带切换装置的USB设备.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103885914 A (43)申请公布日 2014.06.25 CN 103885914 A (21)申请号 201410135630.X (22)申请日 2014.04.04 G06F 13/38(2006.01) G06F 9/445(2006.01) (71)申请人 中国电子科技集团公司第二十四研 究所 地址 400060 重庆市南岸区南坪花园路 14 号 (72)发明人 朱正 (74)专利代理机构 北京一格知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11316 代理人 刘佳 (54) 发明名称 带切换装置的 USB 设备 (57) 摘要 本发明提供了一种带切换装。

2、置的 USB 设备， 包括 ： 外壳、 USB 插头、 主控制器大容量存储器、 手 势传感器及传感控制器， 所述手势传感器与传感 控制器电连接， 所述传感控制器还与大容量存储 器及USB插头电连接， 所述USB插头还用于为传感 控制器提供工作电压， 所述传感控制器用于接收 来自手势传感器的感测信号并输出对应的控制信 号至大容量存储器以对应控制大容量存储器的可 写入状态。上述带切换装置的 USB 设备可实现工 作状态的切换。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 。

3、(10)申请公布号 CN 103885914 A CN 103885914 A 1/1 页 2 1. 一种带切换装置的 USB 设备， 包括 ： 外壳、 USB 插头、 主控制器及大容量存储器， 所 述 USB 插头、 主控制器及大容量存储器均设置于外壳内， 且所述 USB 插头的部分伸出外壳， 所述主控制器与 USB 插头及大容量存储器电连接， 所述 USB 插头用于与电子设备的 USB 接 口相连， 以为主控制器提供工作电压， 所述主控制器用于控制大容量存储器与电子设备之 间的数据传输， 其特征在于 ： 所述带切换装置的 USB 设备还包括手势传感器及传感控制器， 所述手势传感器与传感控制。

4、器电连接， 所述传感控制器还与大容量存储器及 USB 插头电连 接， 所述 USB 插头还用于为传感控制器提供工作电压， 所述传感控制器用于接收来自手势 传感器的感测信号并输出对应的控制信号至大容量存储器以对应控制大容量存储器的可 写入状态。 2.如权利要求1所述的带切换装置的USB设备， 其特征在于 ： 所述带切换装置的USB设 备还包括指示灯， 所述指示灯与传感控制器电连接， 所述传感控制器还用于根据所接收的 来自手势传感器的感测信号输出对应的控制信号至指示灯以对应控制指示灯的工作状态。 3. 如权利要求 1 所述的带切换装置的 USB 设备， 其特征在于 ： 所述手势传感器为光敏 传感器。

5、或压敏传感器。 4. 如权利要求 1 所述的带切换装置的 USB 设备， 其特征在于 ： 所述手势传感器为电容 感应式传感器 ； 所述传感控制器、 主控制器和大容量存储器集成在芯片上， 所述 USB 插头的 接地引脚接地， 两个数据引脚分别对应与芯片的两个数据引脚相连， 所述 USB 插头的电源 引脚通过电阻与指示灯的第一端相连， 所述指示灯的第二端与芯片的 IO 引脚 RA3 相连， 所 述芯片的IO引脚RA0与电容感应式传感器相连， 所述芯片的接地引脚接地， 电源引脚与USB 插头的电源引脚相连， 所述芯片的编程使能引脚与连接器的第一引脚相连， 所述连接器的 第二引脚与芯片的电源引脚相连，。

6、 所述连接器的第三引脚与芯片的接地引脚相连， 所述连 接器的第四引脚与芯片的串行数据引脚相连， 所述连接器的第五引脚与芯片的串行时钟引 脚相连 ； 所述连接器用于与烧录器相连。 5. 如权利要求 4 所述的带切换装置的 USB 设备， 其特征在于 ： 所述芯片的型号为 PIC18F25K50。 6. 如权利要求 4 所述的带切换装置的 USB 设备， 其特征在于 ： 所述电容感应式传感器 为 1cm1cm 的铜片。 7. 如权利要求 4 所述的带切换装置的 USB 设备， 其特征在于 ： 所述电容感应式传感器 贴合于外壳的内壁设置。 8. 如权利要求 4 所述的带切换装置的 USB 设备， 其。

7、特征在于 ： 所述指示灯为发光二极 管， 所述发光二极管的阳极为指示灯的第一端， 所述发光二极管的阴极为指示灯的第二端。 9. 如权利要求 1 所述的带切换装置的 USB 设备， 其特征在于 ： 所述主控制器、 大容量存 储器及传感控制器均设置于 PCB 板上。 10. 如权利要求 1 所述的带切换装置的 USB 设备， 其特征在于 ： 所述带切换装置的 USB 设备还包括 PCB 板固定支架， 用于将 PCB 板固定于外壳内部。 权 利 要 求 书 CN 103885914 A 2 1/4 页 3 带切换装置的 USB 设备 技术领域 0001 本发明涉及一种 USB 设备， 特别涉及一种带。

8、切换装置的 USB 设备。 背景技术 0002 USB 闪存盘 （U 盘） 作为一种常见的 USB 插入设备， 按是否具有写保护功能可分为 写保护 U 盘和普通 U 盘， 写保护 U 盘相比普通 U 盘具有更强的防病毒、 防误操作特性， 但目 前的写保护 U 盘一般是采用一个机械开关来实现保护模式和普通模式的切换， 操作不便且 寿命有限。 发明内容 0003 鉴于以上内容， 有必要提供一种不利用机械开关来实现保护模式和普通模式切换 的 USB 设备。 0004 本发明所提供的一种带切换装置的 USB 设备， 包括 ： 外壳、 USB 插头、 主控制器及大 容量存储器， 所述 USB 插头、 主。

9、控制器及大容量存储器均设置于外壳内， 且所述 USB 插头的 部分伸出外壳， 所述主控制器与 USB 插头及大容量存储器电连接， 所述 USB 插头用于与电 子设备的 USB 接口相连， 以为主控制器提供工作电压， 所述主控制器用于控制大容量存储 器与电子设备之间的数据传输 ； 所述带切换装置的 USB 设备还包括手势传感器及传感控制 器， 所述手势传感器与传感控制器电连接， 所述传感控制器还与大容量存储器及 USB 插头 电连接， 所述 USB 插头还用于为传感控制器提供工作电压， 所述传感控制器用于接收来自 手势传感器的感测信号并输出对应的控制信号至大容量存储器以对应控制大容量存储器 的可。

10、写入状态。 0005 其中， 所述带切换装置的 USB 设备还包括指示灯， 所述指示灯与传感控制器电连 接， 所述传感控制器还用于根据所接收的来自手势传感器的感测信号输出对应的控制信号 至指示灯以对应控制指示灯的工作状态。 0006 其中， 所述手势传感器为光敏传感器或压敏传感器。 0007 其中， 所述手势传感器为电容感应式传感器 ； 所述传感控制器、 主控制器和大容量 存储器集成在芯片上， 所述 USB 插头的接地引脚接地， 两个数据引脚分别对应与芯片的两 个数据引脚相连， 所述 USB 插头的电源引脚通过电阻与指示灯的第一端相连， 所述指示灯 的第二端与芯片的 IO 引脚 RA3 相连，。

11、 所述芯片的 IO 引脚 RA0 与电容感应式传感器相连， 所 述芯片的接地引脚接地， 电源引脚与 USB 插头的电源引脚相连， 所述芯片的编程使能引脚 与连接器的第一引脚相连， 所述连接器的第二引脚与芯片的电源引脚相连， 所述连接器的 第三引脚与芯片的接地引脚相连， 所述连接器的第四引脚与芯片的串行数据引脚相连， 所 述连接器的第五引脚与芯片的串行时钟引脚相连 ； 所述连接器用于与烧录器相连。 0008 其中， 所述芯片的型号为 PIC18F25K50。 0009 其中， 所述电容感应式传感器为 1cm1cm 的铜片。 0010 其中， 所述电容感应式传感器贴合于外壳的内壁设置。 说 明 书。

12、 CN 103885914 A 3 2/4 页 4 0011 其中， 所述指示灯为发光二极管， 所述发光二极管的阳极为指示灯的第一端， 所述 发光二极管的阴极为指示灯的第二端。 0012 其中， 所述主控制器、 大容量存储器及传感控制器均设置于 PCB 板上。 0013 其中， 所述带切换装置的 USB 设备还包括 PCB 板固定支架， 用于将 PCB 板固定于外 壳内部。 0014 上述带切换装置的 USB 设备在使用时 ： 使用者平握和侧握带切换装置的 USB 设备 的外壳时， 所述传感器控制器可通过检测感测信号来判断出人手是以何种方式握住带切换 装置的 USB 设备的外壳了， 同时根据判。

13、断结果对应控制带切换装置的 USB 设备的工作模式 以及指示灯的工作状态， 即在不通过机械开关的条件下实现了对带切换装置的 USB 设备的 工作模式的切换。 附图说明 0015 图 1 是本发明带切换装置的 USB 设备的较佳实施方式的原理图。 0016 图 2 及图 3 是图 1 中带切换装置的 USB 设备的电路图。 0017 图 4 及图 5 是图 1 中带切换装置的 USB 设备的结构示意图。 具体实施方式 0018 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明。

14、中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0019 应当理解的是， 虽然此处可以使用 “第一” 、“第二” 等术语来描述各种元件， 但是这 些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此， 下 文所讨论的 “第一” 元件也可以被称为 “第二” 元件而不偏离本发明的教导。应当理解的是， 当提及一元件 “连接” 或者 “联接” 到另一元件时， 其可以直接地连接或直接地联接到另一 元件或者也可以存在中间元件。相反地， 当提及一元件 “直接地连接” 或 “直接地联接” 到 另一元件时， 则不存在中间元件。。

15、 0020 在此使用的术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限 定。如此处所使用的， 除非上下文另外清楚地指出， 则单数形式意图也包括复数形式。 0021 应当进一步理解的是， 当在本说明书中使用术语 “包括” 和 / 或 “包括有” 时， 这些 术语指明了所述特征、 整体、 步骤、 操作、 元件和 / 或部件的存在， 但是也不排除一个以上其 他特征、 整体、 步骤、 操作、 元件、 部件和 / 或其群组的存在和 / 或附加。 0022 请参阅图 1， 本发明带切换装置的 USB 设备的较佳实施方式以一 USB 闪存盘为例 进行说明。所述 USB 闪存盘包括外壳 1、 USB。

16、 插头 2、 手势传感器 3、 传感控制器 5、 主控制器 6、 大容量存储器 7 以及指示灯 8。所述 USB 插头 2、 手势传感器 3、 传感控制器 5、 主控制器 6 及大容量存储器 7 均设置于外壳 1 内部， 且所述 USB 插头 2 的部分伸出所述外壳 1。所述 手势传感器 3 贴合于外壳 1 的内壁设置。所述传感控制器 5 与手势传感器 3 及主控制器 6 均电连接， 所述主控制器 6 还与大容量存储器 7 及 USB 插头 2 均电连接。所述 USB 插头 2 还与传感控制器 5 电连接， 以为传感控制器 5 提供工作电压。所述指示灯 8 与传感控制器 说 明 书 CN 10。

17、3885914 A 4 3/4 页 5 5 电连接， 以接收来自传感控制器 5 的信号。 0023 本实施方式中， 所述 USB 插头 2、 主控制器 6 及大容量存储器 7 均与现有的 U 盘相 同， 其中所述 USB 插头 2 用于与电脑或其他设备上的 USB 接口相连， 所述主控制器 6 用于控 制大容量存储器 7 与电脑或其他设备之间的数据传输。所述手势传感器 3 用于感测用户的 手势， 并将感测到的信号传输至传感控制器 5， 所述传感控制器 5 根据所接收的感测信号输 出对应的控制信号至指示灯8及大容量存储器7， 以提示用户此时所述U盘的状态及对应控 制大容量存储器 7 的可写入状态。

18、。 0024 本发明中， 所述手势传感器 3 可以是光敏、 压敏、 电容感应式等， 其中电容感应式 是最简单的， 并具有不用裸露、 不直接接触人体的优点， 因此， 本实施例采用了电容感应式 传感器， 当然， 其他实施方式中亦可采用另外的传感器， 在此不再赘述。 0025 请进一步参考图 2 及图 3 所示， 其示出了所述 USB 闪存盘的内部电路图。本实施 方式中， 所述传感控制器 5、 主控制器 6 和大容量存储器 7 集成到一颗芯片 U1 上， 型号为 PIC18F25K50。所述 USB 插头 2 的接地引脚 GND 接地， 数据引脚 D+ 和 D- 分别对应与芯片 U1 的数据引脚 D。

19、+ 和 D- 相连， 电源引脚 +5V 通过电阻 R1 与指示灯 D1 （本实施方式中所述指示 灯 2 为发光二极管 D1） 的阳极相连， 所述发光二极管 D1 的阴极与芯片 U1 的 IO 引脚 RA3 相 连。 0026 所述芯片U1的IO引脚RA0与电容感应式传感器U2相连， 所述芯片U1的接地引脚 VSS 接地， 电源引脚 VDD 与 USB 插头的电源引脚 +5V 相连， 编程使能引脚 VPP 与连接器 J1 的 引脚 P1 相连， 所述连接器 J1 的引脚 P2 与芯片 U2 的电源引脚 VDD 相连， 所述连接器 J1 的 引脚 P3 与芯片 U2 的接地引脚 VSS 相连， 所。

20、述连接器 J1 的引脚 P4 与芯片 U1 的串行数据引 脚 PGD 相连， 所述连接器 J1 的引脚 P5 与芯片 U1 的串行时钟引脚 PGC 相连。本发明中， 所 述连接器 J1 用于与烧录器相连， 以向芯片 U1 内烧录程序。所述芯片 U1 的其他引脚空置。 0027 本实施方式中， 所述电容感应式传感器 U2 为 1cm1cm 的铜片， 该铜片可由 PCB 板 的表层敷铜区实现 （其中PCB板为两层板， 板材为FR4， 板厚为2mm， 铜厚为1oz） ， 并通过芯片 U2 的 IO 引脚 RA0 对该铜片施加持续的 “充电 - 放电” 电流， 这就构成了一个电容式感应电 极。 002。

21、8 更进一步的， 上述芯片 U1 及外围电路设置于 PCB 板 10 上。为了便于说明， 图 4 中 所示的 USB 闪存盘将 USB 插头 2 和电容式传感器 U2 同时放置在了 PCB 板 10 上， 在实际使 用可以采用其它设计， 例如， 可以采用普通的金属 USB 插头替代 PCB 板的 USB 插头。请参见 图 5， 为了使得 PCB 板 10 能更好的固定在外壳 1 内， 所述 USB 闪存盘还包括 PCB 板固定支架 11， 所述 PCB 板固定支架 11 用于固定 PCB 板 10。 0029 根据电容感应原理， 电容感应式传感器和人手间距离越近灵敏度越高， 所以电容 感应式传。

22、感器应该紧贴外壳 1 的内侧， 同时外壳 1 的厚度不得大于 1mm， 越薄越好。同时该 距离不得因为 PCB 板 10 松动而改变， 必要时可以采用粘合、 焊接、 固定支架等方式来固定 PCB 板 10。 0030 下面将对上述 USB 闪存盘的工作原理进行说明 ： 0031 使用时， 和普通 U 盘无异， 当将所述 USB 闪存盘插入电脑等其他电子设备的 USB 接 口时， 使用者的手必定会握住所述 USB 闪存盘的外壳 1， 区别只是以何种姿势握住。当使用 者的手以平握和侧握时会有不同的电容特性。当使用者平握 USB 闪存盘的外壳 1 时， 由于 说 明 书 CN 103885914 A。

23、 5 4/4 页 6 人手与铜片 （电容感应式传感器） 重合面积最大， 电容感应式传感器显现出较大的电容值 ； 同理， 侧握时由于人手与铜片重合面积最小， 电容值也较小。所述芯片 U1 通过检测电容值 的大小就可以判断出人手是以何种方式握住 USB 闪存盘的外壳 1 了， 同时根据判断结果对 应控制 USB 闪存盘的工作模式以及 LED 指示灯的工作状态。比如， 当判断出平握时 USB 闪 存盘以写保护模式启动， 即控制大容量存储器 7 为写保护状态， 同时 LED 指示灯 D1 被点亮 ； 当判断出侧握时USB闪存盘以正常模式启动， 即控制大容量存储器7可被写入数据， 同时不 点亮LED指示灯D1。 至于电容检测算法和功能切换是靠芯片U1内的固件完成， 这是成熟技 术不再赘述。 0032 以上所述并不用于限制本发明， 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种 改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发 明权利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 说 明 书 CN 103885914 A 6 1/2 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103885914 A 7 2/2 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103885914 A 8 。