無線鼠標的設計與實現(xiàn)

1、畢業(yè)設計（論文）任務書 無線鼠標的設計與實現(xiàn)摘要：將機械鼠標的滾動動作和左右鍵的操作轉換成開關信號，用方波電路產(chǎn)生的方波信號代替原鼠標內(nèi)光敏傳感器的脈沖信號，用相應的開關動作可以實現(xiàn)鼠標光標移動和鼠標的單雙擊操作！而用發(fā)射和接收電路代替原來的鼠標線，可以實現(xiàn)鼠標的遙控。關鍵詞：無線鼠標；發(fā)射；接收abstract：the mechanical mouse movements will roll around, and the key operation, convert switch signals produced by square-wave circuit inside the torq

2、ue-current signal instead of photosensitive sensor mouse, with corresponding pulse signal switching action can realize the mouse cursor movement and the mouse operate single strike! and sending and receiving circuit instead of mouse lines, can realize the mouse control.keywords: wireless ;mouse; lau

3、nch目 錄1.方案論證11.1總體方案論證11.1.1方案一11.1.2方案二11.2發(fā)射模塊和接收模塊的電路的實現(xiàn)方案11.2.1方案一11.2.2方案二31.2.3方案三41.2.4方案四41.2.5方案五41.2.6方案比較61.3鼠標按鍵的方案72.工作原理82.1遙控發(fā)射電路82.2無線接收和譯碼電路82.3方波電路的設計82.4控制門電路93.安裝與調(diào)試113.1所用的儀器、儀表113.2調(diào)試方法和步驟113.3調(diào)試中出現(xiàn)的故障和解決方法：114.所用元器件列表及電路改進124.1所用元器件124.2電路改進12結束語13參考文獻14- 無線鼠標的設計與實現(xiàn) 1.方案論證1.1總

4、體方案論證1.1.1方案一在鼠標與電腦接口間用發(fā)射和接收電路代替了鼠標線，本方案除了要考慮發(fā)射和接收模塊外，還要考慮接口協(xié)議。考慮到時間和難度的問題，沒有選擇此方案。 1.1.2方案二用遙控器控制鼠標，即用遙控器的按鍵信號控制鼠標的上下左右移動方向和左右鍵。只需要考慮發(fā)射和接收電路，不需要考慮接口協(xié)議，如圖11。選擇此方案。圖11 發(fā)射與接收示意圖1.2發(fā)射模塊和接收模塊的電路的實現(xiàn)方案1.2.1方案一發(fā)射模塊f05和接受模塊j05c的應用。f05采用聲表諧振器穩(wěn)頻，工作頻率為315mhz，以am方式調(diào)制，采用pt2262編碼器240mm小拉桿天線發(fā)射信號；j05c由超外差電路結構ic芯片和溫

5、度補償電路構成，具有較高的接收靈敏度及穩(wěn)定性。芯片內(nèi)含低噪聲射頻放大器、混頻器、本地振蕩器、中頻放大器、濾波器及限幅比較器， 輸出為數(shù)據(jù)電平信號， 直接接至pt2272解碼器進行解碼，接收天線約22cm，如圖1-2以及圖1-3。圖12 發(fā)射模塊f05原理圖圖13 接收模塊j05c原理圖1.2.2方案二利用紅外線技術實現(xiàn)紅外信號的發(fā)射和接收。發(fā)射部分，利用單片機at89c2051檢測坐標位移和按鍵動作，經(jīng)過處理按一定的編碼輸出到發(fā)射電路。接收部分使用紅外遙控用專用接收管，如irm8608s，對紅外信號接收和解調(diào)，并輸出ttl電平；ttl電平的數(shù)據(jù)流送給單片機進行處理，單片機把該數(shù)據(jù)轉化為符合ps

6、/2鼠標規(guī)范的數(shù)據(jù)報告，發(fā)送給計算機，如圖1-4和1-5。1.2.3方案三利用無線遙控方式實現(xiàn)鼠標的遙控。原理與上述方案二的原理一樣，只是具體的發(fā)射和接收電路有所不同。無線接收電路采用的是超再生式調(diào)頻解調(diào)電路，解調(diào)后的信號經(jīng)過運算放大器放大、三極管整形后輸出為ttl電平的信號，再由單片機處理。1.2.4方案四也是一種紅外遙控技術，但是不涉及到單片機的應用。采用編碼器集成電路vd5026以及與它配對的譯碼器集成電路vd5027或者vd5028。接收電路采用紅外遙控接收集成電路cx20106，如圖1-6。圖16 無線鼠標的設計功能圖1.2.5方案五nrf24e1芯片的應用。nrf24e1是最新開發(fā)

7、的工作在2.4ghz上的射頻芯片，其內(nèi)嵌有：一8051兼容單片機，一個9個通道的a/d轉換控制器和一2.4ghz的無線收發(fā)模塊，適合用電池供電。用于無線鼠標的原理是：鼠標移動的信號輸出接到nrf24e1的i/o口上，通過nrf24e1內(nèi)部的51兼容單片機控制，采集此信號，再將此信號通過射頻模塊發(fā)射出去。鼠標的按鍵操作檢測也類似，其信號接在nrf24e1的i/o口上，通過其內(nèi)的單片機檢測按鍵操作（軟件進行按鍵去抖處理），然后通過射頻發(fā)射出按鍵信息。天線采用1/4單極天線，布在印制板上。如圖1-7。4- 無線鼠標的設計與實現(xiàn) 圖17 nrf24e1實現(xiàn)3鍵3軸無線鼠標電路圖1.2.6方案比較方案一

8、的收發(fā)模塊價格便宜、傳輸距離較遠，可靠性高，特別適用低成本的無線通信設備。但是調(diào)試較難，而且電路受外界溫度環(huán)境影響較大，并且障礙物也會影響信號的接收。方案二紅外遙控電路技術的理論比較成熟，但是，紅外線遙控技術無法突破障礙物這一關，也就是，如果在發(fā)射和接收模塊中間有障礙物的話，接收就會受阻。所以為了完善無線鼠標的設計我放棄了方案二和方案四。方案二、方案三還存在軟件設計的過程，包括單片機程序的編寫、紅外傳輸協(xié)議、ps/2鼠標規(guī)范、寄存器、定時器、中斷周期的設定等等，因為我對軟件方面的知識不是很精通，所以放棄方案三。至于方案五，因為是新技術，我很想嘗試著做一下，但是目前市場還沒有此芯片的出售，所以我

9、只好放棄。 最后，我綜合上述各種方案，確定了我的發(fā)射接收模塊： 四路無線電遙控發(fā)射和接收電路，pt2262編碼和pt2272解碼電路。如圖1-8發(fā)射、編碼電路以及圖1-9接收、譯碼電路。圖18 發(fā)射、編碼電路圖圖19 接收、譯碼電路圖1.3鼠標按鍵的方案鼠標的移動方向和左右鍵的工作狀態(tài)，其電平受k1k4的控制，其中a、d控制x軸方向的正向和反向移動，b、c控制y軸方向的正向和反向移動， a、d同時控制鼠標的左鍵， b、c控制鼠標的右鍵。如表1-1。表1-1 鼠標按鍵的功能分析按鍵d0d1d2d3工作狀態(tài)a1000x軸正方向移動d0100x軸負方向移動c0010y軸正方向移動b0001y軸負方向

10、移動ad1100鼠標器左鍵bc0011鼠標器右鍵2.工作原理2.1遙控發(fā)射電路a3為編碼集成電路pt2262，和它配對的譯碼器集成電路pt2272。pt2262的18腳為地址端a0a7，1013腳為數(shù)據(jù)端d0d3。17腳為編碼信號輸出端，其輸出信號為調(diào)制振蕩器提供開關信號。信號經(jīng)9018使lc振蕩電路起振。振蕩器中心的頻率的調(diào)整，主要靠調(diào)整微調(diào)電容v2的值來實現(xiàn)，該電容容量可變范圍為210vpf，振蕩器頻率可變范圍約為260300mhz。由于振蕩器工作頻率較高，所以lc并聯(lián)諧振回路中的電感很小，l1的電感量僅為納亨級，加工和使用起來容易因外界因素引起電感量的變化，而造成振蕩器頻率不穩(wěn)定。調(diào)制振

11、蕩器是靠編碼器提供開關信號的，如果編碼器的輸出的信號脈沖周期太短，將會嚴重影響高頻振蕩器的起振頻率。所以要注意編碼器的選擇。編碼集成電路pt2262數(shù)據(jù)端d0d3的電平?jīng)Q定鼠標的移動方向和左右鍵的工作狀態(tài),其電平受k1k4的控制，其中a0、d0控制x軸方向的正向和反向移動，b0、c0控制y軸方向的正向和反向移動， a0、d0同時控制鼠標的左鍵， b0、c0控制鼠標的右鍵。2.2無線接收和譯碼電路無線接收電路由超再生接受模塊實現(xiàn)，它由超再生載波接收電路、三極管檢波電路、信號放大與整形電路組成。超再生式是利用再生式收音機的工作原理，適量地引入正反饋，使接收電路處于微弱的間歇振蕩狀態(tài)，控制電路的間歇

12、振蕩的信號電壓（也稱熄火電壓），熄火電壓如果是間歇振蕩器自行產(chǎn)生的。數(shù)字編碼信號經(jīng)lm358放大，送入解碼集成電路pt2272進行解碼，由解碼電路將解碼的數(shù)據(jù)從相應的數(shù)據(jù)端口d0d3輸出，去控制鼠標，從而完成全部遙控過程。2.3方波電路的設計 經(jīng)編碼電路編碼后，操作鼠標的動作變成了開關信號，我們采用方波電路產(chǎn)生的移位信號作為驅(qū)動鼠標光標移動的信號源，相應的開關閉合就實現(xiàn)了鼠標左右鍵操作和移動鼠標光標的操作。 方波電路的頻率選取是否適當決定了鼠標光標能否移動，因此應當選擇適當?shù)念l率。據(jù)我們了解，在芯片為rsm84510的鼠標電路中，方波頻率在1100hz時，頻率的大小跟鼠標的移動速度成正比。所以

13、，方波的頻率應該在1100hz的范圍內(nèi)。我們的方波電路采用的是六反向器cd4096，由它構成方波信號發(fā)生器。電路中，r1是補償電阻，我們選取30k，用于改善由于電源電壓的變化而引起的振蕩頻率不穩(wěn)定。電路的振蕩是通過電容c1的充放電完成的，其振蕩頻率為：f=1/2.2rc。如圖2-1。圖21 方波產(chǎn)生原理圖 圖示電路的最大頻率為： fmax=1/2.2*(r2+min(vr1)*c=1/（2.2*2.2*1000*2.2*0.000001）=93.91hz最小頻率為：fmin=1/2.2*(r2+max(vr1)*c=1/（2.2*4.3*1000*2.2*0.000001）=9.31hz由于元

14、件的誤差，實際值會稍有差異。但遠遠可以滿足鼠標電路的頻率范圍(1100hz)的要求。為了避免影響其它的電路，其它多余的反向器的輸入端接地。2.4控制門電路 ic3為六“非”門集成電路，其中ic3a和ic3b與r5和c4等組成方波發(fā)生器，其脈沖頻率主要由r5、c4的值決定。r6、c5、ic3d等組成移相電路，移相量由r6、c5的值決定。當脈沖頻率調(diào)整時，r6、c5的值也應作相應的調(diào)整。若以ic3的腳輸出脈沖為基準，則腳輸出脈沖相位超前，腳輸出脈沖相位滯后。 ic4、ic5為四“非門”集成電路，兩者組成控制門電路，其中ic4c、ic4d、ic5d組成光標沿x軸方向移動的控制電路，ic4a、ic4b

15、、ic5c組成光標沿y軸方向移動的控制電路，ic5a為左鍵控制電路，ic5b為右鍵控制電路。p1的、腳接鼠標器的y軸方向原光敏傳感器兩個光敏晶體管的輸出端，、腳接鼠標器的x軸方向原光敏傳感器兩個光敏晶體管的輸出端，、腳接鼠標器的左、右鍵的接點，連接電路如圖2-2所示。圖22 按鍵連接原理圖下面分別以控制光標沿x軸正方向移動和控制鼠標器左鍵為例說明這一部分電路的工作原理。當發(fā)射器按下a后，接收器ic2的d0端輸出高電平，使“與非”門ic4d的13腳為高電平，而ic2的d1端為低電平，使ic5d11腳為高電平，這樣就使從ic4d的腳輸入的脈沖信號得以從ic5d的腳輸出，這時p1的、腳輸出給鼠標器的

16、脈沖信號為腳相位超前，光標向x軸正方向移動；同理，如果按下發(fā)射器d鍵，則接收器p1的、腳輸出給鼠標器的脈沖信號為腳相位滯后，光標向x軸負方向移動。當a、d均不按下時，ic2的d0、d1端均為低電平，ic5d的腳為低電平，p1的腳沒有脈沖信號輸出，雖然這時p1的腳有脈沖信號輸出，但由于沒有兩個脈沖信號進行相位比較，光標在x軸方向不會產(chǎn)生移動。如果同時按下發(fā)射器的a、d，則接收器ic2的d0、d1同時輸出高電平，ic5a的腳輸出低電平，相當于按下鼠標器的左鍵。需要說明的是：由于d0、d1均為高電平，ic4c的腳、ic4d的腳輸出相位相反的脈沖信號，在任一時刻ic5d的、腳均有一端為低電平，從而使i

17、c5d的腳輸出高電平，因此按a、d不會使光標產(chǎn)生x方向的移動。對于控制光標沿y軸方向移動和控制鼠標器右鍵，原理同上。3.安裝與調(diào)試3.1所用的儀器、儀表直流穩(wěn)壓電源 yb1732a3a 江蘇楊中市綠揚電子廠示波器 tds1002 泰克科技（中國）有限公司數(shù)字式萬用表 ut2000系列 優(yōu)德力科技（深圳）有限公司3.2調(diào)試方法和步驟 安裝和調(diào)試的一個很重要的工作是用于改裝的鼠標器的選擇，我們用作試驗的鼠標器是北斗星簡易機械鼠標器。根據(jù)原理圖所示電路的要求，鼠標器的集成電路必須為正電壓供電（相對于地），左、右鍵控制信號必須為高電平有效，即不按鍵時控制端對地為負電壓。滿足以上兩個條件的機械鼠標器均可

18、使用。我們的接線方法是這樣的：先拆掉x軸、y軸方向的光敏傳感器（鼠標器中光敏傳感器為三個引腳，紅外發(fā)光二極管為兩個引腳）及左、右鍵按鈕開關，將圖5中p1、腳的連線和鼠標器電路板的地相連，x軸方向的光敏傳感器有三個安裝孔，其中一個為公共端，置空；另兩個為信號輸出端，這兩個輸出端分別接p1的腳和腳，y軸方向的連線與此類似。調(diào)試時，按下遙控器的a，如光標向相反的方向即x軸負方向移動，只要調(diào)換一下和鼠標器電路板相連接的p1的、腳的線即可；按下d，如光標向相反的方向y軸負方向移動，只要調(diào)換與鼠標器電路板相連的p1的、腳即可。x軸、y軸正方向正確了，負方向也就自然正確了。3.3調(diào)試中出現(xiàn)的故障和解決方法（

19、1）方波發(fā)生電路的輸出的方波波形一直是與理論值一致的，但是經(jīng)過移相電路后，兩者波形的相位差不是足夠的大；雖然那個相位差也能夠驅(qū)動鼠標的移動，但是鼠標移動速度比較慢。于是我們檢查方波發(fā)生電路，調(diào)節(jié)可變電阻的值，發(fā)現(xiàn)當可變電阻值為零時，鼠標移動速度是最快的。這個最快的移動速度是我們可以接受的，于是我們就將可變電阻短路，使鼠標的移動保持那個最快的速度。（2）遙控器的上下左右鍵單擊時，鼠標會跳動，跳動的距離是一定的，所以要選擇某一圖標時，會很難正對準那個圖標，從而選中。我們分析，這可能與遙控器的按鍵有一定的延時和方波脈沖的間隔有關，我們目前還沒有找到有效的解決方法。（3）用遙控器控制鼠標的運動，所以用

20、起來沒有普通鼠標順手，而且只能單純的上下左右的移動。如果加上左上、左下、右上、右下控制鍵，或許會簡單一些，但是那樣的話編碼方案會比較麻煩。因為時間問題，我們沒有做出來！4.所用元器件列表及電路改進4.1所用元器件反相器cd4069（一片）、4ls08 （兩片）、74ls04（一片）、與非門4011（一片）、發(fā)射模塊（編碼器pt2262）（一片）、接收芯片pt2272（一片）、lm358（一片）；電阻、電容、 三極管 、 發(fā)光二極管 、開關等若干。4.2電路改進1可以考慮在鼠標輸出端口接發(fā)射電路，然后在ps/2口或usb口接接收電路。這樣就需要了解ps/2或usb口的協(xié)議，也要考慮寫驅(qū)動程序！2

21、用單片機控制電路消除鼠標的按鍵抖動，鼠標移動就相對易于控制。3鼠標的按鍵改進方案，可設為： 鼠標的移動方向和左右鍵的工作狀態(tài)，其電平受s1 s6的控制，其中s1、 s2控制x軸方向的正向和反向移動， s3、 s4控制y軸方向的正向和反向移動， s5控制鼠標的左鍵， s6控制鼠標的右鍵。這種方案通過按鍵即可對鼠標進行各種操作。如要使鼠標向左張上方移動，可先按s2向左移，再按s3向上移動，也可以同時按s2、s3直接向左上方移動。如表4-1。表41 鼠標按鍵功能改進 按鍵d0d1d2d3工作狀態(tài)s11000x軸正方向移動s20100x軸負方向移動s30010y軸正方向移動s40001y軸負方向移動s

22、1、s31010x軸正方向移動、y軸正方向移動s1、s41001x軸正方向移動、y軸負方向移動s2、s30110x軸負方向移動、y軸正方向移動s2、s40101x軸負方向移動、y軸負方向移動s51100鼠標器左鍵s60011鼠標器右鍵結束語在畢業(yè)設計過程中，我們將所學的專業(yè)理論知識與實際開發(fā)結合起來，理論聯(lián)系實際，提高了專業(yè)技能。大量的查閱資料，對專業(yè)知識有了更深入的理解和認識，拓展了知識面。從課題立項、方案論證、理論設計、線路圖繪制、制版設計。全面了解和掌握了課題開發(fā)的基礎方法和步驟，進一步學習了單片機、plc、模擬電子、數(shù)字電子、傳感器、cad等專業(yè)知識。并且在原有計算機理論與操作的基礎上

23、，鞏固了對辦公軟件及ewb軟件的應用。為以后的實際工作打下了良好的基礎。感謝我系里的各位領導，對我的照顧，并在我們論文制作和課題制作上提供的大量便利，為我們提供優(yōu)秀的指導教師和完善的試驗場地。同時也要感謝學校的各級領導，正因為有他們的正確領導，學校的圖書館才得以建立的那么完善，讓我從中查到了大量的知識。另外同學們都給我了巨大的鼓勵！論文完成過程中，同學們互相鼓勵，互相幫助，互相分享資源，探討論文，空前團個終點，又是另外一個起點！吃水不忘挖井人，我將銘記大家對我的幫助，以后更好的為人民為社會服務！在畢業(yè)設計即將完成之際，謹向我的指導老師楊思俊老師表示最衷心的感謝！感謝譚老師在本次畢業(yè)設計中給予的悉心指導和耐心幫助。在此并向課題設計過程中給予幫助的同學