(fā)明目的有貢獻的是，此電子盒包含一個形成控制臺的主要部分。該控制臺帶有開關使其能選擇一個或多個定點裝置而其它的裝置不能工作。
另一優(yōu)點是，由每一定點裝置發(fā)出的二進制數(shù)字周期性地傳輸二進制數(shù)據(jù)序列來通知這些裝置，以便在設定的時間后電子盒如沒接到任何這些序列時發(fā)出警告。
按照本發(fā)明，二進制數(shù)字此外還傳輸每一定點裝置(尤其是在有追蹤球的無線鼠標)的集成的二進制數(shù)據(jù)特征的序列。
還有一項優(yōu)點是每一定點裝置都有最少2個按鍵，最好有7個，代表它們狀態(tài)的二進制數(shù)據(jù)序列包含在上述的二進制數(shù)字中。
依照本發(fā)明，人們可從應用此控制裝置于，尤其是包括下列項目在內(nèi)的信息處理系統(tǒng)中而獲得巨大益處一個中央處理器，尤其是手提式電腦型的。
一個尤其適配于高架投影儀或手提投影儀的LCD寫字板的外顯。
一個辦公自動化或通訊型，或具有特殊功能或適用于特殊行業(yè)的軟件包，并且當該應用是集體初用微處理和集體培訓使用此軟件的時候。
依照本發(fā)明，采用同一硬件來支持計算機輔助陳述的眾多應用軟件時，也很有益。尤其是在商業(yè)展示時能使一組單個客戶通過定點裝置選擇一種產(chǎn)品或服務，并看到該產(chǎn)品或服務的相關信息。
采用以上配置，依照本發(fā)明應用該控制計算機系統(tǒng)的裝置的另一優(yōu)勢是，執(zhí)行計算機輔助學習系統(tǒng)的應用軟件包。此應用見長于集體參加多選題的考試，可通過點按該定點裝置按鈕來選擇答案。
較好的是，計算機系統(tǒng)、定點裝置和電子盒放在用戶支配的臺車上。它們是身邊的教練，陳述者或老師，在屋子里便于攜帶和使用而不需特殊的電線。
當信息處理系統(tǒng)包含鍵盤仿真軟件時，還可以從這些應用中獲得更多的益處。它能通過用某一定點裝置點擊某一鍵鈕的仿真圖像來模擬擊鍵，用戶還將從使用本發(fā)明裝置獲得益處的是，信息處理系統(tǒng)還包含一個軟件，該軟件可按照信號中包含的傳輸定點裝置的鑒別性二進制數(shù)據(jù)序列，分派不同的光標或不同顏色的光標給不同的定點裝置。
這幾項源自用于控制計算機系統(tǒng)的裝置的優(yōu)化設計的基本特征，對于本領域專家將本發(fā)明與背景技術相比是顯而易見的。


圖1是按照已有技術總體概念的、由一組多用戶控制一個計算機系統(tǒng)的裝置簡圖。
圖2是用于解釋按本發(fā)明在控制計算機系統(tǒng)的裝置中實現(xiàn)頻率多路傳輸?shù)姆椒ê唸D。
圖3是按本發(fā)明的第一實施模式的控制設備的每一個定點裝置的簡化電子4是按本發(fā)明的第一實施模式的控制設備的電子盒的簡化電子5是按本發(fā)明的第二實施模式的控制設備的每一個定點裝置的簡化電子6是按本發(fā)明的第二實施模式的控制設備的電子盒的簡化電子7是本發(fā)明的控制計算機系統(tǒng)設備的電子盒結構框8是電子盒包含的收集角的結構框9是按本發(fā)明采用控制裝置的一個信息處理系統(tǒng)的框10是優(yōu)先使用圖9中的信息處理系統(tǒng)的框圖發(fā)明的優(yōu)選實施例描述參考圖1到圖10，其將被用于詳細解釋本發(fā)明的各種特點。
圖1闡述了裝置的總體概念。圖中計算機1包含一個操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)有一個圖解界面使用戶可通過屏幕2和定點裝置3與系統(tǒng)交互。與中央處理器1的通訊端口5(通常是一串行端口)相連的電子盒4可接收定點裝置3發(fā)出的信號。
在一個普通計算機系統(tǒng)的WINDOW視窗下定點裝置是一個小鼠標，或追蹤球。它可將其位移和使用者對控制按鈕(鍵)的操作經(jīng)RS232鏈接傳送給操作系統(tǒng)。對于MICROSOFT兼容的鼠標來說，X和Y的位移及右(R)和左(L)鍵的狀態(tài)被編碼成3個字，包括1個START位、7個數(shù)據(jù)位和2個STOP位，并以1200波特的速率傳遞。為了經(jīng)仿效一個可兼容的鼠標來達到在WINDOWS視窗下與任何系統(tǒng)兼容，電子盒4有一個操作模式。在此方式下所有鼠標發(fā)出的數(shù)據(jù)的二進制序列可以這種格式和速度經(jīng)通訊端口5傳輸。
按本發(fā)明在此裝置實現(xiàn)的第一模式中，為了實行經(jīng)濟規(guī)模，包容了標準鼠標的所有元件。問題是每一個這樣的鼠標都要以1200波特的調(diào)制速率經(jīng)紅外傳送一套數(shù)據(jù)的二進制序列。鼠標的總數(shù)選為32，這既有實際操作的原因(班級的大小)，又有技術上的原因(所用端口的位數(shù)和微處理器的總線數(shù))。
在實現(xiàn)的第二方案中，它依賴標準元件較少，并且多數(shù)的電子功能是以信號的數(shù)字處理執(zhí)行的。但由于兼容性的原因需要保持1200波特的調(diào)制速率。
所選用的紅外數(shù)據(jù)傳輸技術乃是限于低高頻帶之間的頻率多用技術。它取決于第一實現(xiàn)方案中帶通濾波器的特性或第二方案中微處理器的額定MIPS的數(shù)量。
在模擬電子的實施中，為了限制電子盒4的復雜性，每個鼠標只用一個幅度調(diào)制的副載波。
數(shù)字的實現(xiàn)使得可以采用許多濾波器來達到信號的多用而不增加其復雜性。每個鼠標有2個副載波。由鼠標發(fā)射的位幀的二進制數(shù)字在反位相上調(diào)制這2個副載波。故實際上是采用了大量增加傳輸?shù)腟/N率的頻移鍵控(FSK)的調(diào)制方法。
圖2所示的是在低頻F1與高頻F2之間的副載波P1，P2的頻率分布。為了滿足奈奎斯特判據(jù)(Nyquist criterion)，每個定點裝置的頻帶定在至少2400赫芝；因此，每一負載波P1，P2之間的間隔C1，C2也是最少2400赫芝。
第一實施方案中用的帶通濾波器是音頻解碼器。出自NATIONALSEMICONDUCTOR公司的LM567型就是這樣的例子。對于其線路，最大頻寬ΔF與中央頻率F0有關。它們的關系式是ΔF＝F0/0，14。
因此，低頻F1必須高于17KHz。
為了杜絕負載波具有公共的諧波，它們的頻率應等于原始數(shù)乘以時間常數(shù)。下表給出了此實施模式中32個次級傳輸通道所用頻率的例子。
通道 原始數(shù) 負載波頻率(赫芝)時鐘頻率(赫芝)1 11322600 1808002 13927800 2224003 15731400 2512004 17334600 276800…………………………………………………………………………………
30 617 12340098720031 631 126200100960032 647 1294001035200時間常數(shù)等于200。
負載波P1、P2頻率之間的間隔C1、C2是接近3千赫芝。它分享一個可接受的保護頻帶B。通道的下限頻率F1＝19600赫芝。上限頻率F2＝130900赫芝。
在依賴數(shù)字振蕩器的第二實施方案中，對于F1和F2限制太多。這樣保護頻帶B可能更小。由于兼容性的原因，要用同樣的頻率分布。因此，從22600赫芝起始，以3千赫芝為間隔，共有64種頻率。
上述表格顯示的是時鐘頻率。
如圖3所示，每一個負載波P1、P2確實是從它的第8諧波由模擬方式產(chǎn)生的。
由陶瓷共鳴器7穩(wěn)定的振蕩器6產(chǎn)生一個方波信號，計數(shù)器8將其頻率除以8。所用的陶瓷共鳴器是具有合適精確度和頻帶的CERALOCK型。
與負載波P1、P2頻率相同的方波信號由來自微控制器10的二進制信號經(jīng)開關9控制。此微控制器處理來自定點裝置3的位增傳感器11和按鍵12的信號。
微處理器10和傳感器11、12構成了信號的數(shù)字處理塊13。它最好是標準鼠標電子模塊。如，采用NATIONAL SEMICONDUCTOR公司的COP800型的微處理器。
調(diào)制過的方波經(jīng)由帶通濾波器14過濾。其中央頻率就是負載波P1、P2的頻率；它的帶寬等于2400赫芝。由此產(chǎn)生的信號被加到放大器15，并激勱紅外發(fā)射二極管16。所用二極管是SIEMENS公司的SFH415-T型二極管。其在950nm波長的發(fā)射功率為每立體弧度(每球面度)25到50毫伏(mW)。
包括振蕩器6、分配器8、濾波器14、放大器15和紅外二極管16的單元構成發(fā)射塊17。它最好插進標準鼠標的基本元件中。
電源供給單元是定點裝置的另一重要部分。它包括通過一個調(diào)節(jié)器21給普通電池20充電的太陽能電池19。線路所需各種電壓由來自電池20的電壓經(jīng)一個DC/DC轉換器22產(chǎn)生。
圖4用圖解的方式顯示本發(fā)明的第一實施方案中接收定點裝置傳輸?shù)男盘柦邮掌鳌?br> 接收塊23包括一個接收定點裝置3發(fā)射的(電子或光)束的光電二極管24。此定點裝置經(jīng)AC耦合與放大器25的輸入相接。此放大器25接一個第二級放大器26和2個濾波器27、28。此濾波器用于除去存在于信號中的50及100赫芝成分(根據(jù)地區(qū)不同，也可能是60和120赫芝)。光電二極管24的頻譜特性與發(fā)射光的頻譜相適配。
光電二極管24采用的是SIEMENS公司的BPW34-F型，它帶有周圍光濾波器。放大器25、26是NATIONAL SEMICONDUCTOR公司生產(chǎn)的LB13700線圈，它包括2個跨導放大器。該跨導放大器可被線圈繞成帶有自動增益控制的放大器。
放大的信號傳送到由一套音頻解碼器30做成的多路分用塊29。當一個信號在其帶寬內(nèi)有一個頻率時每一個音頻解碼器可生成一個邏輯信號0。
邏輯信號可被數(shù)字處理塊31中的微處理器32進行處理。該邏輯信號由一套3態(tài)鎖存器33記存并可被微處理器的并行接口獲取。微處理器32分析寄存器34的數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)代表一個定點裝置的選擇或一種操作模式)以生成由線性放大器35發(fā)射給中央處理器1的通訊端口5的二進制數(shù)字。線性放大器35是雙向的。微處理器也接收來自中央處理器1的數(shù)據(jù)結構，尤其是來自其自身定點裝置(追蹤球或類似物)或來自連于盒子4的輔助端口的附加鼠標的數(shù)據(jù)。
采用的元件是每天使用的邏輯線路。作為一個非限制性的例子，采用了下列電路-微處理器32MC68705P3型，MOTOROLA公司產(chǎn)-3態(tài)鎖存器33DM74LS534型，F(xiàn)AIRCHILD公司產(chǎn)-寄存器34DM74LS374型，F(xiàn)AIRCHILD公司產(chǎn)-線性放大器35MAX232型，MAXIM公司產(chǎn)。
在此具體化的例子中，所用微處理器不包含串行通訊端口。因此，采用了一個異步通訊接口適配器(ACIA)型的接口電路(MOTOROLA公司的MC6850參考電路)。
每一定點裝置3的內(nèi)部電子的第二實施方案中，負載波P1，P2完全由數(shù)字方法生成。如圖5所示，發(fā)射塊3因此而簡化了。微處理器10除了有一個用于生成代表位移和鼠標狀態(tài)的二進制數(shù)字外還包括一個起數(shù)字振蕩器作用的第二(次級)程序。必要的計算能力是重要的，它靠數(shù)十個MIPS來估計，但可用的電源供給是有限的。因此將TEXAS INSTRUMENTS公司的TMS320C54x型的電路選作它的低電源(提供電壓3.3V；0,54mV/MIPS)。運算法寫于該公司發(fā)表的各個應用注釋中，在此就不一一列舉。調(diào)制了的負載波樣本傳送到數(shù)/模轉換器36，然后加到與第一實施方案中發(fā)射塊的相同元件上，即帶通濾波器14、放大器15和紅外二極管16。
在此實施模式中用了64個負載波。高頻超過了200千赫。香農(nóng)(Shannon)采樣定理規(guī)定采樣率高過400千赫?？紤]到來自電源平衡的問題，轉換器36選擇使用ANALOG DEVICES公司的AD7524型。
圖6也展示在該實施模式中電子盒大大簡化了，因為沒有了一套音頻解碼器30。解碼器30被僅僅一個數(shù)/模轉換器37取代了。該轉換器將檢測到的信號樣本放到微處理器32的數(shù)據(jù)總線上。
由于前述相同的理由，轉換器37是個快速轉換器。合適的模型是ANALOG DEVICE公司的AD7822型線路，它可達到2 MSPS的最大采樣速率。
用于從樣本信號提取頻譜信息的戈澤爾(Goertzel)運算法則是一個計算離散傅立葉變換的特例。此處不作詳細解釋。所有已經(jīng)引用的解釋可見于TEXAS INSTRUMENTS公司發(fā)表的技術注釋“DTMF音頻生成及檢測一項采用TMS320C54x的實現(xiàn)”之中(申請報告SPRA096A-2000年5月)。
按該文獻給出的指示，64個采樣速率在500千赫的采樣通道的處理需要接近200MIPS的計算能力。
此第二實施方案不需其它的特殊觀測，電子盒功能的主要部分已被現(xiàn)存的軟件模塊執(zhí)行了。
里面放有上述電子元件的盒子的形狀如圖7所示，象一個控制板38。較高的部分39放有一套32個開關40，使它能夠選擇一個或多個定點裝置3而截止其它的。這些開關40的狀態(tài)存在寄存器34中并可被微處理器32讀取?？刂婆_38也包括一個電子盒)的操作模式的選擇器。可能的操作模式有如下3個-第一操作模式，其中只有由一個開關40選擇的唯一鼠標3作用于中央處理器1。
-第二操作模式，其中所有的鼠標作用于同一光標54-第三操作模式，其中每一個鼠標作用于屬于它自己的光標54。
所選擇的基本操作模式存在一個寄存器34中，并且可再被發(fā)放合適程序的微處理器32讀取。在一個替代的第二和第三模式中，作用于光標的鼠標3由開關40選擇。
電子盒4包括一個來自控制臺38的獨特部分41。其中有完整的接收塊23。獨特部分41由一根屏蔽線42連于一般來說在操作中是遠離的控制臺38。但如果環(huán)境好的話它們是鎖在一起的。該部分一定還包括一個用于收集鼠標3發(fā)射的紅外光的外延的天線角43。此天線角放在較高的位置并伸出去以便覆蓋所有鼠標3工作的區(qū)域。屏蔽線42保證接收塊43的電源供給及向控制臺38傳送的被檢測信號。如圖8所示，天線角43的形狀是一個有四方形基底的攔腰截斷的錐體形成的漏斗。一個紅色濾波器放在入口的地方。內(nèi)壁45是銀板并可將收集的紅外線反射至光電二極管24。當天線的基底為30毫米×30毫米、在光電二極管水平部分為9毫米×9毫米和高度為60毫米時效果較好。順便提一下，此獨特部分41包含天線角43和接收塊23并且當與控制臺38鎖在一起時它可被延長以適配該控制臺的形狀。這樣的話該獨特部分還包括一個機架46來擺放折疊的屏蔽線42。
在每一定點裝置3的第一實施方案中，最好采用標準鼠標的電子模塊。該電子單元一般包括一個特定的集成電路。(如TOPRO TECHNOLOGYINC公司的TP8375系列鼠標的TP8375控制器)。采用該集成電路，含有一個追蹤球和3按鍵的標準鼠標的眾多功能可以得到執(zhí)行。
如正要進一步描述的，使用多于2或3個傳統(tǒng)鍵可執(zhí)行一些特殊應用。在這種情況下，控制副載波P1、P2的二進制數(shù)字必須包含這些附加鍵的二進制代碼的序列。這些代碼由一個特殊的電纜邏輯電路(specific cabledlogic)或微控制器產(chǎn)生，并且在當標準電子單元不傳輸信號的時間間隔由一個或門電路插進控制發(fā)射二極管16的信號流當中。
發(fā)送信號的定點裝置3的二進制序列可以同樣的方式周期性地傳輸。這些信號序列接收的丟失被接口電子盒4在有規(guī)律的時間間隔正常接收到就意味著定點裝置3的異常、紅外聯(lián)接的干擾、或涉及定點裝置3的發(fā)射二極管16篩選的自發(fā)假象。
紅外聯(lián)接相對電磁波聯(lián)接有其優(yōu)點，因為定點裝置3不可能挪出端口電子盒4所在的房間而不被立即發(fā)現(xiàn)。如果控制臺38在電子盒旁還配有指示器的話，相應指示器的閃爍就可以通知定點裝置被盜。這種防盜功能對于主要是集體使用的裝置是一個重要特性。
為相似的目的，每一個定點裝置3的整體的二進制數(shù)據(jù)的特征性序列也可以一樣的方式傳輸。未經(jīng)認可的定點裝置3的各種元件(盒、電池30，球...等)的拆卸會非常容易地被微開關或任何其它的傳感器檢測。
這些傳感器狀態(tài)的改變可被傳給電子盒4并可引發(fā)電子盒4本身的警報或信息處理系統(tǒng)1的警報。這種防拆卸功能對于公共使用的裝置來說也是具有意義的。
其它類型的報警可被每一個定點裝置3發(fā)出。定點裝置的使用者用一個特殊的按鍵可以觸發(fā)控制臺38上的相應指示器的閃爍以便引起注意。為了便于每一個定點裝置3的維護保養(yǎng)，有關其運行的信息，尤其是電池20的負荷狀態(tài)會被傳輸。
所有這些功能(防盜、防拆卸，傳喚和維護保養(yǎng)幫助)在第二實施方案中很容易由軟件執(zhí)行。在以上詳細描述的第一和第二實施方案之間所有這些都可以結合起來。
例如，非限制性的，如果標準鼠標元件不是在集成電路的基礎上，而是在有微程序的微控制器上，微編碼就會隨之被改變。
技術人員將能考慮許多其它的途徑來滿足每一個定點裝置3和電子盒4的基本功能。
所以，為每一個定點裝置產(chǎn)生負載波P1，P2的振蕩器6就不是必然的要靠陶瓷共鳴器7或石英來穩(wěn)定。線路可能是一個帶有外部RC網(wǎng)的脈沖發(fā)生線路，它具有較好的溫度穩(wěn)定性和供給電壓的多樣性，如時鐘型的集成電路。所產(chǎn)生的方波信號的較高的諧波將不一定需要發(fā)射來過濾，它們實際上因被限制的接收二極管24和接收塊23的帶寬而大大減弱了。尤其是當用2個負載波P1，P2時，它也可以是一個電壓控制的振蕩器(VCO)。假如為特殊應用時所需定點裝置23少于32，如是16、8或4，這些簡化就會發(fā)生。
在第一實施方案中，所用帶通濾波器最好是多選擇的音頻解碼器，但其帶有相對較窄的敏感范圍?；谶\行放大器的高Q活躍的濾波器可被替代使用。當信/噪比不好時可選擇鎖環(huán)(locking loops)狀態(tài)。
電子接口盒4與信息處理系統(tǒng)1之間的連接模式是RS232型的串行連接。這種連接模式應用很廣。然而，專業(yè)人員很容易將PS/2甚或USB(通用串行總線)接口代替RS232接口。
如前所述，信息處理系統(tǒng)的控制裝置的目的是提供一種微處理技術集體培訓的新方法。
適用本發(fā)明控制裝置的合適的計算機系統(tǒng)由圖9、圖10所示，此為非限制性的實例。
該系統(tǒng)包括-一臺WINDOW視窗的手提電腦1-一塊連于電腦1的視頻輸出的LCD寫字板47-一臺通常用于投射透明膠片的高掛投影儀48-一個用于投射微機1屏幕上的圖象的屏幕49電子盒4的通訊端口50連于微機鼠標端口5(通常是COM1)。假如微機的追蹤球53不能用，另一個鼠標51將連于盒子的輔助端口52。放置帶有接收角43的獨特部分41以便盡好地收集鼠標3發(fā)射的信號。
最好以800×600點分辨率(SVGA)的LCD寫字板47配帶強亮度的投影儀48一起用。
在培訓者的控制下拿鼠標3的人學習怎樣移動光標54和怎樣用各種裝在系統(tǒng)1上的應用軟件。
在圖解環(huán)境下，鍵盤的利用是很有限的；然而培訓者也可能在屏幕49的底部顯示一個鍵盤的圖象。利用光標模仿相對應的擊鍵指示按鍵的圖象。此結果由與操作系統(tǒng)相適的應用軟件獲得。
按照本發(fā)明，控制裝置的正常使用看來是第一操作模式，其中每一個人連續(xù)可能只用一個光標54，因為它對應于小組速度的常規(guī)。
然而，教學方案會使裝置的第三操作模式非常有益，其中，每一個人有他/她自己的光標54，他們自己應用軟件或適應它。
為此目的，在本發(fā)明最后的操作模式中，微處理器32的通訊程序把發(fā)射到中央處理器1的二進制數(shù)字與傳輸這些信號的定點裝置的鑒別性二進制數(shù)據(jù)的序列相合并。在與有中央處理系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)兼容的范圍內(nèi)，這些序列由適配于接口4的驅動器處理，進而使其可見于每一個定點裝置3相配的光標。對于所有的光標54，其對應于每一運行的定點裝置3的不同形狀和/或不同顏色，可以同時出現(xiàn)在屏幕49上；或者只有對應于控制臺38選擇的裝置3的光標54可以出現(xiàn)在屏幕上。
本發(fā)明中應用信息處理系統(tǒng)控制裝置的特殊功能的軟件可由教育軟件出版商來開發(fā)，如集體參加多選題考試(MCE)的軟件。對于有三種選擇的題問，一個帶有三個傳統(tǒng)按鍵的定點裝置3就足夠了。在給定的時間內(nèi)問題可自動顯示在學生可以看到的屏幕49上，每個人利用鼠標按鍵選擇她/他的答案。在考試最后，多選題及班級的統(tǒng)計結果可以自動計算出來。而在定點裝置3上再加上附加的按鍵就可用于更復雜的多選題(MCE)。
按照本發(fā)明、為了簡化電腦系統(tǒng)1的控制裝置的操作并從其應用中得到最大的好處，也可以加上學校建設中已有的多媒體臺車。該臺車是一種在角輪上特殊的家具，可放置帶有鍵盤，鼠標、光驅或DVD放映機，喇叭，屏幕和打印機的個人電腦的中央處理器1。它沒有特殊的連線，可以從一個教室移到另一個教室，并可隨你所需地示范軟件。因為信息處理系統(tǒng)的控制裝置在尺寸上會很適合多媒體臺車，使它很容易放置。
該裝置還可作其它的集體用途，尤其是在商業(yè)展示領域。這些展示目前都是由計算機輔助展示(CAP)軟件來執(zhí)行。他們不是交互的，客戶或未來的客戶都處于被動狀態(tài)。采用本發(fā)明的裝置，客戶可以通過點擊與他們感興趣的產(chǎn)品或服務相關的連接就可以如愿所嘗直接看到其展示。在此原則上，其改進的操作還可在超市里應用。
本發(fā)明中，連于帶有多個無線鼠標的計算機系統(tǒng)的視覺投影儀也可開一個有效的櫥窗每一個客戶可以用對應于定點裝置的光標來選擇提供給他/她的想要的產(chǎn)品。并可將產(chǎn)品的圖象放大縮小，或得到他們的信息，如價格或是否有現(xiàn)貨。該櫥窗里沒有的產(chǎn)品則可從菜單或目錄中調(diào)出來。客戶可以同時看到幾種貨物。每個客戶可以按他/她選擇的物品的順序放置，然后該物品在桌面時再由一個指令恢復。
該發(fā)明信息處理系統(tǒng)控制裝置的潛在用途很多，并可按不同于已有網(wǎng)絡或工作集體應用的要求完全改變微處理器集體應用的方式。
它們不依賴任何特殊的數(shù)據(jù)處理環(huán)境，尤其是WINDOWS視窗，但向任何帶有如X-WINDOW的LINUX等圖解界面的操作系統(tǒng)開放。
必須明白本發(fā)明并不只限于以上列舉的實施此發(fā)明的模式，相反，它包含所有其它可能的實施模式。尤其是所有那些源自為特殊應用而設的該裝置的優(yōu)化的模式都在本發(fā)明的新的、發(fā)明的范圍之內(nèi)。如-與可預見的參與者的最大數(shù)量相配的定點裝置的數(shù)量，它不可避免地影響裝置的復雜性及其生產(chǎn)成本。
-適配于小房間、平均尺寸的連地基房或大房間、講座廳、休息廳或其它用途的場所的規(guī)模，他們決定每一定點裝置的不同的發(fā)射功率，如，有可能有幾個紅外二極管并行或串行使用。
-周圍光線的條件尤其是當全天使用或戶外使用或在天棚下使用時的熒光燈管，或太陽等。
-在人多，有煙，有水蒸氣的地方使用時閃光會干擾紅外聯(lián)接(酒吧、舞廳，劇院...)。
權利要求
1)控制計算機系統(tǒng)(1)，尤其是個人微機的裝置，它帶有一個圖解接口(2)和至少一個通訊端口(5)，并可供成組用戶采用幾個定點裝置(3)與所述系統(tǒng)無線聯(lián)接，尤其是聯(lián)于系統(tǒng)的無線鼠標來實施控制，每一個所述定點裝置(3)由每一位用戶操作并經(jīng)通訊通道傳送位移及定點裝置狀態(tài)的二進制代碼的序列至連于上述端口5的電子盒4的接口，該通道擁有許多次級通訊通道(C1、C2)來以標準調(diào)制率傳輸所述序列；該序列則是源自普通紅外載波和一套在幅度上由所述序列調(diào)制的副載波(P1、P2)；每一個定點裝置帶有不同的頻率，沒有諧波，頻率范圍在一個較低頻(F1)和另一個較高頻(F2)之間。其間隔值至少等于由一保護頻帶(B)增加的上述調(diào)制率的兩倍。
2)根據(jù)權利要求1所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于上述副載波的頻率(P1，P2)等于初始數(shù)乘以一個時間常數(shù)。
3)根據(jù)權利要求1或2的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于僅有一個副載波(P1)被加到每一個所述定點裝置(3)。
4)根據(jù)權利要求1或2的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于兩個由所述二進制數(shù)字以相反位相調(diào)制的副載波(P1，P2)被加到每一個所述定點裝置(3)。
5)根據(jù)權利要求3所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于上述每一個定點裝置(3)包括a)一個信號的數(shù)字處理塊(13)，它最好包括一個計算二進制數(shù)字的微控制器(10)；b)一個發(fā)射塊(17)，它包括-一個振蕩器(6)，最好帶有互換陶瓷共鳴器(7)并可被加到所述定點裝置(3)的負載波頻率的諧波N啟動；-一個由源自副載波(P1)的諧波N決定的分頻器；-一個被產(chǎn)生已調(diào)制信號的所述二進制數(shù)字控制的副載波(P1)調(diào)制器(9)；-一個帶有中央頻率等于所述副載波(P1)頻率的帶通濾波器(14)，其帶寬等于所述保護頻帶減少的間隔，該帶通濾波器從所述已調(diào)制的信號生成過濾信號；-一個發(fā)送信號至一個或多個二極管(16)的放大器(15)，該二極管從所述已過濾的信號發(fā)射紅外光束；c)一個電源供給單元，它包括-一個太陽能電池(19)；-一個普通電池(20)；-一個由太陽能電池(19)控制的普通電池(20)的負載調(diào)節(jié)器(21)；-一個直流/直流轉換器(22)。
6)根據(jù)權利要求4所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于上述每一個定點裝置(3)包括a)一個信號的數(shù)字處理塊(13)，其最好包括微處理器(10)，微處理器(10)具有-一個用于計算二進制數(shù)字的第一程序；-一個構成用于計算所述已調(diào)制的副載波樣本的數(shù)字振蕩器的第二程序；b)一個發(fā)射塊(17)，它包括-一個轉換所述樣本的數(shù)/模轉換器(36)；-一個帶有中央頻率等于所述副載波(P1)頻率的帶通濾波器(14)，其帶寬等于所述保護頻帶減少的間隔，該帶通濾波器從所述已調(diào)制的信號生成過濾信號；-一個發(fā)送信號至一個或多個二極管(16)的放大器(15)，該二極管從所述已過濾的信號發(fā)射紅外光束；c)一個電源供給單元(18)，它包括-一個太陽能電池(19)；-一個普通電池(20)；-一個由太陽能電池(19)控制的普通電池(20)的負載調(diào)節(jié)器(21)；-一個直流/直流轉換器(22)。
7)根據(jù)權利要求5所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于上述電子盒(4)包括a)一個用于紅外光信號接收和所述副載波檢測的功能塊(23)；b)一個已檢測信號的頻率多用功能塊(29)，它包括在數(shù)量上等于所述定點裝置(3)的模擬帶通濾波器(30)；c)一個最好包括一個帶有通訊程序的微處理器(32)的信號數(shù)字處理塊(31)，該通訊程序可從多路信號計算出所述二進制數(shù)字并將其經(jīng)一個線路放大器(35)送至通訊接口(5)。
8)根據(jù)權利要求5或6所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述電子盒(4)包括a)一個用于紅外光信號接收和所述副載波(P1，P2)檢測的功能塊(23)；b)一個信號的數(shù)字處理塊(31)，它包括一個已檢測信號的模/數(shù)轉換器(37)；一個帶有用于提取已檢測信號的的頻譜信息的離散傅立葉變換運算法則的微處理器(32)或其類似裝置，尤其是帶有一個戈澤爾(Goertzel)型無限脈沖響應兩極數(shù)字濾波器和一個通訊程序的微處理器，該通訊程序可從所述信號計算出所述二進制數(shù)字并將其經(jīng)一個線性放大器(35)送至通訊接口(5)。
9)根據(jù)權利要求7或8所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述線性放大器(35)是雙向的并可傳送一個附加定點裝置(51)的代表位移的二進制數(shù)據(jù)的相似序列至所述微處理器(32)。
10)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的，用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述的盒子包含一個獨特部分(41)，該部分包括接收塊(17)、帶有所述信號束的收集角(43)并由屏蔽線(42)與連于所述端口(5)的主要部分(38)相連。
11)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述的電子盒(4)包含一個主要部分(38)構成的帶有開關(40)的控制臺，從而能夠選擇一個或多個定點裝置(3)而截止其它的定點裝置。
12)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于二進制數(shù)字周期性地發(fā)送傳信息給定點裝置的二進制數(shù)據(jù)的序列，其間當所述電子盒(4)在預定時間內(nèi)沒有收到任何所述傳信號的二進制數(shù)據(jù)的序列時就會發(fā)出警報。
13)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于二進制數(shù)字傳送每一定點裝置(3)，尤其是有追蹤球的無線鼠標型的定點裝置的集成的二進制數(shù)據(jù)特征的序列。
14)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于每一個定點裝置(3)含有至少兩個按鍵，最好是7個，它們狀態(tài)的二進制數(shù)據(jù)代碼包含在二進制數(shù)字內(nèi)。
15)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述信息處理系統(tǒng)包括-一個最好是手提電腦型的中央處理系統(tǒng)；-一個適配于高架投影儀(48)或手提投影儀的、最好是LCD寫字板(47)型的外周顯示設備；-一個辦公自動化或通訊型的，或具有特殊功能或商用的軟件包，其中所述應用是最好于集體初用微處理和集體培訓該軟件的使用。
16)根據(jù)上述任一權利要求1至14所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述信息處理系統(tǒng)(1)包含-一個最好是手提電腦型(1)的中央處理系統(tǒng)；-一個適配于高架投影儀(48)或手提投影儀的、最好是LCD寫字板(47)型的外周顯示設備；-一個計算機輔助展示型軟件包，其中所述應用最好于商業(yè)展示，以使眾多客戶中的每一位都可以利用所述定點裝置(3)來選擇產(chǎn)品或服務，或看到有關產(chǎn)品或服務的信息。
17)根據(jù)上述任一權利要求1至14所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述信息處理系統(tǒng)(1)包括-一個最好是手提電腦(1)型的中央處理系統(tǒng)；-一個適配于高架投影儀(48)或手提投影儀的、最好是LCD寫字板(47)型的外周顯示設備；-一個計算機輔助學習型軟件包，其中，所述應用最好于利用所述定點裝置(3)的按鍵來選擇集體多選題考試的答案。
18)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述計算機系統(tǒng)(1)、定點裝置(3)和電子盒(4)放置在使用者、培訓者、展示者或教師安排的臺車上，并可在沒有特殊電線的房子里攜帶和使用。
19)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述計算機系統(tǒng)(1)包含鍵盤模仿軟件以使其可以利用所述定點裝置之一指點所述鍵的模仿圖象來模仿?lián)翩I。
20)根據(jù)上述任何一項權利要求所述的用于控制計算機(1)的裝置，其特征在于所述的通訊程序包括辨別傳送數(shù)據(jù)的定點裝置(3)的二進制數(shù)字里的鑒別性二進制數(shù)據(jù)的序列，其中計算機系統(tǒng)(1)包含根據(jù)所接收的鑒別性二進制數(shù)據(jù)的序列來給每一個所述定點裝置(3)指定不同形式和/或不同顏色光標(54)的軟件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個由一組使用者利用幾個與該系統(tǒng)之間無線聯(lián)系的鼠標型的定點裝置(3)控制計算機系統(tǒng)(1)，尤其是個人微機型的。每一個定點裝置通過一個通訊端口(50)利用紅外與連于系統(tǒng)(1)的控制臺(38)進行通訊。采用了多頻發(fā)射技術和頻率跳躍編碼技術。系統(tǒng)的圖解界面投影(47，48)在大屏幕上以便集體觀看展示。控制臺(38)包含一個用以增加接收范圍的、可以分離的接收器角(41)和一套用于選擇控制一種或多種不同形狀和/或不同顏色的光標(54)的開關(40)。本發(fā)明裝置是專為集體初始使用微機和集體培訓使用軟件而設計。
文檔編號G06F3/0489GK1535413SQ01815084
公開日2004年10月6日 申請日期2001年7月30日 優(yōu)先權日2000年7月31日
發(fā)明者熱拉爾·波皮諾, 熱拉爾 波皮諾 申請人:熱拉爾·波皮諾, 熱拉爾 波皮諾