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摘要：在信息工程领域，越来越多的场景需要远程使用鼠标，例如多媒体教学、集体会议、游戏、工程应用控制、移动信号等。鼠标作为重要的人机交互设备，而传统光学鼠标受限于二维平面，限制了用户的使用范围。本文就信息工程专业“穿戴式鼠标”课程设计展开探讨。
关键词：信息工程;远程;穿戴式鼠标;无线发射
引言
随着《国家创新驱动发展战略纲要》和《国家教育事业发展“十三五”规划》的全面落实，创新被提到了相当高的位置上。专业方向课程设计对创新实训起着重要的作用，其对实操环节的重要性愈加突出。
1可穿戴式无线空中鼠标系统原理与总体方案设计
可穿戴式无线空中鼠标的由两个设备组成：主控制无线发射设备和无线USB接受设备。主控制无线发射设备主要由四个模块组成，分别是电源管理模块、STM32核心控制模块、NRF24L01无线通信模块和MPU6050传感器模块。首先MPU6050六轴传感器不断接受用户的手势信息，由STM32微控制处理器利用中断查询的方式接受六轴传感器的数据，经过补偿滤波算法之后，通过NRF24L01通讯芯片将数据发送出去。无线USB接受设备主要由两个模块组成，STM32控制模块与NRF24L01无线通信模块。无线USB接受设备捕获主控制无线发射设备发送的数据，再按照协议进行编码，通过USB接口完成和电脑的交互通信。此时完成用户控制电脑指针的全部过程。
2硬件设计
2.1设计原理
本文列举了穿戴式鼠标设计，其框架如图1所示。穿戴式鼠标分为发射器和接收器两部分。发射器主要有手指手掌动作采集模块、处理器模块、无线发射模块和电源模块组成;接收器主要有射频接收模块、处理器模块和USB接口电路。发射器以手套和表带的方式戴在人的手腕上，传感器实时采集手指和手腕的动作，经处理器模块处理后以无线方式发送给接收器。接收器收到发射器的信息，经处理器解析为光标位移和按键信息，编码后由USB接口传至计算机，实现对计算机操作的控制。
2.2硬件支持
为了实现所提出的系统的所有功能，需要另外两种可穿戴硬件设备，其中可穿戴显示设备（VR眼镜）用于显示，触摸板用于用户输入。为了提供一个更真实的可视化虚拟世界，使用的是基于Android系统的VR眼镜。选择此硬件设备的原因是因为它基于Android系统，在这个平台上安装虚拟鼠标的应用程序比较方便。选择的另一个硬件设备是触摸键盘，此键盘只有一个键，用于用户的远程控制。该系统的整个过程为：在VR眼镜上安装交互系统，触摸板作为用户输入设备，与VR眼镜相连。当用户需要与系统进行交互时，按压触摸板，即可获得系统的反馈。输出设备可以是多样的，例如由软件系统控制的扬声器可以连接到虚拟现实眼镜，以便每当病人作出选择时，护工可以被及时通知到。显示器同样可以作为此系统的输出设备，可将使用者的所有选择输出到屏幕上方便使用者及其家属护工实时掌握。硬件的选择是以改善和方便残疾人和外部世界的沟通为目的。
2.3MPU6050传感器模块
系统的惯性测量单元采用MPU6050六轴传感器作为手势运动的信息采集元件。MPU6050六轴传感器中既有陀螺仪与加速度传感器，更在内部嵌入了数字运动处理器DMP。数字运动处理器可以通过融合算法解出传感器的姿态和四元数，因此使用者不需要额外进行数字运算。由数字运动处理器实现融合算法后，单片机便释放了大量的运算资源。单片机只需要设置好外部中断等待数字运动处理器传送数据即可，这些数据即是用户的手势运动初始的信息。这样以来，单片机有更多的资源与更多的时间来完成补偿滤波算法滤波以及其他控制逻辑。
3软件设计
系統软件主要有鼠标移动、点击、手势（滚轮滑动、切换窗口、显示桌面）、手臂运动状态检测等几部分组成，其中发射端和接收端的流程图如图1所示。发射端通过读取MPU6050数据和检测Flex-4.5信号获取手指和手腕的姿态和运动，转换成为坐标和标志量后发送给接收器。手臂运动状态用于排除无意义操作。接收器初始化后实时接收2.4G频道数据，并转换成为鼠标和键盘的控制指令，发送给上位机计算机。系统还结合3根手指的弯曲状态组合，对操作手势判别后实现鼠标滚轮、切换任务窗口（Win+Tab）、显示桌面（Win+D）这3项普通鼠标没有的快捷功能。滚轮滑动的手势识别流程图如图2所示。
结语
随着微机电系统的快速发展，陀螺仪与加速度传感器的出现促使产生了新一代的空中鼠标。本文提出的可穿戴式空中鼠标设计方案是有效的，而且具有较高的平滑性和稳定性。
参考文献：
[1]滕飞.基于STM32F103的空中鼠标设计与论述[J].科技创新与应用，2015.
[2]陈莉.三轴陀螺仪的空中鼠标定位算法研究[J].信息与电脑（理论版），2015.
河南科技大学 471023
关键词：信息工程;远程;穿戴式鼠标;无线发射
引言
随着《国家创新驱动发展战略纲要》和《国家教育事业发展“十三五”规划》的全面落实，创新被提到了相当高的位置上。专业方向课程设计对创新实训起着重要的作用，其对实操环节的重要性愈加突出。
1可穿戴式无线空中鼠标系统原理与总体方案设计
可穿戴式无线空中鼠标的由两个设备组成：主控制无线发射设备和无线USB接受设备。主控制无线发射设备主要由四个模块组成，分别是电源管理模块、STM32核心控制模块、NRF24L01无线通信模块和MPU6050传感器模块。首先MPU6050六轴传感器不断接受用户的手势信息，由STM32微控制处理器利用中断查询的方式接受六轴传感器的数据，经过补偿滤波算法之后，通过NRF24L01通讯芯片将数据发送出去。无线USB接受设备主要由两个模块组成，STM32控制模块与NRF24L01无线通信模块。无线USB接受设备捕获主控制无线发射设备发送的数据，再按照协议进行编码，通过USB接口完成和电脑的交互通信。此时完成用户控制电脑指针的全部过程。
2硬件设计
2.1设计原理
本文列举了穿戴式鼠标设计，其框架如图1所示。穿戴式鼠标分为发射器和接收器两部分。发射器主要有手指手掌动作采集模块、处理器模块、无线发射模块和电源模块组成;接收器主要有射频接收模块、处理器模块和USB接口电路。发射器以手套和表带的方式戴在人的手腕上，传感器实时采集手指和手腕的动作，经处理器模块处理后以无线方式发送给接收器。接收器收到发射器的信息，经处理器解析为光标位移和按键信息，编码后由USB接口传至计算机，实现对计算机操作的控制。
2.2硬件支持
为了实现所提出的系统的所有功能，需要另外两种可穿戴硬件设备，其中可穿戴显示设备（VR眼镜）用于显示，触摸板用于用户输入。为了提供一个更真实的可视化虚拟世界，使用的是基于Android系统的VR眼镜。选择此硬件设备的原因是因为它基于Android系统，在这个平台上安装虚拟鼠标的应用程序比较方便。选择的另一个硬件设备是触摸键盘，此键盘只有一个键，用于用户的远程控制。该系统的整个过程为：在VR眼镜上安装交互系统，触摸板作为用户输入设备，与VR眼镜相连。当用户需要与系统进行交互时，按压触摸板，即可获得系统的反馈。输出设备可以是多样的，例如由软件系统控制的扬声器可以连接到虚拟现实眼镜，以便每当病人作出选择时，护工可以被及时通知到。显示器同样可以作为此系统的输出设备，可将使用者的所有选择输出到屏幕上方便使用者及其家属护工实时掌握。硬件的选择是以改善和方便残疾人和外部世界的沟通为目的。
2.3MPU6050传感器模块
系统的惯性测量单元采用MPU6050六轴传感器作为手势运动的信息采集元件。MPU6050六轴传感器中既有陀螺仪与加速度传感器，更在内部嵌入了数字运动处理器DMP。数字运动处理器可以通过融合算法解出传感器的姿态和四元数，因此使用者不需要额外进行数字运算。由数字运动处理器实现融合算法后，单片机便释放了大量的运算资源。单片机只需要设置好外部中断等待数字运动处理器传送数据即可，这些数据即是用户的手势运动初始的信息。这样以来，单片机有更多的资源与更多的时间来完成补偿滤波算法滤波以及其他控制逻辑。
3软件设计
系統软件主要有鼠标移动、点击、手势（滚轮滑动、切换窗口、显示桌面）、手臂运动状态检测等几部分组成，其中发射端和接收端的流程图如图1所示。发射端通过读取MPU6050数据和检测Flex-4.5信号获取手指和手腕的姿态和运动，转换成为坐标和标志量后发送给接收器。手臂运动状态用于排除无意义操作。接收器初始化后实时接收2.4G频道数据，并转换成为鼠标和键盘的控制指令，发送给上位机计算机。系统还结合3根手指的弯曲状态组合，对操作手势判别后实现鼠标滚轮、切换任务窗口（Win+Tab）、显示桌面（Win+D）这3项普通鼠标没有的快捷功能。滚轮滑动的手势识别流程图如图2所示。
结语
随着微机电系统的快速发展，陀螺仪与加速度传感器的出现促使产生了新一代的空中鼠标。本文提出的可穿戴式空中鼠标设计方案是有效的，而且具有较高的平滑性和稳定性。
参考文献：
[1]滕飞.基于STM32F103的空中鼠标设计与论述[J].科技创新与应用，2015.
[2]陈莉.三轴陀螺仪的空中鼠标定位算法研究[J].信息与电脑（理论版），2015.
河南科技大学 471023