專利名稱：檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可移動(dòng)設(shè)備的位置檢測(cè)。更具體地，本發(fā)明涉及一種使用加速度傳感器檢測(cè)諸如便攜式打印機(jī)的輸入設(shè)備(即、鼠標(biāo)或控制桿)或輸出設(shè)備之類的可移動(dòng)設(shè)備的位置的可移動(dòng)設(shè)備位置檢測(cè)方法和裝置。
背景技術(shù)：
為了檢測(cè)諸如鼠標(biāo)或控制桿之類的移動(dòng)輸入設(shè)備的位置，使用編碼器或慣性傳感器。然而，編碼器由于對(duì)機(jī)械性擦傷敏感而使用壽命較短。慣性傳感器使用微處理器來(lái)通過(guò)獲取每個(gè)坐標(biāo)軸的角速度信號(hào)和加速度信號(hào)計(jì)算輸入設(shè)備的位置。然而，對(duì)于使用慣性傳感器，需要許多輸入/輸出端來(lái)獲取輸入設(shè)備的角速度信號(hào)和加速度信號(hào)中的每一個(gè)。另外，由于信息量問(wèn)題，微處理器要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)綜合地計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的位置和通過(guò)串行端口發(fā)送加速度信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明示例性實(shí)施例的一方面旨在至少解決上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)和至少提供下述優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明示例性實(shí)施例的一方面是提供這樣一種可移動(dòng)設(shè)備位置檢測(cè)方法和裝置，用于使用加速度傳感器計(jì)算絕對(duì)位移，將絕對(duì)位移的變化轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼，并且輸出該二進(jìn)制碼，從而僅用幾個(gè)輸入/輸出端就可以更快速地獲知可移動(dòng)設(shè)備的位置。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的一方面，提供了一種檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法，其中獲取可移動(dòng)設(shè)備的加速度信號(hào)，并且使用加速度傳感器將該加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；基于預(yù)定頻率計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間；通過(guò)對(duì)所計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間積分兩次，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移；和將絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
在示例性實(shí)施中，數(shù)字信號(hào)可以包括作為占空比的變化的加速度信息。
在另一示例性實(shí)施中，二進(jìn)制格雷碼可以通過(guò)兩個(gè)通道的二進(jìn)制值來(lái)表示。
在又一示例性實(shí)施中，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移的變化；和將所述變化轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
在另一示例性實(shí)施中，如果所述變化是負(fù)的，則可以反轉(zhuǎn)二進(jìn)制格雷碼的旋轉(zhuǎn)順序，從而輸出反向旋轉(zhuǎn)的二進(jìn)制格雷碼。
在示例性實(shí)施中，在獲取加速度信號(hào)之前，將加速度傳感器的坐標(biāo)軸調(diào)節(jié)為與可移動(dòng)設(shè)備的坐標(biāo)軸平行。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的另一方面，提供了一種檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的裝置，所述裝置包括加速度傳感器，用于獲取可移動(dòng)設(shè)備的加速度信號(hào)，并且將該加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；高電平計(jì)數(shù)器，用于基于預(yù)定頻率計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間；積分器，用于通過(guò)對(duì)所計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間積分兩次，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移；和位移轉(zhuǎn)換器，用于將絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上記錄有用于執(zhí)行檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法的計(jì)算機(jī)可讀程序。


圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的、用于檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的裝置的方框圖；圖2是圖1中所示的位移轉(zhuǎn)換器的方框圖；圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的、用于檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法的流程圖；和圖4是說(shuō)明可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼的時(shí)序圖。
整個(gè)附圖中，相同的附圖標(biāo)記將被理解為指向相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
說(shuō)明書(shū)中所定義的事物，諸如詳細(xì)構(gòu)造和元件，被提供來(lái)輔助全面理解本發(fā)明的實(shí)施例。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的范疇和精神的情況下，可以進(jìn)行此處描述的實(shí)施例的各種各樣的變化和修改。而且，為了清楚和簡(jiǎn)潔，省略了已知功能和構(gòu)造的描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的、用于檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的裝置100的方框圖。
參考圖1，裝置100包括加速度傳感器110、高電平計(jì)數(shù)器120、第一積分器130、第二積分器140、和位移轉(zhuǎn)換器150。
加速度傳感器110根據(jù)可移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)來(lái)獲取加速度信號(hào)，將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且輸出該數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)包括作為占空比的加速度信息。例如，其占空比為50％的數(shù)字信號(hào)的加速度被設(shè)置為0g(g表示重力加速度)，其占空比為30％的數(shù)字信號(hào)的加速度被設(shè)置為-1g，其占空比為70％的數(shù)字信號(hào)的加速度被設(shè)置為+1g。
高電平計(jì)數(shù)器120基于預(yù)定頻率來(lái)計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間。高電平計(jì)數(shù)器120可以通過(guò)使用滴嗒時(shí)間(tick time)計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)數(shù)高電平時(shí)間而簡(jiǎn)單表示加速度信息。例如，當(dāng)?shù)梧獣r(shí)間計(jì)數(shù)每1g是200時(shí)，2000的滴嗒時(shí)間計(jì)數(shù)表示加速度信息是10g。在示例性實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)與參考點(diǎn)0g對(duì)應(yīng)的滴嗒時(shí)間計(jì)數(shù)是1000時(shí)，滴嗒時(shí)間計(jì)數(shù)2000表示5g的加速度信息。
第一積分器130通過(guò)對(duì)所計(jì)數(shù)的表示加速度信息的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間積分來(lái)計(jì)算速度。第二積分器140通過(guò)對(duì)第一積分器130的輸出積分來(lái)計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的位置信息的絕對(duì)位移。
位移轉(zhuǎn)換器150將絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。二進(jìn)制格雷碼被表示為兩個(gè)通道、即第一通道OUT1和第二通道OUT2的二進(jìn)制值。
圖2是圖1中所示的位移轉(zhuǎn)換器150的方框圖。
參考圖2，位移轉(zhuǎn)換器150包括位移變化計(jì)算器210和二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220。
位移變化計(jì)算器210每個(gè)時(shí)鐘周期根據(jù)作為第二積分器140的輸出的絕對(duì)位移IN2，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移的變化，并且輸出所計(jì)算的變化。二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220將該變化轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。當(dāng)絕對(duì)移位IN2的變化是負(fù)的時(shí)，二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220通過(guò)反轉(zhuǎn)二進(jìn)制格雷碼的旋轉(zhuǎn)順序來(lái)輸出二進(jìn)制格雷碼。位移的增加或減小可以從二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220的輸出得知。作為二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220的輸出的兩個(gè)通道值從00→10→11→01→00或者相反順序依次變化。這種順序變化被轉(zhuǎn)換為位移的增加或減少值，并且通過(guò)傳感器性能來(lái)確定位移的變化的單位。
由于二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220的輸出表示對(duì)于一個(gè)軸的絕對(duì)位移變化，因此為了在二維上確定可移動(dòng)設(shè)備的位置，通過(guò)使用微處理器(未示出)綜合計(jì)算X軸和Y軸的二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220的輸出，可以確定可移動(dòng)設(shè)備的2維位置。
圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的、用于檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法的流程圖?，F(xiàn)在將通過(guò)參考圖1和2的組件來(lái)描述所述方法。
參考圖1和3，在操作S300，調(diào)節(jié)加速度傳感器110的坐標(biāo)軸。例如，如果可移動(dòng)設(shè)備在二維上移動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)加速度傳感器110的坐標(biāo)軸，從而加速度傳感器100的X軸和Y軸與其中安裝加速度傳感器110的可移動(dòng)裝置的X軸和Y軸平行。
在操作S310，加速度傳感器110根據(jù)可移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)來(lái)獲取加速度信號(hào)，將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且輸出數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)包含作為占空比的加速度信息。
在操作S320，高電平計(jì)數(shù)器120基于預(yù)定頻率來(lái)計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間，并且將高電平時(shí)間轉(zhuǎn)換為表示滴嗒時(shí)間計(jì)數(shù)的簡(jiǎn)單數(shù)字值。例如，如果使用滴嗒時(shí)間時(shí)鐘周期的其占空比為50％的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間的計(jì)數(shù)是10，則其占空比為70％的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間的計(jì)數(shù)是14。
在操作S330，第一積分器130和第二積分器140計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移。第一積分器130通過(guò)對(duì)滴嗒時(shí)間計(jì)數(shù)的變化積分來(lái)計(jì)算速度，第二積分器140通過(guò)對(duì)速度變化積分來(lái)計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移。
在操作S340，位移變化計(jì)算器210計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移的變化。位移變化計(jì)算器210接收來(lái)自第二積分器140的絕對(duì)位移，存儲(chǔ)接收到的絕對(duì)位移，并且計(jì)算通過(guò)將當(dāng)前位移減去先前位移而獲得的差。如果計(jì)算結(jié)果是正的，則位移增加，而如果計(jì)算結(jié)果是負(fù)的，則位移減小。位移變化計(jì)算器210將所獲得的變化和正/負(fù)數(shù)信息輸出到二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220。
圖4是說(shuō)明可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼的時(shí)序圖。如圖4所示，可以假設(shè)兩次積分所計(jì)算的絕對(duì)位移是2000→2001→2003→2004→…。在示例性實(shí)現(xiàn)中，將絕對(duì)位移增加或減小0或1。如果加速度或減速度快于傳感器的感測(cè)能力，則增加或減少可以大于1。位移變化計(jì)算器210在每個(gè)輸入時(shí)鐘周期計(jì)算位移變化。在示例性實(shí)施例中，時(shí)鐘周期應(yīng)當(dāng)短于傳感器的取樣周期。如果時(shí)鐘周期長(zhǎng)于傳感器的取樣周期，則不能檢測(cè)到可移動(dòng)設(shè)備的確切位置。在圖4中，絕對(duì)位移的變化在第5時(shí)鐘周期、第13時(shí)鐘周期、第17時(shí)鐘周期、和第21時(shí)鐘周期是1，而在其他時(shí)鐘周期是0。由于變化在第9時(shí)鐘周期是0，因此可移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)速度已知為在第5時(shí)鐘周期和第12時(shí)鐘周期之間的部分減少，而不同于其他部分。
在操作S350，二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220將絕對(duì)位移的變化轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220在每個(gè)時(shí)鐘周期將二進(jìn)制格雷碼旋轉(zhuǎn)所計(jì)算的位移變化的同時(shí)，以順序00→10→11→01→00輸出二進(jìn)制格雷碼。當(dāng)變化是負(fù)的時(shí)，二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器220通過(guò)反轉(zhuǎn)二進(jìn)制格雷碼的旋轉(zhuǎn)順序而輸出二進(jìn)制格雷碼。在圖4中，根據(jù)絕對(duì)位移的變化以順序00→10→10→11→01→00輸出兩個(gè)通道OUT1和OUT2的二進(jìn)制碼。通過(guò)使用兩個(gè)通道OUT1和OUT2的二進(jìn)制格雷碼輸出，使用傳統(tǒng)方法來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)距離。運(yùn)動(dòng)距離可以通過(guò)將每脈沖周期的距離與脈沖數(shù)相乘來(lái)獲得。當(dāng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，確定每脈沖周期的距離。
本發(fā)明可以包括運(yùn)行來(lái)自計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的程序的通用計(jì)算機(jī)(包括所有具有信息處理功能的設(shè)備)，但是所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)不限于以下存儲(chǔ)媒體，諸如磁存儲(chǔ)媒體(即，ROM、RAM、軟盤(pán)、磁盤(pán)等)、光可讀媒體(即，CD-ROM、DVD等)、和載波(即，經(jīng)由因特網(wǎng)傳輸)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，通過(guò)根據(jù)使用加速度傳感器獲取的加速度信息計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移，將絕對(duì)位移的變化轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出所轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制格雷碼，可以使用更少的輸入/輸出端，并且可以更快速地檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置。另外，在根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的位置檢測(cè)方法和裝置中，可以減少微處理器的資源，并且不用修改就可以使用現(xiàn)有軟件平臺(tái)。
盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范疇的情況下，可以在其中作出形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法，所述方法包括獲取可移動(dòng)設(shè)備的加速度信號(hào)，并且將該加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間；通過(guò)對(duì)所計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間積分兩次，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移；和將絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中數(shù)字信號(hào)包括作為占空比的變化的加速度信息。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中二進(jìn)制格雷碼包括兩個(gè)通道的二進(jìn)制值。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中轉(zhuǎn)換和輸出步驟包括計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移的變化；和將所述變化轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中在轉(zhuǎn)換和輸出步驟中，如果所述變化是負(fù)的，則反轉(zhuǎn)二進(jìn)制格雷碼的旋轉(zhuǎn)順序，從而輸出反向旋轉(zhuǎn)的二進(jìn)制格雷碼。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在獲取加速度信號(hào)之前，將加速度傳感器的坐標(biāo)軸調(diào)節(jié)為與可移動(dòng)設(shè)備的坐標(biāo)軸平行。
7.一種檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的裝置，所述裝置包括加速度傳感器，用于獲取可移動(dòng)設(shè)備的加速度信號(hào)，并且將該加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；高電平計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間；積分器，用于通過(guò)對(duì)所計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間積分兩次，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移；和位移轉(zhuǎn)換器，用于將絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中數(shù)字信號(hào)包括作為占空比的變化的加速度信息。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中二進(jìn)制格雷碼包括兩個(gè)通道的二進(jìn)制值。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中位移轉(zhuǎn)換器包括位移變化計(jì)算器，用于計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移的變化；和二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，用于將所述變化轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中如果所述變化是負(fù)的，則二進(jìn)制旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器通過(guò)反轉(zhuǎn)二進(jìn)制格雷碼的旋轉(zhuǎn)順序而輸出二進(jìn)制格雷碼。
12.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其上記錄有用于執(zhí)行檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法的計(jì)算機(jī)可讀程序，所述方法包括獲取可移動(dòng)設(shè)備的加速度信號(hào)，并且將該加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間；通過(guò)對(duì)所計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間積分兩次，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移；和將絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用加速度傳感器將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于頻率計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間。
15.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中基于頻率計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中使用加速度傳感器將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中基于頻率計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間。
全文摘要
提供了一種檢測(cè)可移動(dòng)設(shè)備的位置的方法和裝置，其中利用加速度傳感器獲取可移動(dòng)設(shè)備的加速度信號(hào)，并且將該加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；基于預(yù)定頻率計(jì)數(shù)數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間；通過(guò)對(duì)所計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)的高電平時(shí)間積分兩次，計(jì)算可移動(dòng)設(shè)備的絕對(duì)位移；和將絕對(duì)位移轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格雷碼，并且輸出該二進(jìn)制格雷碼。
文檔編號(hào)G06F3/038GK1870830SQ20061008421
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者李庚穆 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社