[发明专利]一种基于加速度计和陀螺仪传感器的无线英文文本输入系统

摘要

本发明涉及一种基于加速度计和陀螺仪传感器的无线英文文本输入系统，属于输入设备技术领域。本发明主控芯片与MPU6050芯片相连接并使用MPU6050芯片的DMP功能将采集的加速度信号和陀螺仪信号进行融合处理，取得四元数进行姿态角解算；无线模块发射器与主控芯片连接，负责姿态角和按键信息的传送；无线模块接收器负责接收姿态角和按键信息，通过无线模块接收器发送给数据处理模块解析姿态角和按键数据，数据处理模块根据获取的姿态角和按键信息用于识别和确认当前选中的为虚拟键盘中的哪个按键。本发明减少了按键的数量和按动按键的次数，提高了字母输入的效率。

主权项

1.一种基于加速度计和陀螺仪传感器的无线英文文本输入系统，其特征在于：包括采集模块(4)、无线传输模块(7)和数据处理模块(8)；所述采集模块(4)由按键单元(1)、MPU6050芯片(2)和主控芯片(3)组成，其中MPU6050芯片(2)为一个集成了3轴MEMS陀螺仪、3轴MEMS加速度计以及一个可扩展的数字运动处理器DMP的MPU6050芯片；所述无线传输模块(7)包括一个无线模块发射器(5)和一个无线模块接收器(6)；所述按键单元(1)包括一个轻触开关，其连接至主控芯片(3)负责实现确认选中虚拟键盘中按键的功能，主控芯片(3)通过数字I2C接口与MPU6050芯片(2)相连接并使用MPU6050芯片(2)的DMP功能将采集的加速度信号和陀螺仪信号进行融合处理，取得四元数进行姿态角解算；无线模块发射器(5)通过USART接口与主控芯片(3)连接，负责姿态角和按键信息的传送；无线模块接收器(6)与数据处理模块(8)集成在一个智能电视机顶盒装置内，无线模块接收器(6)负责接收姿态角和按键信息，通过无线模块接收器(6)发送给数据处理模块(8)解析姿态角和按键数据，数据处理模块(8)根据获取的姿态角和按键信息用于识别和确认当前选中的为虚拟键盘中的哪个按键；所述用于识别和确认当前选中的为虚拟键盘中的哪个按键的具体步骤如下：步骤1：获取当前选中的列号：取得姿态角中的横滚角则虚拟键盘当前选中的列号R由公式：计算得出；其中，表示位于(‑120°/j,120°/j)范围时确定的列号；如果当前的角度大于等于60°，数据处理模块(8)将当前的角度矫正为59°；如果当前的角度小于等于‑60°，数据处理模块(8)将当前的角度矫正为‑59°；j表示当前虚拟键盘的列数总和；步骤2：获取当前选中的层号：取出姿态角中的俯仰角θ：当θ的角度由大于等于45°改变为小于45°，则当前选中的层号L加一；当θ的角度由大于等于45°改变为小于45°且上次选中的层号L为第i层，则当前选中的层号L改变为第一层；当θ的角度由小于等于‑45°改变为大于‑45°，则当前选中的层号L减一；当θ的角度由小于等于‑45°改变为大于‑45°且上次选中的层号L为第一层，则当前选中的层号L为第i层；其中，i表示当前虚拟键盘的层数总和；步骤3：获取轻触开关按键信息：根据列号R和层号L确认当前选中的按键，如果按键单元(1)的轻触开关被按下则确认执行当前选中按键的操作：如果当前选中的为英文字符或标点符号按键则输出该字符，如果当前选中的按键为空格键则在原有输出字符的基础上插入一个空格符，如果当前选中的按键为删除键则删除上一次输出的字符；其中，所述主控芯片使用MPU6050的DMP功能取得四元数进行姿态解算的算法如下：1)设MPU6050的DMP输出的四元数为q＝[w x y z]T；2)由于MPU6050取得的四元数为q30格式，也就是浮点数放大了2的30次方倍，在换算成姿态角之前必须先将其进行还原，即除以2的30次方倍，还原后的四元数为q0＝[w0 x0 y0 z0]T；其中3)设所计算的姿态角为其中θ为俯仰角，为横滚角，四元数到姿态角之间的转换公式为：