一种可用于玩游戏的手柄及控制方法

技术领域

本发明涉及一种可用于玩游戏的手柄及控制方法，尤其涉及一种可以和体感游戏枪等游戏设备配合使用的游戏控制装置。

背景技术

随着技术的不断发展和生活水平的提高，具有体感游戏控制器的应用也越来越广泛，体感游戏控制装置，如体感游戏控制器能给人们带来更好的游戏体验及让人们更多的运动，有益人们的身体健康。目前的体感游戏手柄通常需单手操作，且通常是大拇指单手指操作，由于头戴头盔，无法看到按键，需要盲操作，因此通常只设置少量按键，避免误操作或者因为控制器某个平面范围内按键太多，需凭记忆短暂思考按键位置后再按下按键，或者依经验和手感不同摸到想按的按键后再按下按键，针对需实时响应的游戏，小面积上按键太多，操作太慢，也容易误操作，因此游戏体验感不好，太多物理按键已经不能适应VR等游戏场合。常规3D游戏都需要进行如电脑键盘控制的人物的脚向前、后、左、右走动方向控制，同时还需进行类似鼠标控制时游戏中人物的视角转动方向控制的功能，如人物视角上的游戏画面上的左、右转动视角控制，实现游戏中人物的转身操作。除此之外，还需进行特殊功能控制，如换弹夹、扔手雷、捡物品等，功能太多，手柄需设计的按键太多，不利于操作。常规结构的手柄一般全是按键，只能通过按的动作控制游戏，而常规结构的手柄只能单手操作，通过除大拇指外的4根手指和手掌握住手柄，只大拇指单手指按按键，无法实现一些需同时操作的动作，如最常用的向左前方走的同时需瞬时转换游戏中人物视角上的左右控制，实现转身。常规体感手柄通常操作方式是需拇指放开，重新按视角上的转弯按键，实现转身，针对游戏这种需要毫秒级延迟的场合，单手指按两次按键会产生几百毫秒的延迟，常规手柄走的同时转身已经不能提供实时的游戏体验。

常规的游戏枪、游戏手柄将所有按键、摇杆等做到游戏枪或游戏手柄上，由于枪身结构、手柄结果限制，通常按键、摇杆、拨轮等不能放到容易操作的位置，如将摇杆放到枪身侧面，操作时不符合操作习惯，容易误操作。另外由于集成到一体，只能作为专用设备，某种结构的控制器适用于某类使用场合，如弓箭形状的不适合枪类游戏的，也不适合PPT等简单功能控制；

现有技术记载的一种用于体感游戏枪的游戏手柄及体感游戏枪（申请号201720353638.2），该实用新型所述手柄侧前部采用按键设计，不具有侧前部的拨轮开关，实际实用时，单手操作，玩3D游戏时通过按键无法实现走动的同时实现视角快速切换，也无法实现便捷的按键扩展功能；另外壳体正面设计扳机键，未设置摇杆，不便于行走方向控制。

发明内容

鉴于目前存在的上述不足，本发明提供一种可用于玩游戏的手柄及控制方法，配合电脑或其他智能设备的接收器，实现游戏等各种应用程序控制；将手柄侧前部设置拨轮开关，通过食指向左或向右拨动拨轮开关，实现向左或向右的转弯控制，在手柄的上壳体设置摇杆，大拇指操作摇杆，实现向前、后、左、右的走动控制，两根手指同时操作，能够实现向前行走的同时转弯，完成非常低延迟的游戏控制。另外，由于按键和拨轮开关安装到壳体前侧部，未放置到上壳体正面，新增的按键不会增加拇指操作的复杂性，根据前侧部的面积设计不同数量的按键和拨轮开关，上壳体正面设置若干按键和摇杆，通过食指按前侧部按键的同时，通过拇指按上壳体上正面的按键，可以组合出几十种按键组合，实现游戏中的如换枪、换弹夹等各种功能控制。

将游戏手柄单独设计，单独使用或和其他控制器组合使用，可以组合出不同的应用场景；由于采用组合设计，可通过模块化设计，将手柄功能设计为可重用手柄，即将常用功能设计到该手柄上，其他特殊功能设计到与之配套的控制器上，组合使用，可以减少设计成本，节省研发时间。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种可用于玩游戏的手柄，包括上壳体（1）、下壳体（2）、印制电路板（3）、印制电路板（4）、固定座（5）、按键帽（19）、若干按键帽(20)、摇杆帽(21)构成；所述上壳体（1）、下壳体（2）之间形成有腔体，印制电路板（3）和印制电路板（4）安装在腔体内，下壳体（2）底部设有电池仓（23）；其特征是，所述印制电路板（4）上设有按键传感器（16）、拨轮开关（17）、有线通信接口（18），所述按键传感器（16）、拨轮开关（17）的传感器管脚与有线通信接口（18）通过印制电路板（4）的印制电路线电连接；所述上壳体设有若干按键孔（6），所述上壳体前部设有摇杆孔（7）；所述下壳体（2）侧前部设有按键孔（8）和拨轮开关孔（9），按键孔（8）和拨轮开关孔（9）的位置和形状根据所选按键帽和拨轮的大小和形状确定；按键帽（19）和印制电路板（4）上的按键传感器（16）物理接触相连，组成多功能触发按键1，按键帽（19）通过按键孔（8）伸出到下壳体（2）表面，拨轮开关（17）的拨轮通过下壳体（2）侧前部拨轮开关孔（9）伸出到下壳体（2）表面；按键帽（20）和印制电路板（3）上的按键传感器（11）物理接触，组成按键（24），通过按键帽（20）触发按键传感器（11）产生触发信号，按键帽（20）通过按键孔（6）伸出到壳体表面；摇杆帽（21）和电路板（3）上的摇杆传感器（12）物理相连，组成摇杆（25），通过摇杆帽（21）带动摇杆传感器（12）的摇杆触发方向信号，摇杆帽（21）通过上壳体（1）的摇杆孔（7）伸出到上壳体（1）表面；印制电路板（4）固定在固定座（5）的一个平面上，固定座（5）的另一个平面固定到下壳体（2）腔体内水平面前部靠近按键孔（8）和拨轮开关孔（9）的位置，以将按键帽和拨轮开关伸出壳体外；印制电路板（3）固定到下壳体(2)腔体内的水平面上；

作为优选，所述一种可用于玩游戏的手柄，根据使用场景不同分为有线手柄和无线手柄两种方案；有线手柄有利于降低成本或降低天线开发难度，即手柄上不设计微处理器或天线等模块，只将该手柄的按键传感器和摇杆传感器扩展给对端的控制器，如游戏枪，通过导线将手柄的传感器和对端控制器电路板上的微处理器相连；无线手柄没有线缆约束，有利于配合不同的控制器组合使用，兼容性和扩展性强，因此印制电路板（3）有三种实现方案：

方案一：设计为无线手柄时，印制电路板（3）上设有微处理器（10）、若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、天线模块（13）、供电模块（14）、有线通信接口（15），所述微处理器（10）通过印制电路板（3）与若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、天线模块（13）、供电模块（14）、有线通信接口（15）电连接；所述印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）指印制电路板上的焊盘或插座，用于给印制电路板（3）扩展多功能触发按键1和拨轮开关（17）；印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）通过导线直接焊接的方式连接或通过接插件方式连接，实现按键和拨轮开关功能扩展，印制电路板（3）上微处理器（10）采集到任意传感器的触发信号后，将其编码成命令字通过无线方式传输到接收器；所述导线指能导电的线，包括排线；

方案二：设计为有线手柄时，印制电路板（3）上设有若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、有线通信接口（15），所述按键传感器（11）和摇杆传感器（12）的传感器管脚通过印制电路板（3）和有线通信接口（15）相连；所述印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）指印制电路板上的焊盘或插座，通过导线直接焊接的方式或通过接插件方式与外部控制器如游戏枪的印制电路板的微处理器的I/O和ADC之一或同时相连，给外部控制器扩展按键、拨轮开关和摇杆；外部控制器上微处理器接收到印制电路板（3）和印制电路板（4）上各传感器采集到触发信号后，将其编码成命令字通过无线方式传输到接收器；所述导线指能导电的线，包括排线；该方式需要在外壳的侧后部开孔，如孔（27），用于连接导线或安装接插件；

方案三：设计为有线手柄时，也可以采用包含微处理器（10）的方案，该微处理器（10）不包含无线通信功能，采用有线方式和外部控制器如游戏枪相连，相比方案二，该方案采用串行总线协议可以减少用于连接外部控制器如游戏枪的导线的数量，也可减少方案一中无线通信功能和天线模块的设计成本；即印制电路板（3）上设有若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、有线通信接口（15）、微处理器（10）、对外有线通信接口（26），所述按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、有线通信接口（15）、对外有线通信接口（26）通过印制电路板（3）与微处理器（10）相连，对外有线通信接口（26）用于连接外部的控制器，如游戏枪，给印制电路板供电及传输传感器采集的触发信号到外部控制器；所述印制电路板（3）上有线通信接口（15）、对外有线通信接口（26）、印制电路板（4）上有线通信接口（18）指印制电路板上的焊盘或插座，通过导线直接焊接的方式或通过接插件方式连接；印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）通过导线电连接，用于给印制电路板（3）扩展按键传感器和拨轮传感器；印制电路板（3）上对外有线通信接口（26）与外部控制器如游戏枪的印制电路板的微处理器和电源相连，给外部控制器如游戏枪扩展按键、拨轮开关和摇杆；手柄的各传感器采集到触发信号后，通过微处理器（10）将触发信号编码成命令字，微处理器（10）通过对外有线通信接口（26）通过传输协议将其传给外部控制器，外部控制器如游戏枪上的微处理器接收到触发信号后，将其通过无线方式传输到接收器；所述导线指能导电的线，包括排线；所述对外有线通信接口（26）的传输协议包括但不限于I2C、uart、spi、网口、429、can、通过I/O自定义的串行协议等总线协议，通过串行传输协议可以减少连接线缆的数量，该方式需要在外壳的侧后部开孔，如孔（27），用于连接导线或安装接插件。

作为优选，所述按键传感器（11）、按键传感器（16）、拨轮开关（17）、摇杆传感器（12）都为市场常见传感器；按键传感器（11）和按键传感器（16）可选择I/O型按键传感器，即触发信号为I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；拨轮开关（17）可选择I/O型拨轮，即拨轮的触发信号是I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；拨轮开关（17）也可以选择滑动变阻器式拨轮开关，即触发信号是通过电阻分压产生的模拟电压信号，不同电压代表不同拨动角度，和微处理器（10）的ADC相连；摇杆传感器（12）可以选择滑动变阻器式摇杆，即触发信号是通过电阻分压产生的模拟电压信号，不同电压代表不同摇动角度，和处理器的ADC相连，也可以选择I/O型摇杆，即摇动的触发信号为I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；摇杆传感器（12）和拨轮开关（17）的按键信号通常是I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；微处理器（10）采集I/O信号或电压信号，将不同传感器触发的不同功能编码成命令字。

作为优选，当印制电路板（4）上的拨轮开关（17）采用I/O式拨轮开关时，若印制电路板（3）上的微处理器（10）的I/O采用低电平触发，印制电路板（3）上的微处理器（10）相应的I/O、地通过印制电路板（3）上的印制电路线与有线通信接口（15）电连接；若印制电路板（3）上的微处理器（10）的I/O采用高电平触发，印制电路板（3）上的微处理器（10）相应的I/O、电源通过印制电路板（3）上的印制电路线与有线通信接口（15）电连接；若印制电路板（3）上的微处理器（10）的某些I/O采用高电平触发、某些采用低电平触发，印制电路板（3）上的微处理器（10）相应的I/O、电源、地需通过印制电路板（3）上的印制电路线与有线通信接口（15）电连接；当印制电路板（4）上的拨轮开关（17）的拨轮传感器采用滑动变阻器式拨轮开关时，除上述连接外，还需将微处理器（10）的ADC通过印制电路板（3）上的印制电路线和有线通信接口（15）电连接；

作为优选，所述摇杆（25）指常规的通过摇动方式产生控制信号的传感器，可以是一体的包含摇杆传感器和摇杆帽的摇杆，也可以是独立的摇杆传感器和摇杆帽组合使用的摇杆；摇杆（25）可实现向前摇动功能、向后摇动功能、向左摇动功能、向右摇动功能；所述摇杆传感器（12）可以是包含按键的摇杆传感器，也可以是不包含按键的摇杆传感器。带按键的摇杆传感器除常规摇杆的前、后、左、右控制功能外，还可以通过摇杆的按键传感器，实现按键控制功能；

作为优选，所述拨轮开关（17）指常规的通过拨动的方式产生控制信号的开关，可以是一体的包含拨轮传感器和拨轮帽的拨轮开关，也可以是独立的拨轮传感器和拨轮帽组合使用的拨轮开关；拨轮开关（17）可实现左拨动功能、右拨动功能；拨轮开关（17）除拨动功能外也可以是包括按键功能的拨轮开关，通过按键实现常规按键功能；若拨轮传感器是I/O式拨轮，可以选择一档或多档位的I/O传感器拨轮，即检测朝左拨动位置的传感器的触发信号可以是1个或者多个，检测朝右拨动位置的传感器的触发信号可以是1个或者多个，多档位的拨轮开关拨动不同角度触发产生不同位置的I/O高低电平触发信号，通过微处理器（10）实现不同方向的转向控制功能；也可以选择滑动变阻器式的拨轮，即朝不同方向拨动不同角度，通过滑动变阻器滑动不同角度通过电阻分压电路产生不同的电压信号，通过微处理器（10）的ADC采集电压信号，并解析成不同的位置信息，实现不同角度的转向功能。

作为优选，该手柄还可以设置转动方向传感器，转动方向传感器包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、电子罗盘传感器中的一种或多种；转动方向传感器需放置到印制电路板（3）上，通过印制电路板固定在该手柄内，且传感器的x、y、z三轴方向和该手柄的三轴方向对应；通过移动或转动该手柄，触发转动方向传感器产生转动触发信号；微处理器（10）检测转动触发信号，将采集到的x、y、z三轴转动信号统一编码成命令字后，通过微处理器（10）经天线模块（13）无线传输到接收器，实现体感转动方向控制；为提高转动方向传感器的精度，可以通过姿态解算算法如四元素法、互补滤波算法、卡尔曼滤波算法、PX4

作为优选，若该手柄未设置转动方向传感器，可以在与之配套使用的外部控制器如游戏枪中设置转动方向传感器，比如在游戏枪中设置转动方向传感器，使用时，可以使用本手柄实现走动、转弯、扔手雷、换弹夹等各种功能控制，使用游戏枪实现转动视场、开枪等功能，协同操作，实现玩枪战类游戏；

作为优选，所述固定座（5）指用于固定印制电路板（4）的”厂”字形机械结构，由两个平面以一定角度组成，其中固定座（5）连接印制电路板（4）的平面需和下壳体（2）的按键孔（8）和拨轮开关孔（9）的开孔平面方向平行；固定座（5）固定到下壳体(2)的平面需和下壳体的安装水平面平行；固定座（5）的两个平面的角度需和按键孔（8）和拨轮开关孔（9）所在平面和下壳体的安装水平面所在平面的角度近似相同，和上壳体（1）和下壳体（2）的形状有关，根据实际上壳体（1）和下壳体（2）的形状调整角度；固定座（5）、印制电路板（3）、印制电路板（4）可以通过卡槽、卡座、螺丝或胶固定；所述下壳体印制电路板（3）的安装水平面指下壳体用于固定印制电路板（3）的平面。

作为优选，所述微处理器（10）可以是同时包含微控制器和无线通信功能的集成芯片，也可以是独立的微控制器芯片和独立的具有无线通信功能的芯片组合使用；所述微控制器包括嵌入式CPU和/或ARM和/或DSP和/或PowerPC和/或MIPS和/或MCU，所述具有无线通信功能的芯片包括常规RF芯片、蓝牙芯片、WIFI芯片中的一种或多种；基于成本和体积考虑，推荐使用同时包含MCU和无线通信功能的集成芯片，也可以使用独立的MCU和独立的无线通信芯片；微控制器尽量选择ADC、I/O模块多的处理器。

作为优选，所述按键传感器（11）、按键传感器（16）为常规具有输入触发功能的按键或者开关，包括机械式按键和触摸式按键，按键帽（19）、按键帽(20)为常规的用于触发按键传感器的机械结构，和相应传感器配合使用；

作为优选，所述供电模块（14）指为该手柄供电的电路或结构，电池仓（23）内的电池通过导线或电池片给印制电路板（3）供电，所述电池可以是不可充电电池或可充电电池，所述电池仓（23）为该手柄壳体内可放置电池的腔体。

作为优选，所述天线模块（13）可以是板载PCB式天线、SMT贴片式天线、外置棒状天线、FPC天线中的一种或多种。

一种可用于玩游戏的手柄的控制方法为：

S1、拨动拨轮开关（17）实现转向功能；朝左拨动拨轮开关（17）的拨轮实现左转功能；朝右拨动拨轮开关（17）的拨轮实现右转功能；所述左转、右转指游戏中视角的转动，类似游戏中移动鼠标的效果；

S2、按动拨轮开关（17）的拨轮实现按键功能，该按键为多功能触发按键2；多功能触发按键1和多功能触发按键2同时不按时，按该手柄的上壳体（1）上的所有或部分按键，或者摇动摇杆，壳体（1）上的相应被按按键或被摇动的摇杆实现第一控制功能；

S3、若按下多功能触发按键1和/或多功能触发按键2的同时，再按上壳体（1）上的所有或部分按键，或者摇动摇杆，壳体（1）上的相应被按按键或被摇动的摇杆实现第二控制功能；所述第二控制功能，设计时，如果所需功能按键不多，可以只选用多功能触发按键1或多功能触发按键2中的一个产生第2控制功能，也可以同时使用多功能触发按键1和多功能触发按键2产生相同的第2控制功能；如果所需功能按键较多，可设计为其中一个多功能触发按键用于产生第2控制功能，另一个多功能触发按键产生第3控制功能；如果所需功能按键很多，在上述方式中还可以增加同时按住多功能触发按键1和多功能触发按键2，实现第4控制功能。

S4、摇杆用于产生不同方向走动功能；向前摇动摇杆，产生向前走动功能；向后摇动摇杆，产生向后走动功能；向左摇动摇杆，产生向左走动功能；向右摇动摇杆，产生向右走动功能；由于手柄可以用不同的手握方式使用，可以定义不同的前、后、左、右。

作为优选，所述s1至s4中拨轮开关、摇杆、各按键产生的各功能，如第一控制功能和第二控制功能，针对本可用于玩游戏的手柄，实际为一条命令字，即将不同传感器触发的不同功能编码成命令字，例如命令字‘w’代表前进，‘s’代表后退，接收器收到命令字并解析后执行相应的操作实现特定功能；其工作流程为：通过按键和/或摇杆和/或拨轮的传感器采集控制信号，将不同的按键触发信号、摇杆触发信号、拨轮触发信号产生的控制信号定义成不同的命令字，微处理器（10）采集到相应触发信号后，将其统一编码成不同的命令字后，将命令字无线传输到接收器；接收器接收到不同的命令字后，直接使用或将其转换为被控系统支持的指令，实现相应功能的无线控制。

作为优选，所述多功能触发按键1、多功能触发按键2、按键（24）中各个按键用于产生不同的控制功能，即按下不同的按键，实现不同的控制功能；由于不同被控设备所需的控制指令不一样，未提到的控制指令不做限制；由于不同控制器的外形不一样，未提及的每个按键的具体功能不做限制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供一种可用于玩游戏的手柄及控制方法，配合电脑或其他智能设备的接收器，实现游戏等各种应用程序控制；将手柄侧前部设置拨轮开关，通过食指向左或向右拨动拨轮开关，实现向左或向右的转弯控制，在手柄的上壳体设置摇杆，大拇指操作摇杆，实现向前、后、左、右的走动控制，两根手指同时操作，能够实现非常低延迟的游戏控制。另外，由于按键和拨轮开关安装到壳体前侧部，未放置到上壳体正面，新增的按键不会增加拇指操作的复杂性，根据前侧部的面积设计不同数量的按键和拨轮开关，上壳体正面设置若干按键和摇杆，通过食指按前侧部按键的同时，通过拇指按上壳体上正面的按键，可以组合出几十种按键组合，实现游戏中的如换枪、换弹夹等各种功能控制。

将游戏手柄单独设计，单独使用或和其他控制器组合使用，可以组合出不同的应用场景；由于采用组合设计，可通过模块化设计，将手柄功能设计为可重用手柄，即将常用功能设计到该手柄上，其他特殊功能设计到与之配套的控制器上，组合使用，可以减少设计成本，节省研发时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1至图6为方案一的一种无线手柄的结构示意图，其中：

图1为本发明所述的一种可用于玩游戏的手柄及控制方法整体结构示意图；

图2为本发明所述的一种可用于玩游戏的手柄及控制方法侧视示意图；

图3为本发明所述的一种可用于玩游戏的手柄及控制方法上壳体（1）示意图；

图4为本发明所述的一种可用于玩游戏的手柄及控制方法印制电路板（4）示意图；

图5为本发明所述的一种可用于玩游戏的手柄及控制方法的固定座（5）和安装在固定座（5）上的印制电路板（4）的组合示意图；

图6为本发明所述的一种可用于玩游戏的手柄及控制方法的方案一的爆炸示意图；

图7为方案二的一种有线手柄的印制电路板（3）的结构示意图，使用该印制电路板替换方案一中的印制电路板（3）可以实现一种低成本有线手柄；

图8为方案三的一种有线手柄的印制电路板（3）的结构示意图，使用该印制电路板替换方案一中的印制电路板可以实现一种低成本有线手柄；

图9为有线手柄的下壳体的对外有线通信接口孔示意图；实现方案二和方案三的有线手柄时，使用该下壳体替换方案一中的下壳体（2）可以实现一种低成本有线手柄；

图10为方案一所述无线手柄执行流程；

图11为方案三所述有线手柄执行流程；

图中：1、上壳体；2、下壳体；3、印制电路板；4、印制电路板；5、固定座；6、按键孔；7、摇杆孔；8、按键孔；9、拨轮开关孔；10、微处理器；11、按键传感器；12、摇杆传感器；13、天线模块；14、供电模块；15、有线通信接口；16、按键传感器；17、拨轮开关；18、有线通信接口；19、按键帽；20、按键帽；21、摇杆帽；22、卡槽；23、电池仓；24、按键；25、摇杆； 26、对外有线通信接口；27、对外有线通信接口孔

具体实施方式

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。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种可用于玩游戏的手柄，包括上壳体（1）、下壳体（2）、印制电路板（3）、印制电路板（4）、固定座（5）、按键帽（19）、若干按键帽(20)、摇杆帽(21)构成；所述上壳体（1）、下壳体（2）之间形成有腔体，印制电路板（3）和印制电路板（4）安装在腔体内，下壳体（2）底部设有电池仓（23）；其特征是，所述印制电路板（4）上设有按键传感器（16）、拨轮开关（17）、有线通信接口（18），所述按键传感器（16）、拨轮开关（17）的传感器管脚与有线通信接口（18）通过印制电路板（4）的印制电路线电连接；所述上壳体设有若干按键孔（6），所述上壳体前部设有摇杆孔（7）；所述下壳体（2）侧前部设有按键孔（8）和拨轮开关孔（9）；按键帽（19）和印制电路板（4）上的按键传感器（16）物理接触相连，组成多功能触发按键1，按键帽（19）通过按键孔（8）伸出到下壳体（2）表面，拨轮开关（17）的拨轮通过下壳体（2）侧前部拨轮开关孔（9）伸出到下壳体（2）表面；按键帽（20）和印制电路板（3）上的按键传感器（11）物理接触，组成按键（24），通过按键帽（20）触发按键传感器（11）产生触发信号，按键帽（20）通过按键孔（6）伸出到壳体表面；摇杆帽（21）和电路板（3）上的摇杆传感器（12）物理相连，组成摇杆（25），通过摇杆帽（21）带动摇杆传感器（12）的摇杆触发方向信号，摇杆帽（21）通过上壳体（1）的摇杆孔（7）伸出到上壳体（1）表面；印制电路板（4）固定在固定座（5）的一个平面上，固定座（5）的另一个平面固定到下壳体（2）腔体内水平面前部靠近按键孔（8）和拨轮开关孔（9）的位置，以将按键帽和拨轮开关伸出壳体外；印制电路板（3）固定到下壳体(2)腔体内的水平面上；

其中，所述一种可用于玩游戏的手柄，根据使用场景不同分为有线手柄和无线手柄两种方案；有线手柄有利于降低成本或降低天线开发难度，即手柄上不设计微处理器或天线等模块，只将该手柄的按键传感器和摇杆传感器扩展给对端的控制器，如游戏枪，通过导线将手柄的传感器和对端控制器电路板上的微处理器相连；无线手柄没有线缆约束，有利于配合不同的控制器组合使用，兼容性和扩展性强，因此印制电路板（3）有三种实现方案：

方案一：设计为无线手柄时，印制电路板（3）上设有微处理器（10）、若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、天线模块（13）、供电模块（14）、有线通信接口（15），所述微处理器（10）通过印制电路板（3）与若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、天线模块（13）、供电模块（14）、有线通信接口（15）电连接；所述印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）指印制电路板上的焊盘或插座，用于给印制电路板（3）扩展多功能触发按键1和拨轮开关（17）；印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）通过导线直接焊接的方式连接或通过接插件方式连接，实现按键和拨轮开关功能扩展，印制电路板（3）上微处理器（10）采集到任意传感器的触发信号后，将其编码成命令字通过无线方式传输到接收器；所述导线指能导电的线，包括排线；

方案二：设计为有线手柄时，印制电路板（3）上设有若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、有线通信接口（15），所述按键传感器（11）和摇杆传感器（12）的传感器管脚通过印制电路板（3）和有线通信接口（15）相连；所述印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）指印制电路板上的焊盘或插座，通过导线直接焊接的方式或通过接插件方式与外部控制器如游戏枪的印制电路板的微处理器的I/O和ADC之一或同时相连，给外部控制器扩展按键、拨轮开关和摇杆；外部控制器上微处理器接收到印制电路板（3）和印制电路板（4）上各传感器采集到触发信号后，将其编码成命令字通过无线方式传输到接收器；所述导线指能导电的线，包括排线；该方式需要在外壳的侧后部开孔，如孔（27），用于连接导线或安装接插件；

方案三：设计为有线手柄时，也可以采用包含微处理器（10）的方案，该微处理器（10）不包含无线通信功能，采用有线方式和外部控制器如游戏枪相连，相比方案二，该方案采用串行总线协议可以减少用于连接外部控制器如游戏枪的导线的数量，也可减少方案一中无线通信功能和天线模块的设计成本；即印制电路板（3）上设有若干按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、有线通信接口（15）、微处理器（10）、对外有线通信接口（26），所述按键传感器（11）、摇杆传感器（12）、有线通信接口（15）、对外有线通信接口（26）通过印制电路板（3）与微处理器（10）相连，对外有线通信接口（26）用于连接外部的控制器，如游戏枪，给印制电路板供电及传输传感器采集的触发信号到外部控制器；所述印制电路板（3）上有线通信接口（15）、对外有线通信接口（26）、印制电路板（4）上有线通信接口（18）指印制电路板上的焊盘或插座，通过导线直接焊接的方式或通过接插件方式连接；印制电路板（3）上有线通信接口（15）和印制电路板（4）上有线通信接口（18）通过导线电连接，用于给印制电路板（3）扩展按键传感器和拨轮传感器；印制电路板（3）上对外有线通信接口（26）与外部控制器如游戏枪的印制电路板的微处理器和电源相连，给外部控制器如游戏枪扩展按键、拨轮开关和摇杆；手柄的各传感器采集到触发信号后，通过微处理器（10）将触发信号编码成命令字，微处理器（10）通过对外有线通信接口（26）通过传输协议将其传给外部控制器，外部控制器如游戏枪上的微处理器接收到触发信号后，将其通过无线方式传输到接收器；所述导线指能导电的线，包括排线；所述对外有线通信接口（26）的传输协议包括但不限于I2C、uart、spi、网口、429、can、通过I/O自定义的串行协议等总线协议，通过串行传输协议可以减少连接线缆的数量，该方式需要在外壳的侧后部开孔，如孔（27），用于连接导线或安装接插件。

其中，所述按键传感器（11）、按键传感器（16）、拨轮开关（17）、摇杆传感器（12）都为市场常见传感器；按键传感器（11）和按键传感器（16）可选择I/O型按键传感器，即触发信号为I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；拨轮开关（17）可选择I/O型拨轮，即拨轮的触发信号是I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；拨轮开关（17）也可以选择滑动变阻器式拨轮开关，即触发信号是通过电阻分压产生的模拟电压信号，不同电压代表不同拨动角度，和微处理器（10）的ADC相连；摇杆传感器（12）可以选择滑动变阻器式摇杆，即触发信号是通过电阻分压产生的模拟电压信号，不同电压代表不同摇动角度，和处理器的ADC相连，也可以选择I/O型摇杆，即摇动的触发信号为I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；摇杆传感器（12）和拨轮开关（17）的按键信号通常是I/O高低电平信号，和微处理器（10）的I/O相连；微处理器（10）采集I/O信号或电压信号，将不同传感器触发的不同功能编码成命令字。

其中，当印制电路板（4）上的拨轮开关（17）采用I/O式拨轮开关时，若印制电路板（3）上的微处理器（10）的I/O采用低电平触发，印制电路板（3）上的微处理器（10）相应的I/O、地通过印制电路板（3）上的印制电路线与有线通信接口（15）电连接；若印制电路板（3）上的微处理器（10）的I/O采用高电平触发，印制电路板（3）上的微处理器（10）相应的I/O、电源通过印制电路板（3）上的印制电路线与有线通信接口（15）电连接；若印制电路板（3）上的微处理器（10）的某些I/O采用高电平触发、某些采用低电平触发，印制电路板（3）上的微处理器（10）相应的I/O、电源、地需通过印制电路板（3）上的印制电路线与有线通信接口（15）电连接；当印制电路板（4）上的拨轮开关（17）的拨轮传感器采用滑动变阻器式拨轮开关时，除上述连接外，还需将微处理器（10）的ADC通过印制电路板（3）上的印制电路线和有线通信接口（15）电连接；

其中，所述摇杆（25）指常规的通过摇动方式产生控制信号的传感器，可以是一体的包含摇杆传感器和摇杆帽的摇杆，也可以是独立的摇杆传感器和摇杆帽组合使用的摇杆；摇杆（25）可实现向前摇动功能、向后摇动功能、向左摇动功能、向右摇动功能；所述摇杆传感器（12）可以是包含按键的摇杆传感器，也可以是不包含按键的摇杆传感器。带按键的摇杆传感器除常规摇杆的前、后、左、右控制功能外，还可以通过摇杆的按键传感器，实现按键控制功能；

其中，所述拨轮开关（17）指常规的通过拨动的方式产生控制信号的开关，可以是一体的包含拨轮传感器和拨轮帽的拨轮开关，也可以是独立的拨轮传感器和拨轮帽组合使用的拨轮开关；拨轮开关（17）可实现左拨动功能、右拨动功能；拨轮开关（17）除拨动功能外还包括按键功能，通过按键实现常规按键功能；若拨轮传感器是I/O式拨轮，可以选择一档或多档位的I/O传感器拨轮，即检测朝左拨动位置的传感器的触发信号可以是1个或者多个，检测朝右拨动位置的传感器的触发信号可以是1个或者多个，多档位的拨轮开关拨动不同角度触发产生不同位置的I/O高低电平触发信号，通过微处理器（10）实现不同方向的转向控制功能；也可以选择滑动变阻器式的拨轮，即朝不同方向拨动不同角度，通过滑动变阻器滑动不同角度通过电阻分压电路产生不同的电压信号，通过微处理器（10）的ADC采集电压信号，并解析成不同的位置信息，实现不同角度的转向功能。

其中，该手柄还可以设置转动方向传感器，转动方向传感器包括三轴陀螺仪传感器、三轴加速度传感器、电子罗盘传感器中的一种或多种；转动方向传感器需放置到印制电路板（3）上，通过印制电路板固定在该手柄内，且传感器的x、y、z三轴方向和该手柄的三轴方向对应；通过移动或转动该手柄，触发转动方向传感器产生转动触发信号；微处理器（10）检测转动触发信号，将采集到的x、y、z三轴转动信号统一编码成命令字后，通过微处理器（10）经天线模块（13）无线传输到接收器，实现体感转动方向控制；为提高转动方向传感器的精度，可以通过姿态解算算法如四元素法、互补滤波算法、卡尔曼滤波算法、PX4

其中，若该手柄未设置转动方向传感器，可以在与之配套使用的外部控制器如游戏枪中设置转动方向传感器，比如在游戏枪中设置转动方向传感器，使用时，可以使用本手柄实现走动、转弯、扔手雷、换弹夹等各种功能控制，使用游戏枪实现转动视场、开枪等功能，协同操作，实现玩枪战类游戏；

其中，所述固定座（5）指用于固定印制电路板（4）的”厂”字形机械结构，由两个平面以一定角度组成，其中固定座（5）连接印制电路板（4）的平面需和下壳体（2）的按键孔（8）和拨轮开关孔（9）的开孔平面方向平行；固定座（5）固定到下壳体(2)的平面需和下壳体的安装水平面平行；固定座（5）的两个平面的角度需和按键孔（8）和拨轮开关孔（9）所在平面和下壳体的安装水平面所在平面的角度近似相同，和上壳体（1）和下壳体（2）的形状有关，根据实际上壳体（1）和下壳体（2）的形状调整角度；固定座（5）、印制电路板（3）、印制电路板（4）可以通过卡槽、卡座、螺丝或胶固定；所述下壳体印制电路板（3）的安装水平面指下壳体用于固定印制电路板（3）的平面。

其中，所述微处理器（10）可以是同时包含微控制器和无线通信功能的集成芯片，也可以是独立的微控制器芯片和独立的具有无线通信功能的芯片组合使用；所述微控制器包括嵌入式CPU和/或ARM和/或DSP和/或PowerPC和/或MIPS和/或MCU，所述具有无线通信功能的芯片包括常规RF芯片、蓝牙芯片、WIFI芯片中的一种或多种；基于成本和体积考虑，推荐使用同时包含MCU和无线通信功能的芯片，也可以使用独立的MCU和独立的无线通信芯片；微控制器尽量选择ADC、I/O模块多的处理器。

其中，所述按键传感器（11）、按键传感器（16）为常规具有输入触发功能的按键或者开关，包括机械式按键和触摸式按键，按键帽（19）、按键帽(20)为常规的用于触发按键传感器的机械结构，和相应传感器配合使用；

其中，所述供电模块（14）指为该手柄供电的电路或结构，电池仓（23）内的电池通过导线或电池片给印制电路板（3）供电，所述电池可以是不可充电电池或可充电电池，所述电池仓（23）为该手柄壳体内可放置电池的腔体。

其中，所述天线模块（13）可以是板载PCB式天线、SMT贴片式天线、外置棒状天线、FPC天线中的一种或多种。

一种可用于玩游戏的手柄的控制方法为：

S1、拨动拨轮开关（17）实现转向功能；朝左拨动拨轮开关（17）的拨轮实现左转功能；朝右拨动拨轮开关（17）的拨轮实现右转功能；所述左转、右转指游戏中视角的转动，类似游戏中移动鼠标的效果；

S2、按动拨轮开关（17）的拨轮实现按键功能，该按键为多功能触发按键2；多功能触发按键1和多功能触发按键2同时不按时，按该手柄的上壳体（1）上的所有或部分按键，或者摇动摇杆，壳体（1）上的相应被按按键或被摇动的摇杆实现第一控制功能；

S3、若按下多功能触发按键1和/或多功能触发按键2的同时，再按上壳体（1）上的所有或部分按键，或者摇动摇杆，壳体（1）上的相应被按按键或被摇动的摇杆实现第二控制功能；所述第二控制功能，设计时，如果所需功能按键不多，可以只选用多功能触发按键1或多功能触发按键2中的一个产生第2控制功能，也可以同时使用多功能触发按键1和多功能触发按键2产生相同的第2控制功能；如果所需功能按键较多，可设计为其中一个多功能触发按键用于产生第2控制功能，另一个多功能触发按键产生第3控制功能；如果所需功能按键很多，在上述方式中还可以增加同时按住多功能触发按键1和多功能触发按键2，实现第4控制功能。

S4、摇杆用于产生不同方向走动功能；向前摇动摇杆，产生向前走动功能；向后摇动摇杆，产生向后走动功能；向左摇动摇杆，产生向左走动功能；向右摇动摇杆，产生向右走动功能；由于手柄可以用不同的手握方式使用，可以定义不同的前、后、左、右。

其中，所述s1至s4中拨轮开关、摇杆、各按键产生的各功能，如第一控制功能和第二控制功能，针对本可用于玩游戏的手柄，实际为一条命令字，即将不同传感器触发的不同功能编码成命令字，例如针对接收设备电脑，使用命令字‘w’代表电脑键盘的‘w’键，即游戏的前进键，使用命令字‘s’代表电脑键盘的‘s’键，即游戏的后退键；接收器收到命令字并解析后执行相应的操作实现特定功能；其工作流程为：通过按键和/或摇杆和/或拨轮的传感器采集控制信号，将不同的按键触发信号、摇杆触发信号、拨轮触发信号产生的控制信号定义成不同的命令字，微处理器（10）采集到相应触发信号后，将其统一编码成不同的命令字后，将命令字无线传输到接收器；接收器接收到不同的命令字后，直接使用或将其转换为被控系统支持的指令，实现相应功能的控制功能；

其中，所述多功能触发按键1、多功能触发按键2、按键（24）中各个按键用于产生不同的控制功能，即按下不同的按键，实现不同的控制功能；由于不同被控设备所需的控制指令不一样，不同控制器的外形不一样，每个按键对应的具体功能不做限制；为便于理解，用以下一种命令字组合举例，包括但不限于该命令字组合：

上述表中命令字如‘w’、‘s’等可理解成类似电脑键盘的‘w’、‘s’键，该命令字对应的实际操作及工作流程为：假如想实现“向前走”功能，则需要同时不按多功能触发按键1和多功能触发按键2，向前推动摇杆，微处理器（10）通过按键传感器、摇杆传感器、拨轮开关采集到该操作组合后，将其编码成字符“w”，并发送到接收器；假如想实现电脑键盘的数字“5”功能，则需要只按下多功能触发按键1，并向前摇动摇杆，微处理器（10）通过按键传感器、摇杆传感器、拨轮开关采集到该操作组合后，将其编码成字符“1”，并发送到接收器；接收器接收到命令字后，将其转换为接收设备能够识别的命令字，控制智能设备实现相应功能，比如游戏中按键1代表换武器操作；命令字对应的实际操作及工作流程只为举例说明工作原理，手柄的各按键具体用在什么功能、采用哪种命令字组合不做限制，和实际应用有关。

方案二所述有线手柄只是作为外部的控制器的功能扩展，其流程由外部控制器执行，不在本发明的范围内，不再详述。

上述三种方案的I/O、对外有线通信接口、无线通信接口、ADC的初始化、控制、I/O信号采集、模拟电压信号采集都是常规技术，采用微处理器的官方BSP驱动就可完成，另外摇杆、拨轮、按键都是采用通用技术实现，根据官方的资料就可实现，不再详述。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供一种可用于玩游戏的手柄及控制方法，配合电脑或其他智能设备的接收器，实现游戏等各种应用程序控制；将手柄侧前部设置拨轮开关，通过食指向左或向右拨动拨轮开关，实现向左或向右的转弯控制，在手柄的上壳体设置摇杆，大拇指操作摇杆，实现向前、后、左、右的走动控制，两根手指同时操作，能够实现非常低延迟的游戏控制。另外，由于按键和拨轮开关安装到壳体前侧部，未放置到上壳体正面，新增的按键不会增加拇指操作的复杂性，根据前侧部的面积设计不同数量的按键和拨轮开关，上壳体正面设置若干按键和摇杆，通过食指按前侧部按键的同时，通过拇指按上壳体上正面的按键，可以组合出几十种按键组合，实现游戏中的如换枪、换弹夹等各种功能控制。

将游戏手柄单独设计，单独使用或和其他控制器组合使用，可以组合出不同的应用场景；由于采用组合设计，可通过模块化设计，将手柄功能设计为可重用手柄，即将常用功能设计到该手柄上，其他特殊功能设计到与之配套的控制器上，组合使用，可以减少设计成本，节省研发时间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“底部”、“顶部”、“中部”、“前部”、“中后部”、“一端”、“另一端”、“侧前部”、“一侧”、“一个平面”、“另一个平面”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“中央”、“两端”、“平行”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作、以严格的相对位置关系组成，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第1”、“第2”、“第3”、“第4”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第1”、“第2”、“第3”、“第4”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”、“接触连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；另外，所述按键传感器、按键帽、摇杆传感器、摇杆帽、拨轮开关、拨轮、拨轮帽、壳体的形状、数量、材质、大小、类型、未限定的各模块之间的相对位置关系不做限制，可根据需求适当调整。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。