Устройство ввода
Изобретение относится к аппаратным средствам персонального компьютера (ПК) и может быть использовано для ввода информации в ПК. Техническим результатом является представление пользователям с ограниченными возможностями действия рук управлять курсором на экране ПК. Устройство содержит мышь Bus Mouse, две кнопки, восьмиразрядную карту расширения и блок визуального управления курсором, включающий оптический датчик, состоящий из объектива, красного светофильтра, матрицы ПЗИ, импульсного усилителя, и формирователь координат, состоящий из генератора тактовых импульсов, делителя частоты, блоков задержки, ключей, счетчиков импульсов, вычитающих счетчиков импульсов, блоков элементов И, самоходных распределителей импульсов. 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к аппаратным средствам персонального компьютера /ПК/ и может быть использовано в ПК.
Аналогами являются устройства ввода: Serial Mouse - мышь с интерфейсом RS - 232С, подключаемая к СОМ-порту ПК [1, c.653-656], RS/2 - Mouse - мышь, USB Mouse - мышь с интерфейсом USB.
Прототипом принято устройство ввода - Bus Mouse - мышь, использующая системную шину, включающая в своем составе 8-разрядную карту расширения, к которой подключается мышь при помощи стандартного 9-контактного разъема, и включает две кнопки [2, с.795, 796, 797, табл.20.1, рис.20.9, причем подпись под рисунком RS/2 ошибка]. При наведении курсора /указателя/ на объект он выделяется, при нажатии на соответствующую кнопку - объект активизируется.
Недостаток прототипа: пользователю с ограниченным действием рук или кисти управлять курсором через мышь невозможно.
Цель изобретения - визуальное управление курсором.
Техническим результатом является представление пользователям с ограниченными возможностями действием рук /кисти/ управлять курсором на экране монитора ПК, достигаемое введением в устройство ввода Bus Mouse блока визуального управления курсором.
Сущность изобретения в том, что в устройство ввода, содержащее Bus Mouse, две кнопки, соединительный кабель, девятиконтактный разъем и восьмиразрядную карту расширения, вводится блок визуального управления.
Блок визуального управления на Фиг.1, курсор на Фиг.2, получение координат X, Y курсора на Фиг.3.
Блок визуального управления включает /фиг.1/ оптический датчик 1 и формирователь 2 координат. Оптический датчик 1 включает объектив 3 с соответствующим полем зрения /45°/, в фокальной плоскости которого расположена фоточувствительная сторона матрицы ПЗИ 4 - прибора с зарядовой инжекцией по технологии Х3 из трехслойного датчика КМОП [2, с.832] с соответствующим оптическим разрешением, красный светофильтр 5, расположенный на фоточувствительной стороне матрицы ПЗИ 4, и импульсный усилитель 6, вход которого подключен к соответствующему выходу матрицы ПЗИ 4. Формирователь 2 координат содержит /фиг.1/ последовательно соединенные генератор 7 тактовых импульсов, делитель 8 частоты и первый ключ 9, второй 10, третий 11, четвертый 12 ключи, первый элемент 13 задержки на 20 мс, первый вычитающий счетчик 14 импульсов и первый счетчик 15 импульсов, второй элемент 16 задержки на 20 мс, пятый ключ 17, шестой ключ 18, второй вычитающий счетчик 19 и второй счетчик 20 импульсов, первый 21 и второй 22 блоки элементов И, в каждом по восемь элементов И, первый 23 и второй 24 самоходные распределители импульсов /СРИ/ [3, с.269, 274], а также включает соединительный кабель, подключающий первый и второй выходы формирователя 2 кодов через соответствующий переходник к девятиконтактному разъему мыши Bus Mouse [2, с.797, рис.20.9].
Курсором на экране монитора является круг диаметром 0,1”/2,54 мм/ насыщенного красного цвета, расположенный на острии стрелки курсора-указателя, Фиг.2. Тактовая частота генератора 7 составляет:
fT=25 Гц×254×254=1,6129 МГц,
где 25 Гц - частота выдачи координат X, Y,
первые 254 - разрешение по координате X,
вторые 254 - разрешение по координате Y.
Разрешение координат /фиг.3/ приводится в таблице.
| Диагональ экрана | 22” /508 мм/ | 30" /762 мм/ |
| Число отсчетов в строке оптического датчика, в двоичном коде | 254 | 254 |
| от -127 до +127 | от -127 до +127 | |
| от -1111111 до 1111111 | -1111111 до +1111111 | |
| Число отсчетов по координате Y | 254 | 254 |
| от -1111111 до 1111111 | от -1111111 до +1111111 | |
| Число отсчетов по координате X | 254 | 254 |
| от -1111111 до 1111111 | от -1111111 до +1111111 |
Координатами курсора являются проекции красного круга курсора на горизонтальную X и вертикальную Y стороны поля зрения объектива. Нулевые значения координат принимаются в центре поля зрения объектива 3 /фиг.3/. Первый ключ 9 открывается на длительность кадра 40 мс /25 Гц/ передним фронтом импульса 25 Гц и закрывается задним фронтом импульса. В открытом состоянии ключ 9 пропускает на первый вход матрицы ПЗИ 4 импульсы частоты строк 6.35 кГц. Второй ключ 10 открывается передним фронтом импульса строк 6,35 кГц на длительность строки 157,4 мкс 
и закрывает его задним фронтом, в открытом состоянии ключ 10 пропускает импульсы 1,6129 МГц для считывания заряда с пиксела матрицы ПЗИ 4 [2, с.832, рис.21.12]. Объектив 3 создает изображение красного круга курсора на пикселе матрицы ПЗИ 4, выходной импульс с которой, усиленный импульсным усилителем 6, поступает на управляющие входы Uз ключей 11, 12 и 17, 18 и сигналом Uвыд на управляющие входы вычитающих счетчиков 14, 19 и 15, 20 импульсов.
Работа формирователя 2 координат, Фиг.1.
Формирование координаты X. Считывание матрицы ПЗИ 4 в строках идет слева направо, а в кадре сверху вниз. Ключ 11 открывается передним фронтом импульса строки 6,35 кГц, этот же сигнал заполняет параллельно с первого по восьмой разряды первого вычитающего счетчика 14. Сигнал в первом разряде вычитающего счетчика 14 означает знак минус координаты X, а в разрядах со второго по восьмой означает максимальный код координаты X 1111111 /127/. В процессе считывания сигнала с пиксела во второй или третьей четвертях /фиг.3/ импульсы частота 1,6192 МГц поступают на счетный вход Uсч первого вычитающего счетчика 14 импульсов и вычитаются из имеющегося в нем кода 1111111. В момент считывания наряда с пиксела импульс с импульсного усилителя 6 закрывает ключ 11 и выдает оставшийся после вычитания код с единицей в первом разряде, означающий знак минус, например 10011101. Если во второй и третьей четвертях курсора нет, то и выдачи кода из вычитающего счетчика 14 нет. В этом случае передний фронт сигнала кадрового импульса 25 Гц проходит задержку на 20 мс /первая половина кадра/ в элементе 13 задержки и с его выхода обнуляет вычитающий счетчик 14 и открывает ключ 12, на счетный вход первого счетчика 15 импульсов идут счетные импульсы 1,6192 МГц. В момент считывания сигнала с пиксела, находящегося в первой или в четвертой четвертях, сигнал с импульсного усилителя 6 закрывает ключ 12 и выдает зафиксированный код из счетчика 15 импульсов, максимально возможный код 1111111, т.е. 127. При выдаче кода из счетчика 15 он обнуляется.
Формирование координаты Y. Ключ 17 открывается передним фронтом импульса кадра 25 Гц, он же поступает параллельно в первый - седьмой разряды второго вычитающего счетчика 19 импульсов и заполняет их: в вычитающем счетчике 19 формируется максимальный код 1111111 /127/. Считывание матрицы идет сверху вниз и нуль в центре. Формирование координаты Y начинается с наибольшего кода 1111111 к коду 0000000, затем от нуля опять к коду 1111111, но со знаком минус в первом разряде уже восьмиразрядного кода. При открытии ключа 17 сигналом Uо обнуляется первый счетчик 15 импульсов, а импульсы 6.35 кГц поступают на счетный вход второго вычитающего счетчика 19 импульсов и вычитаются из уже имеющегося в нем кода. В момент считывания импульса с пиксела матрицы ПЗИ 4 импульс с импульсного усилителя 6 закрывает ключ 17 и выдает оставшийся при вычитании код с вычитающего счетчика 19 импульсов, являющийся кодом Y в первой четверти. При отсутствии заряженного пиксела сигнала Uвыд нет, код из вычитающего счетчика 19 не выдается, а так как в этом счетчике 19 не бывает знака минус для кода, то и нет необходимости его обнулять. При нахождении курсора в третьей или четвертой четвертях сигнал 25 Гц после 20 мс задержки в элементе 16 задержки поступает на первый управляющий вход Uот ключа 18, открывает его и поступает в первый разряд счетчика 20 импульсов, сигнал в котором означает знак минус к коду. Импульсы 6,35 кГц проходят открытый ключ 18 и поступают на счетный вход Uсч второго счетчика 20 импульсов. В момент считывания сигнала пиксела с элемента матрицы ПЗИ 4 сигнал с импульсного усилителя 6 закрывает ключ 18 и выдает из счетчика 20 код Y, например 10011101, где первый сигнал кода является минусом. При выдаче кода X из вычитающего счетчика 14 или из счетчика 15 импульсов код в параллельном виде поступает на первые восемь входов блока 21 элементов И, а код Y из вычитающего счетчика 19 или счетчика 20 в параллельном виде поступает на первые восемь входов блока 22. На вторые восемь входов элементов И в блоках 21, 22 последовательно поступают с восьми выходов импульсы соответственно с СРИ 23, 24. Выходы элементов И в блоках 21, 22 объединены, коды X и Y преобразуются в последовательные коды и следуют на выходы формирователя 2 координат. Далее код X и код Y поступают по соединительному кабелю и переходнику на соответствующие контакты /два и четыре/ в стандартный разъем и с него - в восьмиразрядную карту расширения [2, с.792, 796, 797].
Работа устройства ввода.
Пользователь надевает оптический датчик 1 на лоб над переносицей, поворотом головы наводит круг курсора на нужный значок. Объектив 3 создает изображение красного круга на матрице в ПЗИ 4, выходной импульс с которой поступает в импульсный усилитель 6, с него импульс как сигнал Uвыд поступает в вычитающие счетчики 14, 19 или в счетчики 15, 20 импульсов и выдает кода координат X и Y в блоки 21, 22 элементов И, с которых коды X, Y в последовательном виде поступают по соединительному кабелю и черев переходник на стандартный 9-контактный разъем, с него в 8-разрядную карту расширения, затем в системную шину и в процессор ПК. Процессор, используя полученные координаты курсора, перемешает его на нужный значок, который при этом выделяется. Для активизации объекта нажмется соответствующая кнопка мыши Bus Mouse. Оптический датчик 1 может быть выполнен в форме перстня для надевания на палец, на нем же исполняется и кнопка для активизации объекта.
Источники информации
1. М.Ю.Гук. Аппаратные средства ВМ PC. Энциклопедия. 3-е изд-е, СПб, 2006, с.653-656.
2. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства PC. 5-е изд-е, СПб, 2004, с.792, 795, 796, 797, рис.20.9, табл.20.1, с.832, рис.21.12.
3. В.А.Ильин. Телеуправление и телеизмерение. М., 1982, с.209, 274.
Устройство ввода, содержащее мышь Bus Mous, две кнопки, соединительный кабель с девятиконтактным стандартным разъемом и восьмиразрядную карту расширения, отличающееся тем, что в него вводится блок визуального управления с соответствующим переходником, подключающий выходы блока визуального управления к девятиконтактному стандартному разъему, блок визуального управления содержит последовательно соединенные оптический датчик и формирователь координат, оптический датчик включает объектив, в фокальной плоскости которого расположена фоточувствительная сторона матрицы ПЗИ (прибор с зарядовой инжекцией), красный светофильтр, расположенный на фоточувствительной стороне матрицы ПЗИ, и импульсный усилитель, вход которого подключен к соответствующему выходу матрицы ПЗИ, формирователь координат содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и первый ключ, второй, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, первый и второй элементы задержек, первый и второй вычитающие счетчики импульсов, первый и второй счетчики импульсов, первый и второй блоки элементов И, каждый из восьми элементов И, первый и второй самоходные распределители импульсов, первый выход делителя частоты подключен параллельно к входам первого и второго элементов задержек, к управляющему входу (Uo) второго счетчика импульсов, к первому входу (Uот) первого ключа, с первого по седьмой входам разрядов второго вычитающего счетчика импульсов, к первому управляющему входу (Uот) пятого ключа, к управляющему входу Uo первого счетчика импульсов, второй выход делителя частоты подключен параллельно к сигнальным входам пятого и шестого ключей, к первому управляющему входу (Uот) третьего ключа, параллельно подключен к входам первого-восьмого разрядов первого вычитающего счетчика импульсов и к первому управляющему входу (Uот) второго ключа, третий выход делителя частоты подключен параллельно к сигнальным входам второго, третьего и четвертого ключей, выходы первого и второго ключей подключены соответственно к первому и второму входам ПЗИ оптического датчика, выход третьего ключа подключен к счетному входу Ucч первого вычитающего счетчика импульсов, выход первого элемента задержки подключен к первому управляющему входу (Uo) первого вычитающего счетчика импульсов и к первому управляющему входу (Uот) четвертого ключа, выход которого подключен к счетному входу (Uсч) первого счетчика импульсов, выход пятого ключа подключен к счетному входу (Uсч) второго вычитающего счетчика импульсов, выход второго элемента задержки подключен к входу первого разряда второго счетчика импульсов и к первому управляющему входу (Uот) шестого ключа, выход которого подключен к счетному входу (Uсч) второго счетчика импульсов, управляющим входом формирователя координат является выход импульсного усилителя оптического датчика, подключенный параллельно к управляющим входам (Uп) первого и второго самоходных распределителей импульсов, к вторым управляющим входам (Uз) третьего и четвертого ключей, к вторым управляющим входам (Uвыд) первого вычитающего счетчика импульсов и первого счетчика импульсов, к вторым управляющим входам (Uз) пятого и шестого ключей, к вторым управляющим входам (Uвыд) второго вычитающего счетчика импульсов и второго счетчика импульсов, первый выход (знак минус кода) первого вычитающего счетчика импульсов подключен к первому входу первого блока элементов И, остальные выходы которого и соответствующие выходы первого счетчика импульсов поразрядно объединены и подключены к соответствующим первым входам первого блока элементов И, первый выход (знак минус кода) второго счетчика импульсов подключен к первому входу второго блока элементов И, остальные выходы второго счетчика импульсов и соответствующие выходы второго вычитающего счетчика импульсов поразрядно объединены и подключены к первым соответствующим входам второго блока элементов И, вторые входа первого блока элементов И подключены к выходам первого самоходного распределителя импульсов, вторые входа второго блока элементов И подключены к выходам второго самоходного распределителя импульсов, выходы первого блока элементов И объединены и являются первым выходом (код X) формирователя координат и первым выходом блока визуального управления, выходы второго блока элементов И объединены и являются вторым выходом (код Y) формирователя координат и вторым выходом блока визуального управления, которые через соответствующий переходник подключены к девятиконтактному стандартному разъему мыши Bus Mous.
