一種基于無線鼠標(biāo)的nfc智能助殘系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，包括主控制器模塊、重力傳感器模塊、紅外線發(fā)射傳感器模塊、NFC近場(chǎng)通信模塊、無線藍(lán)牙模塊、電源模塊、VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī)。系統(tǒng)利用重力傳感器采集無臂殘疾人身體某部位移動(dòng)信息送至主控制器模塊，經(jīng)無線藍(lán)牙模塊傳送至VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)，控制光標(biāo)移動(dòng)；另外，制作控制光標(biāo)“右鍵”、“左鍵”、“雙擊”等NFC標(biāo)簽，通過NFC近場(chǎng)通信實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)點(diǎn)擊選中功能；進(jìn)而以鼠標(biāo)為核心，加入紅外線發(fā)射傳感器模塊和VB電器控制上位機(jī)，利用VB電器控制上位機(jī)控制發(fā)射器發(fā)射空調(diào)、電視等常用電器的紅外發(fā)射碼，實(shí)現(xiàn)與電器的紅外無線通訊，幫助無臂殘疾人控制一些常用的家用電器。
【專利說明】
一種基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于人工智能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種結(jié)合了NFC近場(chǎng)通信技術(shù)的移動(dòng)光標(biāo)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在信息高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，電腦、電器逐漸成為家庭的必需品，但是這些設(shè)備的控制都很大程度上依賴于人的四肢，所以對(duì)于那些無臂殘疾人或者高截肢患者來說難以操作，不便于他們與外界的溝通甚至是生活自理?，F(xiàn)有的一些聲控鼠標(biāo)，因?yàn)槭艿皆肼暤母蓴_，只能在特定的環(huán)境中進(jìn)行使用;還有一種陀螺儀設(shè)備，利用單個(gè)陀螺儀可以確定方位的改變，多個(gè)陀螺儀可做出目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)的判斷，但是如果使用者原地轉(zhuǎn)圈或頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，陀螺儀便無法區(qū)分這兩種轉(zhuǎn)動(dòng)，造成判斷錯(cuò)誤，并且其造價(jià)高；另外還有一種頸控鼠標(biāo)，需要在人體四周設(shè)立架子，把傳動(dòng)的繩子綁在頭上，雖然定位精確，但是體積龐大，造價(jià)高，對(duì)使用者有很大的束縛。為了解決這些問題，更大程度上方便于殘疾人生活，人們需要研發(fā)不依賴四肢控制且缺陷更少的殘疾人鼠標(biāo)，并且進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，構(gòu)造一種智能服務(wù)系統(tǒng)，更好的為殘疾人服務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有肢體殘疾人士使用電腦、電器困難的問題，提供一種基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，可解放殘疾人的四肢。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的。
[0005]—種基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，包括主控制器模塊、重力傳感器模塊、紅外線發(fā)射傳感器模塊、NFC近場(chǎng)通信模塊、無線藍(lán)牙模塊、電源模塊、VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī)。其中，無線藍(lán)牙模塊由主模塊、從模塊和USB轉(zhuǎn)接口構(gòu)成，NFC近場(chǎng)通信模塊由NFC讀卡器和NFC指令標(biāo)簽構(gòu)成，NFC指令標(biāo)簽自成一體，即將所有的NFC標(biāo)簽保存一定距離集成在一張貼板上，不與其他模塊相連，便于感應(yīng)和控制，主控制器模塊分別與重力傳感器模塊、NFC讀卡器、紅外線發(fā)射傳感器模塊、無線藍(lán)牙模塊的主模塊相連，無線藍(lán)牙模塊的從模塊與USB轉(zhuǎn)接口相連，與VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)以及VB電器控制上位機(jī)進(jìn)行無線通信。
[0006]所述的主控制器模塊，優(yōu)先選用開源硬件系列的Arduino pro mini控制器。
[0007]所述的重力傳感器模塊，利用身體某部位的移動(dòng)控制光標(biāo)的位置、速度和加速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光標(biāo)對(duì)電腦桌面的控制，優(yōu)先選用重力加速度陀螺儀傳感器MPU6050。
[0008]所述的NFC近場(chǎng)通信模塊，優(yōu)先選用由Melexis新推出的一款收發(fā)器MLX90312。
[0009]所述的紅外線發(fā)射傳感器模塊，優(yōu)先選用與開源硬件系列兼容的Arduino兼容紅外線發(fā)射模塊。
[0010]所述的無線藍(lán)牙模塊，優(yōu)先選用HC-05。
[0011 ]所述的USB轉(zhuǎn)接口，優(yōu)先選用CP2102USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
[0012]所述的系統(tǒng)具有USB充電接口，方便系統(tǒng)供電。
[0013]所述的電源模塊由變壓器、穩(wěn)壓限流電路、USB充電接口和電池四部分組成，輸出電壓和電流為5V和1.5A，為該系統(tǒng)供電或充電。
[OOM] 所述的主控制器模塊，包括開源硬件系列的Arduino pro mini控制器及其相關(guān)外部電路，其體積小、成本低、穩(wěn)定性強(qiáng);其模擬信號(hào)輸入端與重力傳感器模塊SDL、SDA引腳相連，數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端與NFC讀卡器相連，可做PffM輸出的數(shù)字輸入/輸出端與紅外線發(fā)射傳感器模塊的SIG信號(hào)輸入端相連，信號(hào)接收端RXD與信號(hào)發(fā)送端TXD分別與重力傳感器模塊、紅外線發(fā)射傳感器模塊、藍(lán)牙模塊的主模塊的信號(hào)發(fā)送引腳TXD和信號(hào)接收引腳RXD相連，與各模塊進(jìn)行信息交換。其工作流程如下:
[0015]一旦NFC讀卡器讀入的“開始”指令傳送至Arduino pro mini控制器，電源模塊開始供電，藍(lán)牙自動(dòng)配對(duì)并設(shè)置為自動(dòng)連接模式，Arduino pro mini控制器開始接收重力傳感器模塊采集的殘疾人身體某部位的移動(dòng)信息，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，建立對(duì)應(yīng)于光標(biāo)移動(dòng)的坐標(biāo)軸，將其換算成光標(biāo)移動(dòng)方向和速度;若Arduino pro mini控制器接收到NFC讀卡器讀入的“左鍵”、“右鍵”等光標(biāo)相關(guān)指令，選擇相應(yīng)的指令程序模塊，實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的“左鍵”、“右鍵”等功能;若Arduino pro mini控制器檢測(cè)到VB電器控制上位機(jī)所發(fā)送的電器控制指令，選擇相應(yīng)的電器控制指令程序模塊，控制紅外線發(fā)射傳感器模塊發(fā)射相關(guān)的紅外控制碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)常用電器的控制操作。
[0016]所述的重力傳感器模塊，包括重力加速度陀螺儀傳感器MPU6050及其外部電路，MPU6050通過SDL、SDA與Arduino pro mini控制器的模擬信號(hào)輸入端相連，進(jìn)行I2C通信。其工作流程如下:
[0017]一旦NFC近場(chǎng)通信模塊的NFC讀卡器感應(yīng)到“開始”NFC指令標(biāo)簽，系統(tǒng)自動(dòng)上電，藍(lán)牙自動(dòng)配對(duì)，配對(duì)成功后，鼠標(biāo)進(jìn)入標(biāo)志位，系統(tǒng)開始進(jìn)入工作狀態(tài)。若殘疾人佩戴系統(tǒng)的身體某部位開始移動(dòng)，重力加速度陀螺儀傳感器MPU6050則開始在其虛擬坐標(biāo)軸上采集殘疾人頭部移動(dòng)位置信息和移動(dòng)速度信息，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送入控制器的模擬輸入端，進(jìn)而利用相關(guān)程序算法對(duì)采集的坐標(biāo)信息和速度信息進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，再將其通過無線藍(lán)牙模塊傳輸至VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)，進(jìn)而控制光標(biāo)移動(dòng)。為了避免頭部移動(dòng)過程中的累積誤差和信息傳輸誤差造成光標(biāo)漂移，利用算法對(duì)其進(jìn)行多次濾波和防抖動(dòng)處理，使光標(biāo)移動(dòng)更加的快速和準(zhǔn)確。
[0018]所述的NFC近場(chǎng)通信模塊模塊，包括NFC讀卡器和NFC指令標(biāo)簽兩部分，NFC讀卡器與Arduino pro mini控制器的數(shù)字信號(hào)輸入端相連，并將所有的NFC標(biāo)簽保存一定距離集成在一張貼板上，不與其他模塊相連，便于感應(yīng)和控制。其工作流程如下。
[0019]首先，向不同的經(jīng)格式化的NFC標(biāo)簽中寫入不同的指令，例如“開始”、“停止”、“左鍵”、“右鍵”、“雙擊”等，然后將指令集成一體，各指令間距為1cm;進(jìn)而，殘疾人身體某部位控制NFC讀卡器碰觸相應(yīng)的NFC指令標(biāo)簽，感應(yīng)并讀取事先寫入的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令，即可控制光標(biāo)的單擊、雙擊、選中等功能，以及系統(tǒng)工作的開始、停止、藍(lán)牙配對(duì)和工作模式設(shè)置。
[0020]所述的紅外線發(fā)射傳感器模塊，包括與Arduino兼容的紅外發(fā)射傳感器。Arduino兼容紅外發(fā)射傳感器通過SIG信號(hào)輸入端與Arduino pro mini控制器的模擬端口相連進(jìn)行通信，其工作流程如下:
[0021]若要利用其控制相應(yīng)電器，首先需獲取對(duì)應(yīng)電器的紅外發(fā)射碼，并且利用算法對(duì)其進(jìn)行解碼。獲取各電器的控制發(fā)射碼和解碼信息后，編寫代碼使VB電器控制上位機(jī)指令對(duì)應(yīng)相應(yīng)的電器操作，便可對(duì)電器進(jìn)行相應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)與電器的紅外通信。例如，控制光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面中的“空調(diào)”，紅外線發(fā)射傳感器模塊則選擇空調(diào)發(fā)送控制碼，若要進(jìn)一步的空調(diào)進(jìn)行開、關(guān)以及溫度調(diào)整，則將系統(tǒng)移動(dòng)到空調(diào)的有效遙控范圍內(nèi)，控制光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面中相應(yīng)的窗口指令即可。
[0022]所述的藍(lán)牙模塊，包括HC-05主模塊、從模塊和USB轉(zhuǎn)接口，無線藍(lán)牙模塊的主模塊信號(hào)接收引腳RXD和信號(hào)發(fā)送引腳TXD分別與Arduino pro mini控制器的信號(hào)接收端TXD和信號(hào)接收端RXD相連，與其進(jìn)行信息交換;從模塊的信號(hào)接收引腳RXD和信號(hào)發(fā)送引腳TXD分另Ij與USB轉(zhuǎn)接口的信號(hào)發(fā)送端TXD和信號(hào)接收端RXD相連，經(jīng)USB接口與電腦相連，與電腦上的VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)以及VB電器控制上位機(jī)進(jìn)行信息交換；主從模塊分別通過VCC、GND端口與Arduino pro mini控制器和USB轉(zhuǎn)接口的VCC、GND相連進(jìn)行供電。其工作流程如下:
[0023]一旦NFC近場(chǎng)通信模塊的NFC讀卡器感應(yīng)到“開始”NFC指令標(biāo)簽，系統(tǒng)自動(dòng)上電，藍(lán)牙自動(dòng)配對(duì)，并將與Arduino pro mini控制器模塊相連接的藍(lán)牙設(shè)置為主模塊，與USB轉(zhuǎn)接口相連接的藍(lán)牙設(shè)置為從模塊，工作于自動(dòng)連接模式，整個(gè)系統(tǒng)開始工作。
[0024]本發(fā)明所述的一種基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，其工作流程如下:
[0025]S101:系統(tǒng)開始，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S102;
[0026]S102:NFC讀卡器是否感應(yīng)到“開始” NFC標(biāo)簽，是，跳轉(zhuǎn)到S103，否則返回S102;
[0027]S103:系統(tǒng)自動(dòng)上電開始工作，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S104;
[0028]S104:設(shè)置藍(lán)牙工作模式，自動(dòng)打開VB電器控制上位機(jī)和VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)并選擇正確的COM口，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S105、S107;
[0029]S105:重力傳感器模塊是否采集到移動(dòng)信息，是，跳轉(zhuǎn)到S106，否則，返回S105;
[0030]S106:控制光標(biāo)移動(dòng)，跳轉(zhuǎn)到S109 ；
[0031]S107:NFC讀卡器是否感應(yīng)到“左鍵”、“右鍵”、“雙擊”NFC標(biāo)簽，是，跳轉(zhuǎn)到S108，否則，返回S107;
[0032]S108:控制光標(biāo)單擊或雙擊，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S109;
[0033]S109:是否控制光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)，是，跳轉(zhuǎn)到S110，否則，返回到S109;
[0034]SllO:主控制器模塊是否檢測(cè)到電器控制指令，是，跳轉(zhuǎn)到Slll，否則，返回到S109；
[0035]Sm:利用紅外線發(fā)射傳感器模塊控制電器，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到SI 12;
[0036]SI 12:NFC讀卡器是否感應(yīng)到“停止”NFC指令標(biāo)簽，是，跳轉(zhuǎn)到SI 13，否則，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S105、S107;
[0037]S113:系統(tǒng)結(jié)束。
[0038]其工作流程也可以作如下描述:若NFC讀卡器讀入“開始”指令并且傳送至主控制器模塊，主控制器模塊控制電源模塊開始供電，藍(lán)牙自動(dòng)配對(duì)并設(shè)置為自動(dòng)連接模式，藍(lán)牙配對(duì)成功后，電腦端的VB鼠標(biāo)上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī)自動(dòng)打開并選擇正確有效的COM口，與藍(lán)牙模塊進(jìn)行信息交換;主控制器模塊開始接收重力傳感器模塊采集的殘疾人身體某部位的移動(dòng)信息，并利用一些算法對(duì)其移動(dòng)信息進(jìn)行相應(yīng)的處理和計(jì)算，建立對(duì)應(yīng)于光標(biāo)移動(dòng)的坐標(biāo)軸，將其換算成光標(biāo)移動(dòng)方向和速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦光標(biāo)的移動(dòng)控制;在此同時(shí)，若NFC讀卡器感應(yīng)到“左鍵”、“右鍵”、“雙擊”等NFC標(biāo)簽，主控制器模塊則接收到NFC讀卡器讀入的“左鍵”、“右鍵”等光標(biāo)相關(guān)指令，進(jìn)而選擇相應(yīng)的指令控制程序模塊執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的“左鍵”、“右鍵”以及“雙擊”等功能;實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的功能之后，若殘疾人控制光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面中的電器控制指令，主控制器模塊則可通過藍(lán)牙模塊檢測(cè)到VB電器控制上位機(jī)所發(fā)送的相應(yīng)的電器控制指令，選擇相應(yīng)的電器控制指令程序模塊，控制紅外線發(fā)射傳感器模塊發(fā)射相關(guān)的紅外控制碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)常用電器的控制操作，若殘疾人需要瀏覽文檔或者網(wǎng)頁，則可點(diǎn)擊VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)中的相關(guān)指令，使光標(biāo)在小范圍移動(dòng)即可控制文檔或者網(wǎng)頁的大幅度調(diào)整;在系統(tǒng)工作的過程中，若NFC讀卡器感應(yīng)到“停止”NFC指令標(biāo)簽，整個(gè)系統(tǒng)則自動(dòng)斷電，停止工作，若沒有感應(yīng)到“停止” NFC指令標(biāo)簽，系統(tǒng)則一直工作。
[0039]本發(fā)明所述的基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)使用過程是:
[0040]殘疾人利用其身體某部位控制系統(tǒng)NFC近場(chǎng)通訊模塊的NFC讀卡器感應(yīng)NFC“開始”指令標(biāo)簽，一旦系統(tǒng)讀取到“開始指令”，系統(tǒng)自動(dòng)上電，藍(lán)牙開始配對(duì)并自動(dòng)設(shè)置為自動(dòng)連接工作模式，電腦端的VB鼠標(biāo)上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī)自動(dòng)打開并選擇正確有效的COM口，與藍(lán)牙模塊進(jìn)行信息交換;而后利用身體某部位的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)重力傳感器模塊的移動(dòng)，重力傳感器模塊采集殘疾人身體某部位的移動(dòng)信息，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸至主控制器模塊，經(jīng)相應(yīng)信息運(yùn)算和處理后通過無線藍(lán)牙模塊傳輸至電腦上的VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)，控制光標(biāo)移動(dòng);若要實(shí)現(xiàn)光標(biāo)的選中點(diǎn)擊等功能，則可通過身體某部位移動(dòng)控制NFC近場(chǎng)通信模塊的讀卡器感應(yīng)“右鍵”、“左鍵”等NFC不同標(biāo)簽;若要實(shí)現(xiàn)對(duì)常用電器的遙控，可通過光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面中的相關(guān)指令，控制紅外發(fā)射器模塊發(fā)射對(duì)應(yīng)的紅外線碼;若要實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)頁或者文檔等光標(biāo)移動(dòng)次數(shù)頻繁或范圍較大的界面的輕松控制，點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)中的相應(yīng)指令即可;整個(gè)系統(tǒng)通過電源模塊供電，一旦NFC近場(chǎng)通信模塊的讀卡器感應(yīng)到“停止” NFC標(biāo)簽，系統(tǒng)隨時(shí)斷電，停止工作。
[0041]本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0042]1.整個(gè)系統(tǒng)采用頭部移動(dòng)和NFC控制，解放四肢，可幫助無臂殘疾人實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦光標(biāo)的控制，使其可利用電腦進(jìn)行網(wǎng)上沖浪、查閱資料、創(chuàng)業(yè)等，很大程度上的豐富了無臂殘疾人和高位截癱者的日常生活。并且，系統(tǒng)體積小，使用便捷，方便攜帶。
[0043]2.利用NFC近場(chǎng)通訊技術(shù)，控制光標(biāo)的“左鍵”、“右鍵”、“雙擊”等功能，使用便捷、靈魂、準(zhǔn)確。
[0044]3.利用Vi suaI bas i c編寫的VB電器控制上位機(jī)，結(jié)合紅外模塊可實(shí)現(xiàn)語音和上位機(jī)對(duì)空調(diào)、電視、點(diǎn)燈等常用電器的靈活控制，更大程度上的解決殘疾人的生活問題。
[0045]4.利用visual basic編寫的VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)，利用相關(guān)函數(shù)可將光標(biāo)限制于小窗口內(nèi)移動(dòng)，避免瀏覽文檔和網(wǎng)頁時(shí)身體部位移動(dòng)過度勞累。
【附圖說明】
[0046]圖1是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0047]圖2是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)的工作流程圖。
[0048]圖3是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)的NFC近場(chǎng)通訊模塊的工作流程圖。
[0049]圖4是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)的紅外線發(fā)射傳感器模塊的工作流程圖。
[0050]圖5是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于無線鼠標(biāo)的智能助殘系統(tǒng)的VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)界面圖。
[0051]圖6是本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于無線鼠標(biāo)的智能助殘系統(tǒng)的VB電器控制上位機(jī)界面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0053]實(shí)施例1。
[0054]參照附圖1。一種基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，包括主控制器模塊、重力傳感器模塊、紅外線發(fā)射傳感器模塊、NFC近場(chǎng)通信模塊、無線藍(lán)牙模塊、電源模塊、VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī)。其中，無線藍(lán)牙模塊由主模塊、從模塊和USB轉(zhuǎn)接口構(gòu)成，NFC近場(chǎng)通信模塊由NFC讀卡器和NFC指令標(biāo)簽構(gòu)成，NFC指令標(biāo)簽自成一體，主控制器模塊分別與重力傳感器模塊、NFC讀卡器、紅外線發(fā)射傳感器模塊、無線藍(lán)牙模塊的主模塊相連，無線藍(lán)牙模塊的從模塊與USB轉(zhuǎn)接口相連，與由VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī)進(jìn)行無線信息傳輸和交換。系統(tǒng)利用重力傳感器模塊采集殘疾人身體某部位的移動(dòng)信息和NFC讀卡器感應(yīng)相應(yīng)NFC指令標(biāo)簽，將其信息傳送至主控制器模塊進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算和處理，再經(jīng)無線藍(lán)牙模塊傳輸至VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光標(biāo)移動(dòng)、系統(tǒng)的開始和停止、光標(biāo)的單擊和雙擊等功能的控制;而后，以鼠標(biāo)功能為核心進(jìn)行擴(kuò)展，結(jié)合紅外線發(fā)射傳感器模塊和VB電器控制上位機(jī)，利用光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面中的相關(guān)指令，經(jīng)藍(lán)牙模塊將指令傳送至主控制器模塊，控制紅外線發(fā)射傳感器模塊發(fā)射指令對(duì)應(yīng)的紅外線碼，與電器進(jìn)行紅外通訊。
[0055]實(shí)施例2。
[0056]參照附圖2。系統(tǒng)工作時(shí)，首先利用身體某部位控制系統(tǒng)的NFC近場(chǎng)通訊模塊的NFC讀卡器感應(yīng)“開始” NFC指令標(biāo)簽，而后主控制器模塊讀取“開始”指令，系統(tǒng)自動(dòng)上電，無線藍(lán)牙模塊自動(dòng)配對(duì)并自動(dòng)設(shè)置為自動(dòng)連接工作模式，配對(duì)成功后，鼠標(biāo)進(jìn)入標(biāo)志位，若身體部位帶動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)部重力傳感器模塊感應(yīng)到身體部位移動(dòng)并采集身體部位的移動(dòng)位置信息和速度信息，將其轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)傳送至主控制器模塊，主控制器模塊對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算和處理，進(jìn)而通過無線藍(lán)牙模塊傳送至電腦上的VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)，控制光標(biāo)移動(dòng)，解決了無臂殘疾人無法移動(dòng)光標(biāo)的問題，若NFC近場(chǎng)通訊模塊的NFC讀卡器感應(yīng)到相關(guān)光標(biāo)控制指令，例如“左鍵”、“右鍵”、“雙擊”等，則經(jīng)主控制器模塊讀取有效指令，通過無線藍(lán)牙模塊傳送至電腦上的VB鼠標(biāo)上位機(jī)，解決了殘疾人無法單擊和雙擊鼠標(biāo)的問題，使殘疾人能夠使用電腦進(jìn)行網(wǎng)上沖浪、工作、娛樂等，豐富其日常生活;若殘疾人控制光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面，VB電器控制上位機(jī)則通過無線藍(lán)牙模塊向主控制器模塊發(fā)送電器控制指令，紅外線發(fā)射傳感器模塊一旦檢測(cè)到上位機(jī)或者語音控制家電指令，即選中相應(yīng)電器進(jìn)行控制，使無臂殘疾人依托電腦操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電器的靈活操作，讓電腦替代雙手，在無人照料的情況下幫助無臂殘疾人解決很多基本的生活問題;若要整個(gè)系統(tǒng)停止工作，則控制NFC讀卡器感應(yīng)“停止” NFC指令標(biāo)簽，而后鼠標(biāo)退出標(biāo)志位，系統(tǒng)自動(dòng)斷電，VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī)自動(dòng)退出，各模塊停止采集信息，系統(tǒng)斷電，停止工作。
[0057]作為本發(fā)明的改進(jìn)，系統(tǒng)增加了可充電USB口，使該系統(tǒng)不但可以使用電池供電，還可以充電，使系統(tǒng)在電池沒電的情況下仍可以正常使用。
[0058]實(shí)施例3。
[0059]參照附圖3。所述的NFC近場(chǎng)通訊模塊，包括NFC讀卡器和NFC指令標(biāo)簽。首先，利用NFC標(biāo)簽助手，向已經(jīng)格式化的NFC標(biāo)簽中寫入新的指令，例如“開始”、“停止”、“左鍵”、“右鍵”、“雙擊”等，制作NFC單功能標(biāo)簽，并將所有的標(biāo)簽集成到一張卡片上，各自間距10cm。一旦NFC讀卡器感應(yīng)到“開始”指令標(biāo)簽，主控制器模塊讀入“開始”指令，系統(tǒng)自動(dòng)上電，整個(gè)系統(tǒng)開始工作，若在對(duì)光標(biāo)的控制過程中，需要實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的左鍵、右鍵、雙擊等功能，則可利用身體部位控制NFC讀卡器感應(yīng)相應(yīng)的NFC標(biāo)簽;若需關(guān)閉系統(tǒng)，則控制NFC讀卡器讀取“停止”指令即可，系統(tǒng)自動(dòng)斷電，VB電器控制上位機(jī)和VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)自動(dòng)退出，整個(gè)系統(tǒng)停止工作。
[0060]實(shí)施例4。
[0061]參照附圖4。所述的紅外線發(fā)射傳感器模塊，可通過對(duì)主控制器模塊進(jìn)行編程控制紅外線發(fā)射傳感器發(fā)射出相應(yīng)的調(diào)制信號(hào)，以便紅外線接收傳感器能接收到，從而實(shí)現(xiàn)紅外無線通訊。對(duì)于電視，先獲取機(jī)頂盒遙控的紅外發(fā)射碼，同時(shí)利用紅外發(fā)線射傳感器模塊發(fā)射相同的紅外碼對(duì)機(jī)頂盒進(jìn)行控制;對(duì)于空調(diào)，先獲取空調(diào)原始的紅外控制碼，再通過紅外線發(fā)射傳感器模塊發(fā)射相應(yīng)的紅外碼對(duì)其進(jìn)行控制;對(duì)于電燈，將繼電器模塊的AC端接到零線開關(guān)上，利用紅外線發(fā)射傳感器模塊發(fā)射兩種不同的紅外碼控制其高低電平來實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)燈的控制；而對(duì)于Arduino兼容紅外線發(fā)射傳感器的控制，利用VB電器控制上位機(jī)和主控制器模塊實(shí)現(xiàn)，若控制光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面中的“電視”指令，紅外線發(fā)射傳感器則選中電視發(fā)射紅外調(diào)制碼，將系統(tǒng)置于電視的有效遙控范圍內(nèi)，可進(jìn)一步點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面的所需指令對(duì)電視進(jìn)行相關(guān)控制。對(duì)于其他可與紅外線發(fā)射模塊進(jìn)行通信的電器，可使用類似的操作進(jìn)行控制。
[0062]實(shí)施例5。
[0063]參照附圖5。在系統(tǒng)使用的過程中，由于殘疾人身體某部位的所有移動(dòng)，均影響光標(biāo)的移動(dòng)，并且長期的移動(dòng)控制會(huì)使身體某部位感到勞累。所以，作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，利用NFC近場(chǎng)通信模塊控制系統(tǒng)的停止工作和開始工作，即控制身體某部位移動(dòng)是否有效控制光標(biāo)移動(dòng)，并且利用Visual Basic語言編寫VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)，利用MSComm控件將該鼠標(biāo)的功能統(tǒng)一在一個(gè)細(xì)小的窗口下，且窗口里面包含了瀏覽文檔、網(wǎng)頁等該有的功能，甚至是調(diào)用鍵盤，進(jìn)而減少了身體部位的運(yùn)動(dòng)，極大的方便了操作，更加符合人性化的需求；同時(shí)，引用豐富的API函數(shù)庫來控$ijWindowS下的鼠標(biāo)移動(dòng)，由主芯片返回的數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的操作和處理，靈活控制光標(biāo)的移動(dòng)。需要注意的是，一旦系統(tǒng)開始工作，VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)同時(shí)自動(dòng)打開，VB鼠標(biāo)上位機(jī)可自動(dòng)識(shí)別有效COM 口，與藍(lán)牙模塊進(jìn)行信息交換。
[0064]實(shí)施例6。
[0065]參照附圖5。為了方便殘疾人實(shí)現(xiàn)對(duì)常用電器的控制，利用VisualBasic語言編寫VB電器控制上位機(jī)。例如，若殘疾人想要切換到電視的65頻道，首先控制光標(biāo)點(diǎn)擊上位機(jī)的“電視”指令，選擇電器中的空調(diào)進(jìn)行控制，而后利用身體某部位將系統(tǒng)置于電視的有效遙控范圍內(nèi)，利用光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)界面中的“6” + “5”指令，控制紅外發(fā)射器模塊發(fā)射對(duì)應(yīng)紅外線碼，與電視進(jìn)行通信，將電視頻道切換到65頻道。另外，還可利用紅外發(fā)射器模塊控制空調(diào)或電燈，可以任意調(diào)節(jié)空調(diào)溫度或風(fēng)向、電燈的開和關(guān)。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使無臂殘疾人可依托電腦操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電器的靈活操作，讓電腦替代雙手，在無人照料的情況下幫助無臂殘疾人解決很多基本的生活問題。需要注意的是，與VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)相同，在系統(tǒng)開始工作后，VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)自動(dòng)打開，VB鼠標(biāo)上位機(jī)可自動(dòng)識(shí)別有效COM口，與藍(lán)牙模塊進(jìn)行信息交換。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，其特征是包括主控制器模塊、重力傳感器模塊、紅外線發(fā)射傳感器模塊、NFC近場(chǎng)通信模塊、無線藍(lán)牙模塊、電源模塊、VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)和VB電器控制上位機(jī);其中，無線藍(lán)牙模塊由主模塊、從模塊和USB轉(zhuǎn)接口構(gòu)成，NFC近場(chǎng)通信模塊由NFC讀卡器和NFC指令標(biāo)簽構(gòu)成，NFC指令標(biāo)簽自成一體，主控制器模塊分別與重力傳感器模塊、NFC讀卡器、紅外線發(fā)射傳感器模塊、無線藍(lán)牙模塊的主模塊相連，無線藍(lán)牙模塊的從模塊與USB轉(zhuǎn)接口相連，與VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)以及VB電器控制上位機(jī)進(jìn)行無線通?目; 所述的主控制器模塊，包括開源硬件系列的Arduino pro mini控制器及其外部電路；其模擬信號(hào)輸入端與重力傳感器模塊SDL、SDA引腳相連，數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端與NFC讀卡器相連，PffM輸出的數(shù)字輸入/輸出端與紅外線發(fā)射傳感器模塊的SIG信號(hào)輸入端相連，信號(hào)接收端RXD與信號(hào)發(fā)送端TXD分別與重力傳感器模塊、紅外線發(fā)射傳感器模塊、藍(lán)牙模塊的主模塊的信號(hào)發(fā)送引腳TXD和信號(hào)接收引腳RXD相連，與各模塊進(jìn)行信息交換； 所述的重力傳感器模塊，包括重力加速度陀螺儀傳感器MPU6050及其外部電路，MPU6050通過SDL、SDA與Arduino pro mini控制器的模擬信號(hào)輸入端相連，進(jìn)行I2C通信； 所述的NFC近場(chǎng)通信模塊模塊，包括NFC讀卡器和NFC指令標(biāo)簽兩部分，NFC讀卡器與Arduino pro mini控制器的數(shù)字信號(hào)輸入端相連，并將所有的NFC標(biāo)簽保存一定距離集成在一張貼板上； 所述的紅外線發(fā)射傳感器模塊，包括與Arduino兼容的紅外發(fā)射傳感器;Arduino兼容紅外發(fā)射傳感器通過SIG信號(hào)輸入端與Arduino pro mini控制器的模擬端口相連進(jìn)行通?目; 所述的藍(lán)牙模塊，包括HC-05主模塊、從模塊和USB轉(zhuǎn)接口，無線藍(lán)牙模塊的主模塊信號(hào)接收引腳RXD和信號(hào)發(fā)送引腳TXD分別與Arduino pro mini控制器的信號(hào)接收端TXD和信號(hào)接收端RXD相連，與其進(jìn)行信息交換;從模塊的信號(hào)接收引腳RXD和信號(hào)發(fā)送引腳TXD分別與USB轉(zhuǎn)接口的信號(hào)發(fā)送端TXD和信號(hào)接收端RXD相連，經(jīng)USB接口與電腦相連，與電腦上的VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)以及VB電器控制上位機(jī)進(jìn)行信息交換；主從模塊分別通過VCC、GND端口與Arduino pro mini控制器和USB轉(zhuǎn)接口的VCC、GND相連進(jìn)行供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，其特征是NFC近場(chǎng)通信模塊為MLX90312。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，其特征是所述的USB轉(zhuǎn)接口為CP2102USB轉(zhuǎn)UART數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)具有USB充電接口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，其特征是所述的電源模塊由變壓器、穩(wěn)壓限流電路、USB充電接口和電池四部分組成，輸出電壓和電流為5V和1.5A，為該系統(tǒng)供電或充電。6.權(quán)利要求1所述的基于無線鼠標(biāo)的NFC智能助殘系統(tǒng)，其特征是工作流程按如下步驟: S101:系統(tǒng)開始，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S102; S102: NFC讀卡器是否感應(yīng)到“開始” NFC標(biāo)簽，是，跳轉(zhuǎn)到S103，否則返回S102 ； S103:系統(tǒng)自動(dòng)上電開始工作，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S104 ； S104:設(shè)置藍(lán)牙工作模式，自動(dòng)打開VB電器控制上位機(jī)和VB鼠標(biāo)控制上位機(jī)并選擇正確的COM口，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S105、S107; S105:重力傳感器模塊是否采集到移動(dòng)信息，是，跳轉(zhuǎn)到S106，否則，返回S105; S106:控制光標(biāo)移動(dòng)，跳轉(zhuǎn)到S109 ； S107:NFC讀卡器是否感應(yīng)到“左鍵”、“右鍵”、“雙擊”NFC標(biāo)簽，是，跳轉(zhuǎn)到S108，否則，返回S107; 5108:控制光標(biāo)單擊或雙擊，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S109 ； 5109:是否控制光標(biāo)點(diǎn)擊VB電器控制上位機(jī)，是，跳轉(zhuǎn)到SI 10，否則，返回到S109 ； S110:主控制器模塊是否檢測(cè)到電器控制指令，是，跳轉(zhuǎn)到Slll，否則，返回到S109; S111:利用紅外線發(fā)射傳感器模塊控制電器，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S112; SI 12:NFC讀卡器是否感應(yīng)到“停止”NFC指令標(biāo)簽，是，跳轉(zhuǎn)到SI 13，否則，同時(shí)跳轉(zhuǎn)到S105、S107; SI 13:系統(tǒng)結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK105867250SQ201610344962
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】秦丹, 王玉皞, 曾維鋆, 廖慶洪, 吳岳峰, 羅雨桑, 鐘奇嵐, 黃云
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)