另类鼠标系统

宁波市效实中学 谢轶伦 指导教师 王军法 李政

另类鼠标系统

宁波市效实中学 谢轶伦 指导教师 王军法 李政

计算机在我们的日常生活中已不可或缺。鼠标和计算机本是黄金搭档，二者很难分离。然而一些四肢瘫痪或高位截瘫的残障人士，却因没有能力用手操控鼠标而影响了计算机的使用。我想为残障人士设计一种能够代替鼠标，方便操作电脑的辅助工具——声控鼠标系统。

声控鼠标，顾名思义就是一种用声音操控的另类鼠标。之所以说它另类，是因为它不同传统的鼠标——不是用手进行操作的，而是通过使用者的头部动作和嘴巴发声操作的。声控鼠标大致可以分为两部分，分别是接受部分和数据处理、发送部分。接收部分就是麦克风和高频摄像头，主要负责声音的判断和对使用者头部动作的解析。而数据处理、发送部分具体就是由一个Arduino单片机、USB拓展板和一个鼠标控制芯片组成，主要负责对模拟信号的处理和脉冲信号的输出。

整个系统由声控系统和动作跟踪系统构成。声控系统包括头盔上方的LED灯架和头盔左右两侧分别安装的两个麦克风。LED灯架用于给计算机发射动作信号。当头部有动作变化的时候，计算机将根据接收到的信号，移动鼠标箭头。两个麦克风则可将声波转换成电波，从而实现用声音信号来代替鼠标的左右键。实现单击和双击鼠标的操作方式非常简便，只需向麦克风吹气便可完成。吹一下是单击鼠标，连续吹两下就是双击；向左吹是控制左键，向右吹则是控制右键。

动作跟踪系统其实就是普通的摄像头。它主要用于检测LED灯架发出的红外光信号，感知头部位置及其移动方向。使用一般的摄像头时，要在摄像头前面用胶卷遮挡一部分可见光，以免接收到的环境光太强，干扰了红外光信号。但普通摄像头的画面刷新频率只有30fps，不能解析头部快速的移动，因此最好采用画面刷新频率在120fps的高频摄像头，它能更流畅地记录头部移动状态。配合图像捕捉软件，将LED所发出的红外光点的位置转换成为头部几何坐标，就可以识别出头部动作给出的指定方位了。同时，基于人性化原则，该产品还有诸如操作帮助、系统设置等许多辅助功能。

简而言之，就是您可以通过在电脑摄像头前面移动头部来实现鼠标光标的移动，通过声音来控制鼠标的左键和右键，从而代替需在鼠标和键盘上进行的大部分操作。

在这个声控鼠标系统的研发过程中，我不仅要详细了解普通鼠标的工作原理，而且还要熟练掌握电路制作，单片机编程等应用技术，因此，这次经历大大提升了我的电子操作技能，开拓了知识面。其实，我们生活中的每一个灵感都能变成不错的创新发明，关键在于我们有没有去在意它、发掘它。就像这款声控鼠标，它也是来源于生活中的灵感，然后我再通过力所能及的手段把它实现。

我们需要去创新，更需要把创新付诸实践。

【创新点】

·用声音来控制鼠标的操作。

·用两个麦克风替代鼠标的左右键。

·通过摄像头来识别头部的位置移动，从而控制鼠标光标的移动。

【教师点评】

小智慧创造大生活。我们要学会利用生活中看似平凡的东西，进行巧妙的组合，激发出不平凡的创意。发明创造不一定都是轰轰烈烈的，大多数情况下都是那些不经意间的灵感所迸发出来的火花。同学们要学会抓住生活中的点点滴滴，善于发现，勇于尝试，学会将脑海中的灵感碎片拼接起来。我相信，你们一定能在创新的大海中发现属于自己的新大陆。