單片機(jī)無線鼠標(biāo)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、畢 業(yè) 論 文 正 文 第2頁摘 要鼠標(biāo)是人們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娔X外設(shè),其技術(shù)的發(fā)展備受矚目。傳統(tǒng)的鼠標(biāo)有機(jī)械鼠標(biāo)和光電鼠標(biāo)兩種,它們都依賴于在平面上工作來感知位移的變化。而隨著工作場(chǎng)合和客戶需求的不斷變化,人們?cè)絹碓叫枰环N具備無線功能和懸空遙控功能的鼠標(biāo),它不依賴于平面,沒有連線的距離限制。同時(shí),在鼠標(biāo)的發(fā)展中,如何縮小鼠標(biāo)的體積,降低鼠標(biāo)的功耗也越來越被人們所關(guān)注。無線鼠標(biāo)則是電腦周邊器件與無線通信技術(shù)的完美結(jié)合物。無線鼠標(biāo)接收器作為無線鼠標(biāo)的一個(gè)重要組成部分是完成無線鼠標(biāo)與計(jì)算機(jī)之間的通信的媒介，對(duì)它的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能夠?yàn)闊o線鼠標(biāo)的更快普及和發(fā)展提供有力的支持。本文在分析了無線鼠標(biāo)的工作原理之后

2、，將無線鼠標(biāo)接收器的設(shè)計(jì)主要分為兩部分。一部分是無線通信，使用無線收發(fā)芯片nrf2401進(jìn)行無線發(fā)送和接收，并使用80c196單片機(jī)對(duì)該芯片進(jìn)行控制完成信息的無線傳遞功能。另一部分為接收器與計(jì)算機(jī)間的通信，將接收器接收到的信號(hào)在單片機(jī)的控制下通過rs232接口傳遞給pc機(jī)并讓pc識(shí)別出相應(yīng)的操作。通過調(diào)試驗(yàn)證其系統(tǒng)穩(wěn)定，通信可靠。最后論文總結(jié)了在無線鼠標(biāo)接收器研究設(shè)計(jì)中的工作，提出了下一步需要完善和解決的問題。 關(guān)鍵詞:無線鼠標(biāo)；接收器；無線射頻；【abstract】 with the continuing popularity of computer, mouse as a part of

3、computers peripheral devices has been in rapid development. wireless mouse is the perfect combination of computer peripheral devices and wireless communication technologies.key words：wireless mouse, receiver, wireless rf黑龍江大學(xué)印制摘 要1一、 引言11.1 80c196的片內(nèi)結(jié)構(gòu)21.2 80c196的引腳圖31.3 80c196程序存儲(chǔ)器51.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器61.5 特殊

4、功能寄存器sfr71.6 工作方式81.7存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)91.9系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)10二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)112.1硬件構(gòu)成122.1.1 加速度計(jì)122.1.2 微處理器122.1.3 射頻收發(fā)器122.1.4 接口設(shè)計(jì)132.2 軟件設(shè)計(jì)132.2.1 usb 部分132.2.2 控制部分16三、無線鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)163.0 無線收發(fā)模塊163.1 發(fā)射部分163.2 接收部分173.2 編解碼電路173.2.1 pt2262/pt2272173.2.2 地址編碼設(shè)定和修改183.2.3 抗干擾的的處理183.3 無線遙控鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)193.3.1無線鼠標(biāo)左鍵的實(shí)現(xiàn)193.3.2 無線鼠標(biāo)滾輪的實(shí)現(xiàn)2

5、03.4 安裝與調(diào)試21四、80c196單片機(jī)鼠標(biāo)接口程序設(shè)計(jì)224.1 串行鼠標(biāo)的原理及數(shù)據(jù)協(xié)議224.2. 鼠標(biāo)信號(hào)發(fā)送協(xié)議與過程23五、結(jié)束語35六、 參考文獻(xiàn):36畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第36頁一、 引言隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展, 計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為人們?nèi)粘９ぷ鳌W(xué)習(xí)必不可少的工具。其中, 鼠標(biāo)作為計(jì)算機(jī)最重要的外設(shè)之一, 它能控制計(jì)算機(jī)屏幕的光標(biāo)移動(dòng), 代替了鍵盤的某些繁瑣的指令, 使計(jì)算機(jī)的操作更加簡(jiǎn)便。鼠標(biāo)從出現(xiàn)至今, 經(jīng)歷了機(jī)械式鼠標(biāo)、光電機(jī)械式鼠標(biāo)和光電式鼠標(biāo)三個(gè)階段。本文要介紹的則是鼠標(biāo)發(fā)展的新階段:mems 無線鼠標(biāo)。它以mems 技術(shù)為依托, 進(jìn)行一定距離的無線操作, 來控制屏幕光標(biāo)

6、移動(dòng)。mems, micro electron- mechanical system, 即微機(jī)電系統(tǒng), 是指采用微機(jī)械加工技術(shù)可以批量制作的, 集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口、通訊等于一體的微型器件或微型系統(tǒng)。它可以將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)或?qū)㈦妼W(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為物理信號(hào), 實(shí)現(xiàn)從信號(hào)取樣、處理到執(zhí)行的整體集成。目前, 國內(nèi)外對(duì)這種基于mems 的無線鼠標(biāo)均有一定的研究。香港中文大學(xué)設(shè)計(jì)的是一個(gè)三維的指環(huán)形式的鼠標(biāo)1( 見圖1) , 將裝有mems 微加速度計(jì)的指環(huán)套在手指上, 通過手指的活動(dòng)來獲得加速度; 微處理器和射頻發(fā)射器則安裝在手腕處, 與指環(huán)相連, 構(gòu)成一個(gè)

7、完整的系統(tǒng)。圖1 鼠標(biāo)環(huán)的實(shí)物1.1 80c196的片內(nèi)結(jié)構(gòu)為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了80c196單片機(jī)作為控制芯片，在前向通道中是一個(gè)非電信號(hào)的電量采集過程。它由傳感器采集非電信號(hào)，從傳感器出來經(jīng)過功率放大過程，使信號(hào)放大，再經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)端口。由于80c196中無片內(nèi)rom，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也不能滿足要求，經(jīng)擴(kuò)展2762和6264來達(dá)到存儲(chǔ)器的要求，其結(jié)果通過顯示器來進(jìn)行顯示輸出。 80c196是有8個(gè)部件組成，即cpu，時(shí)鐘電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并行口（p0p3）串行口，定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即組成

8、了單片微型計(jì)算機(jī)，80c196就是mcs-51系列單片機(jī)中的一種。圖 1-1 80c196基本組成cpu中央處理器：中央處理器是80c196的核心，它的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，把數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器或輸入口送到cpu或cpu數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器或送到輸出端口。還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和算術(shù)的運(yùn)算。 時(shí)鐘電路：80c196內(nèi)部有一個(gè)頻率最大為12mhz的時(shí)鐘電路，它為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘序列，需要外接石英晶體做振蕩器和微調(diào)電容。內(nèi)存：內(nèi)部存儲(chǔ)器可分做程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但在80c196中無片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 。定時(shí)/計(jì)數(shù)器：80c196有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成定時(shí)的方式和計(jì)數(shù)的方式，但只能

9、用其中的一個(gè)功能，以定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。并行i/o口：mcs-51有四個(gè)8位的并行i/o口，p0，p1，p2，p3，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出。串行口：它有一個(gè)全雙工的串行口，它可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間或單片機(jī)同其它外設(shè)之間的通信，該并行口功能較強(qiáng)，可以做為全雙工異步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用。 中斷控制系統(tǒng)：80c196有五個(gè)中斷源，既外部中斷兩個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)，全部的中斷分為高和低的兩個(gè)輸出級(jí)。 1.2 80c196的引腳圖圖1-2 80c196引腳圖80c196的制作工藝為hmos，采用40管腳雙列直插dip封裝，引腳說明如下：vcc（40引腳）正常運(yùn)行時(shí)提供電源

10、。vss（20引腳）接地。xtal1（19引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，該引腳也是可以接外部的晶振的一個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)于8031而言此引腳應(yīng)該接地。xtal2（18引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)， 對(duì)mcs51系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。rst/vpd（9引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平將單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持不高于0.5v的低電平以保證8031正常工作。在掉電時(shí)，此引腳接備用電源vdd，以保持ram數(shù)據(jù)不丟失

11、，當(dāng)bvcc低于規(guī)定的值時(shí)，而vpd在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)，vpd就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。ale/prog（30引腳）當(dāng)8031訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，ale9地址鎖存允許0輸入的脈沖的下沿用于鎖存16位地址的低8位，在不訪問外部存儲(chǔ)器的時(shí)候，ale仍有兩個(gè)周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的1/6，在訪問外存儲(chǔ)器的是候，在兩個(gè)周期中，ale只出現(xiàn)一次，ale斷可驅(qū)動(dòng)8個(gè)ls ttl負(fù)載，對(duì)于有片內(nèi)eprom的而言，在eprom編程期間，此腳用于輸入編程脈沖prog。（29引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在讀取外部指令期間， psen

12、非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，兩個(gè)有效的psen非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。/vpp（31引腳）當(dāng)保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng)pc值超過0fffh時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲(chǔ)器。當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，對(duì)8031而言，此腳必須接地。p0，p1，p2，p3：8031有四個(gè)并行口，在這四個(gè)并行口中，可以在任何一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，又可以從它們那得到數(shù)據(jù)，故它們都是雙向的，每一個(gè)i/o口內(nèi)部都有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，各成為sfr中的一個(gè)，因此cpu數(shù)據(jù)從并行i/o口輸出時(shí)可以得到鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖，但他

13、們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟町惡艽?，p0和p2口內(nèi)部均有個(gè)受控制器控制的二選一選擇電路，故它們除可以用做通用i/o口以外還具有特殊的功能，p0口通常用做通用i/o口為cpu傳送數(shù)據(jù)，p2口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除p0口以外其余三個(gè)都是準(zhǔn)雙向口。80c196有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把cpu的8位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，也可以把串行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來變成并行數(shù)據(jù)給cpu，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。80c196的 串行發(fā)送和接收利用了p3口的第二功能，利用p3.1做串行數(shù)據(jù)接收線，串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控制寄存器s

14、con，電源及波特率選擇寄存器pcon和串行緩沖寄存器sbuf，他們都屬于sfr，pcon和scon用于設(shè)置串行口工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，sbuf用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。1.3 80c196程序存儲(chǔ)器mcs-51系列單片機(jī)的內(nèi)部rom是不同的，8051有4k的rom，而8751則是4k光可擦寫eprom，而我們所采用的8031則沒有片內(nèi)的rom，但是無論那種型號(hào)的芯片都可以在片外擴(kuò)展多達(dá)64k的片外程序存儲(chǔ)器，外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的大小以滿足系統(tǒng)要求即可，或有特殊要求或?yàn)榱艘院笊?jí)方便采用大容量的片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng)外接程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，單片機(jī)通過p2口和p0口輸出16位的地址，

15、即可尋址的外部程序存儲(chǔ)器單元的地址，使用ale作為低8位地址鎖存器信號(hào)，再由p0口讀回指令的代碼，用psen非作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。單片機(jī)有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器pc，它始終存著cpu要讀取的機(jī)器碼的所在地址，單片機(jī)工作時(shí)，pc自動(dòng)加一，此時(shí)程序開始順序執(zhí)行，因?yàn)閱纹瑱C(jī)程序 訪問空間是64k，故需要16條地址線，當(dāng)接“0”則8031在片外程序存儲(chǔ)器中讀取指令，此時(shí)片外程序存儲(chǔ)器從0000h開始編址，因?yàn)?031無片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，故在此系統(tǒng)中必須接地使cpu到外部rom中去尋址。在程序存儲(chǔ)器中有六個(gè)單元有特定的含義：0000h單元：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位后，pc=0000h即從此處開始執(zhí)行指令。0003h單

16、元：外部中斷0入口地址。000bh單元：定時(shí)器0溢出中斷入口地址。0013h單元：外部中斷1入口地址。001bh單元：定時(shí)器溢出中斷入口地址。0023h單元：串行口中斷入口地址。使用時(shí)常在這些入口外安放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到擁護(hù)安排的中斷處理程序的起始地址，或從0000h外執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到用戶設(shè)計(jì)的初始程序入口。1.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測(cè)程序等功能。片內(nèi)的128b的ram地址為00h7fh，供用戶做ram用，但是在這中間的前32單元，00h1fh即引用地址尋址做用戶ram用，常常做工作寄存器區(qū)，分做四組，每組由8個(gè)單元組成通用

17、寄存器r0r7，任何時(shí)候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過rs0，rs1的內(nèi)容來決定選擇哪一個(gè)工作寄存器。低128字節(jié)中的20h2fh共16字節(jié)可用位尋址方式訪問各位，共128個(gè)位地址，30h7fh共80個(gè)單元為用戶ram區(qū)，作堆?；驍?shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi)ram不夠用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此時(shí)單片機(jī)通過p2口和p0口選出6位地址，使用ale作低8位的鎖存信號(hào)，再由p0口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時(shí)用，讀時(shí)用做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào)1.5 特殊功能寄存器sfr80c196有21個(gè)專用寄存器，他們是用來管理cpu和i/o口以及內(nèi)部邏輯部件的，在指令中專用寄存器是以存儲(chǔ)單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱

18、，但尋址時(shí)都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi)ram的地址相連的。下面就專用寄存器作以簡(jiǎn)單的介紹：累加器a：在絕大多數(shù)情況下它參與運(yùn)算的一方并存放運(yùn)算的結(jié)果。寄存器b：進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)，寄存器b有特定的用途，在乘時(shí)存放一個(gè)乘數(shù)以及積的最高位，a中存放另一個(gè)乘數(shù)以及積的低位。除法時(shí)，b中存放除數(shù)及余數(shù)，而在a中存放被除數(shù)和商，其他情況可作為普通寄存器用。堆棧指針sp：在子程序調(diào)用或中斷時(shí)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi)ram中的位置，系統(tǒng)復(fù)位后，sp變成07h，使堆棧從00單元開始。；數(shù)據(jù)指針dptr：由兩個(gè)字節(jié)組成，dph字地址由83h，d

19、pl由82h，存放一個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)做地址用。程序狀態(tài)字psw：七位用來表征各種標(biāo)志，另一位無意義。 c ac fo rs1 rs0 ov - pc：進(jìn)位標(biāo)志位，用于表示加減運(yùn)算時(shí)最高位有無進(jìn)位和借位，在加法運(yùn)算中，若累加器最高位有進(jìn)位則cy=1，否則cy=0，在減法時(shí)則有借位cy=1，否則cy=0，在執(zhí)行算術(shù)邏輯運(yùn)算時(shí)可以被硬件或軟件置位或清除，cpu在進(jìn)行移位操作也會(huì)影響該位。ac：當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)并產(chǎn)生由低四位向高四位的進(jìn)位或借位時(shí)，ac置1，否則清0。若ac=0時(shí)則在加減過程中a3沒有向a4進(jìn)位或借位，否則正好相反。f0：f0常不是由機(jī)器來指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據(jù)程序的需

20、要進(jìn)行設(shè)置的，這個(gè)位一經(jīng)確定就可通過軟件測(cè)試來決定用戶程序的流向。rs1，rs0：8031有四個(gè)8位工作寄存器r0r7，用戶可以改變r(jià)s1和rs0的狀態(tài)來決定r0r7的物理地址。ov：用以指示運(yùn)算是否發(fā)生溢出，由機(jī)器執(zhí)行指令自動(dòng)形成，若機(jī)器在執(zhí)行指令過程中累加器a超過8位，則ov=1否則為0。p：用來來表示累加器a中的值為1的二進(jìn)制位的奇偶數(shù)，若1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)p=1，為偶數(shù)p=0。在串行通信中常用奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果的正確性。1.6 工作方式它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。一、 復(fù)位方式當(dāng)mcs-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳rst(全稱reset)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片

21、機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果rst持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖 (1-3a)中左圖所示。圖中電容c1和電阻r1對(duì)電源十5v來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持rst一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻r1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如圖 (1-3a)中所示。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖 (1-3b)所示。上電后，由于電容c3的充電和反相門的作

22、用，使rst持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵k后松開，也能使rst為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。 根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。 圖1-3 單片機(jī)的復(fù)位電路 圖(1-16a)中：cl10-30uf，r11ko 圖(1-16b)中：c：1uf，rllko，r210ko 二、掉電和低功耗方式人們往往在程序運(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障，使ram和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策，80c196有掉電保護(hù)，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。1.7存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)在80c196芯片的外圍電路中必須對(duì)其進(jìn)行程

23、序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，和根據(jù)系統(tǒng)的需要對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。80c196對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均可進(jìn)行0000hffffh的64k字節(jié)地址內(nèi)容的有效尋址。在前面我們已經(jīng)講過80c196外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，p2作高位的地址輸出，p0作低位地址輸出和數(shù)據(jù)線。一、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 由于80c196無內(nèi)部rom ，故擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器地址為0000hffffh，考慮系統(tǒng)的需要，我們將8031的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展為4k eprom，采用2764作為rom芯片。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的容量大于256字節(jié)，故eprom片內(nèi)地址線除了由p0口經(jīng)地址存儲(chǔ)器提供低8位地址外，還需要由p2口提供若干條地址線，我們選用8k的2764

24、eprom，故地址線應(yīng)該是13條，因?yàn)橄到y(tǒng)中只擴(kuò)展一片eprom，所以不用片選信號(hào)，即eprom 的接地。在程序擴(kuò)展中，我們選用的地址鎖存器是74ls373當(dāng)三態(tài)門的為低電平時(shí)，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許q端輸出，否則為高電平，輸出為三態(tài)門斷開，輸出端對(duì)外電路呈高阻態(tài)，所以在這里為低電平，這時(shí)當(dāng)g端為高電平時(shí)，鎖存器輸出和輸入的狀態(tài)是相同的，當(dāng)g由高電平下落為低電平時(shí)，輸入端1d8d的數(shù)據(jù)鎖入1q8q中。當(dāng)2764處于讀方式下和均為低電平有效。當(dāng)vpp=+5v時(shí)，eprom處于讀工作方式：這時(shí)由給定地址信號(hào)決定被選中存儲(chǔ)器單元信息。被讀出到數(shù)據(jù)輸出端d0d7上。維持方式：當(dāng)為高電平時(shí)，vpp為+

25、5v，eprom處于低功耗方式，輸出端均為高阻態(tài)，這與輸入無關(guān)。編程方式：在vpp加上+25v編程電源并在和地端跨接一個(gè)0.1uf的電容以干擾電壓的瞬間對(duì)2764進(jìn)入編程方式，被編程的8位數(shù)據(jù)以并行方式送到數(shù)據(jù)輸出斷編程校驗(yàn)。1.9系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來產(chǎn)生80c196單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，80c196本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，80c196在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。80c196內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器

26、的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為xtal1和xtal2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器電路中的c1、c2的選擇在30pf左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2mhz12mhz之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的npo電容，采用的晶振頻率為12mhz。圖1-4系統(tǒng)時(shí)鐘二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2 所示, 這種新型的鼠標(biāo)由三個(gè)模塊組成:( 1)mems 加速度計(jì), 用它來檢測(cè)鼠標(biāo)各方向的運(yùn)動(dòng); ( 2) 微處理器, 用來處理加速度計(jì)輸出的數(shù)據(jù), 對(duì)收發(fā)器進(jìn)行控制; ( 3)

27、收發(fā)器, 對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行無線傳輸, 以相應(yīng)的通訊協(xié)議與pc 機(jī)相連。圖2 無線鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)2.1硬件構(gòu)成2.1.1 加速度計(jì)mems 加速度計(jì)兩個(gè)mems 單軸加速度計(jì)( 或一個(gè)雙軸加速度計(jì)) 被放置在水平面上來檢測(cè)鼠標(biāo)x 和y 方向的運(yùn)動(dòng)。若在yz 平面放置一個(gè)雙軸加速度計(jì)檢測(cè)鼠標(biāo)的垂直運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)角度就構(gòu)成了三維鼠標(biāo)。本系統(tǒng)中采用ad 公司的adxl203 微加速度計(jì)檢測(cè)運(yùn)動(dòng), 這是一款電容式加速度計(jì), 溫度系數(shù)低、靈敏度高、直流響應(yīng)好。它通過檢測(cè)電容量的變化得到加速度值。2.1.2 微處理器本系統(tǒng)中采用了兩種微處理器。在發(fā)射部分中, 微處理器要對(duì)加速度計(jì)的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波放大處理, 采用

28、a/d轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào), 并轉(zhuǎn)化為符合串行鼠標(biāo)規(guī)范的數(shù)據(jù)包, 輸出給發(fā)射器。其中一個(gè)重要作用是將加速度計(jì)輸出的與檢測(cè)的加速度成比例的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成表征x、y 方向位移的電信號(hào), 實(shí)現(xiàn)該功能是通過編程對(duì)信號(hào)進(jìn)行二重積分。同時(shí)還需對(duì)發(fā)射器件進(jìn)行控制, 例如對(duì)內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始設(shè)置, 設(shè)定工作頻率、發(fā)射功率等參數(shù); 進(jìn)入工作狀態(tài)后, 通過微控制器進(jìn)行收發(fā)模式的控制, 發(fā)送/接收數(shù)據(jù)或進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。因此采用atmel 的atmega16 單片機(jī), 它是一種高性能、低功耗的avr 單片機(jī), 帶有16k 字節(jié)的可編程flash, 1k 字節(jié)的片內(nèi)sram, 3 個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器,2 個(gè)可編程的

29、串行usart。在接收部分, 微處理器需要對(duì)收發(fā)器和接口芯片進(jìn)行控制, 因此采用atmel 的at80c51。2.1.3 射頻收發(fā)器該系統(tǒng)采用射頻技術(shù)(rf) 來實(shí)現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通訊。射頻技術(shù)能夠?qū)Χ叹嚯x通訊提供充足的帶寬, 只要在限定距離內(nèi)( 一般為1020 米) , 就可以在任何位置使用, 幾乎不受障礙物的影響。系統(tǒng)選用的收發(fā)芯片是挪威nordic 公司推出的nrf2401 單片2.4ghz 無線收發(fā)一體芯片4, 24 引腳, 提供shockburst 模式、直接收發(fā)模式、duoceiver 雙信道收發(fā)模式、片上crc 以及地址計(jì)算編碼等功能, 支持多點(diǎn)間通信,最高傳輸速率超過1mbit

30、/s, 功耗小, 外圍設(shè)備少, 是一款理想的系統(tǒng)芯片。2.1.4 接口設(shè)計(jì)基于usb 使用方便、允許外設(shè)熱插拔、速度快、連接靈活等特點(diǎn), 本系統(tǒng)采用philips 的pdiusbd12 芯片6, 該芯片符合usb1.1 協(xié)議規(guī)范, 與任何微處理器有高速( 2mb/s) 并行接口, 可通過軟件控制總線連接softconnect,具有多中斷模式。2.2 軟件設(shè)計(jì)2.2.1 usb 部分根據(jù)usb 協(xié)議, 傳輸由主機(jī)(host) 開始, 單片機(jī)(at80c51) 作為前臺(tái), 等待中斷。主機(jī)發(fā)令牌給usb 芯片( pdiusbd12) , pdiusbd12 接收后給單片機(jī)發(fā)中斷,單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程

31、序,進(jìn)行相應(yīng)的操作, 因此usb 的軟件設(shè)計(jì)分單片機(jī)方面和主機(jī)方面兩部分5。單片機(jī)方面的單片機(jī)控制程序通常由三部分組成: (1)初始化單片機(jī)和外圍設(shè)計(jì)(如pdiusbd12);(2) 主循環(huán)部分,可以進(jìn)行中斷; (3)中斷服務(wù)程序。圖3 無線鼠標(biāo)發(fā)射部分圖4 無線鼠標(biāo)接收部分主機(jī)方面的設(shè)計(jì)就是usb 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編制。usb驅(qū)動(dòng)程序?qū)儆趙dm(windows driver model) ,它對(duì)驅(qū)動(dòng)程序分層重新進(jìn)行定義, 以便適應(yīng)即插即用系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)程序包括: (1)driverentry 例程, 用來初始化入口和內(nèi)核調(diào)用; (2)irp處理, 內(nèi)核通過發(fā)送i/o 請(qǐng)求來運(yùn)行驅(qū)動(dòng)程序; (3)

32、分發(fā)例程, 用來“創(chuàng)建”、“讀”、“寫”處理程序; (4)硬件資源管理、電源管理等。usb 驅(qū)動(dòng)是usb 開發(fā)中最困難的, 開發(fā)工具可采用windows ddk 來實(shí)現(xiàn)。2.2.2 控制部分兩個(gè)單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。主程序初始化i/o 口、中斷、寄存器等參數(shù)后, atmega16 對(duì)得到的鼠標(biāo)的加速度信號(hào)和按鍵信息進(jìn)行處理, 在對(duì)nrf2401 的控制字設(shè)置后傳輸數(shù)據(jù), 等待發(fā)送。at80c51 單片機(jī)在檢測(cè)到nrf2401 接收器的dr1 信號(hào)有效時(shí), 讀取接收器的數(shù)據(jù), 傳送給usb芯片。at80c51 單片機(jī)也對(duì)usb 芯片( pdiusbd12) 進(jìn)行控制處理。三、無線鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)3.0

33、 無線收發(fā)模塊鼠標(biāo)是用來控制屏幕光標(biāo)移動(dòng)的一種裝置，是計(jì)算機(jī)最重要的外部輸入設(shè)備之一。用遙控器控制鼠標(biāo)，是用遙控器的按鍵信號(hào)控制鼠標(biāo)的上下左右移動(dòng)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。本設(shè)計(jì)只考慮左鍵和滾輪的滾動(dòng)方向來控制ppt的翻頁?；痉桨溉鐖D1所示。3.1 發(fā)射部分 無線發(fā)射編碼模塊主要由315mhz無線數(shù)據(jù)發(fā)射和編碼芯片pt2262組成。發(fā)射電路由聲表諧振器穩(wěn)頻，工作頻率為315mhz，以am方式調(diào)制， 240mm小拉桿天線發(fā)射信號(hào)。發(fā)射模塊具有較寬的工作電壓范圍。當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，與發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當(dāng)發(fā)射電壓為3 v時(shí)。

34、空曠地傳輸距離約2050 m。發(fā)射功率較??；當(dāng)電壓5 v時(shí)約 100200 m；當(dāng)電壓 9 v時(shí)約 300500 m；當(dāng)發(fā)射電壓為 12 v時(shí),為最佳工作電壓,具有較好的發(fā)射效果，此時(shí)發(fā)射電流約60 ma，空曠地傳輸距離700800 m,發(fā)射功率約 500 mw；當(dāng)電壓大于12 v時(shí)功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。發(fā)射模塊用ask方式調(diào)制，以降低功耗。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)，發(fā)射電流降為零2。3.2 接收部分無線接收解碼模塊主要由315 mhz無線數(shù)據(jù)接收模塊、解碼芯片 pt2272及繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成。315 mhz無線數(shù)據(jù)接收模塊有超再生式接收模塊和超外差式接收模塊兩種。 這里用的是超再生式

35、接收模塊，采用smd貼片工藝制造生產(chǎn)，工作電壓為5 v，靜態(tài)電流4 ma，接收靈敏度為105 dbm。它內(nèi)含放大整形及解碼電路，使用極為方便。天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時(shí)可以剪短甚至去掉外接天線。由于頻率受溫度漂移影響大，采用了帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315 mhz后封固。無線接收模塊沒有接收到空間的315 mhz信號(hào)時(shí)，輸出的只是干擾信號(hào)，解碼芯片pt2272輸出端d0d5均為低電平。當(dāng)無線接收模塊收到空間的315 mhz信號(hào)時(shí)，經(jīng)放大、變頻、濾波等處理后輸出控制信號(hào)，送到解碼芯片第14腳進(jìn)行解碼。只有pt2272的地址端的電平狀態(tài)與發(fā)射部分的p

36、t2262的地址端一致時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)端才有高電平輸出。本方案設(shè)計(jì)的地址為ff，即全部懸空，也可以另行設(shè)定地址碼，最重要的就是不要相互干擾。輸出時(shí)通過繼電器控制電路的工作狀態(tài)，同時(shí)還有對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管指示。3.2 編解碼電路3.2.1 pt2262/pt2272 pt2262/pt2272 是一種 cmos 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，最多可有12位(a0a11)三態(tài)地址端管腳，任意組合可提供531 441個(gè)地址碼，最多可有6位(d0d5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片pt2262發(fā)出的編碼信號(hào)由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼

37、字。解碼芯片pt2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，vt腳才輸出高電平，同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，pt2262 不接通電源，其17腳為低電平，315 mhz的高頻發(fā)射電路不工作；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，pt2262上電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17腳為高電平時(shí)，315 mhz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低電平時(shí)，315 mhz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全受控于pt2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控(ask)調(diào)制,相當(dāng)于調(diào)制度為100的

38、調(diào)幅。3.2.2 地址編碼設(shè)定和修改 通常使用中，一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路 pt2262 和解碼電路pt2272 的第18 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地。3的8次方為6 561，所以地址編碼不重復(fù)度為6 561組，只有發(fā)射端pt2262和接收端pt2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用，pt2262和pt2272出廠時(shí)的8位地址編碼端全部懸空，這樣可以便于選擇各種編碼狀態(tài)，用戶如果想改變地址編碼，只要將 pt2262和pt2272的18腳設(shè)置相同即可。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的d1d4端輸出約4v互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)vt端也輸出

39、解碼有效高電平信號(hào)。用戶可將這些信號(hào)加一級(jí)放大，便可驅(qū)動(dòng)繼電器、功率三極管等進(jìn)行負(fù)載遙控開關(guān)操作4。3.2.3 抗干擾的的處理通過pt2272的vt腳(17腳)是否為高電平去判斷是否有鍵按下，若為高，則去判斷pt2272的d0d3中哪個(gè)鍵按下，但其中忽略了一點(diǎn)，即：這些數(shù)據(jù)接收到的是干擾，系統(tǒng)將錯(cuò)誤判斷影響正常運(yùn)行。由于干擾脈沖是窄脈沖，故可通過軟件來濾除干擾，從而有效的解決該問題。也就是說，只有在接收到pt2272的 vt腳由低變高至少保持 20 ms以上時(shí)系統(tǒng)才確認(rèn)按鈕按下。3.3 無線遙控鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)在普通的光電鼠標(biāo)基礎(chǔ)上，研究鼠標(biāo)的的按鍵電平和滾輪的波形來實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的左鍵和滾輪的功能

40、，從而達(dá)到無線遠(yuǎn)距離的實(shí)現(xiàn)。無線遙控鼠標(biāo)設(shè)計(jì)方案如圖4所示。3.3.1無線鼠標(biāo)左鍵的實(shí)現(xiàn)通過對(duì)光電鼠標(biāo)的研究，發(fā)現(xiàn)鼠標(biāo)上的所有按鍵都是低電平有效，也就是說按鍵是一個(gè)按鈕開關(guān)，一端連接地另一端連接鼠標(biāo)芯片。當(dāng)鍵按下鼠標(biāo)芯片的那一端就接地呈低電平，當(dāng)按鈕松開時(shí)呈高電平。根據(jù)此情況，只要在接收電路中有一信號(hào)連接到按鍵那一端，當(dāng)接收到低電平時(shí)，也就是鼠標(biāo)芯片那一端為低電平，鼠標(biāo)的點(diǎn)擊就可以實(shí)現(xiàn)，如圖5所示。圖5 對(duì)收發(fā)模塊是串行通信的，所以接收到的是一組方波信號(hào)，這組方波信號(hào)經(jīng)過解碼電路解碼后就可以知道得到的是高電平或者是低電平。由于設(shè)計(jì)了用高電平發(fā)射，所以接收到的是高電平。然后經(jīng)過反相后給鼠標(biāo)按鍵連

41、接芯片的那一端，這樣就可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊功能。這種電路不僅能實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的左擊功能，而且鼠標(biāo)所有的點(diǎn)擊都能實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)只針對(duì)多媒體教學(xué)中放映3.3.2 無線鼠標(biāo)滾輪的實(shí)現(xiàn)如圖6 所示的鼠標(biāo)滾輪的實(shí)現(xiàn)是本設(shè)計(jì)的核心之一。在多媒體教學(xué)中放映ppt文件時(shí)，實(shí)現(xiàn)頁面的上翻和下翻就是用鼠標(biāo)的滾輪來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)鼠標(biāo)滾輪的特點(diǎn)，其實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)在于滾輪波形處理方面。由于要產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)方波而且還有相位差的存在,在實(shí)現(xiàn)上翻和下翻時(shí)相位差還是不同的，這在設(shè)計(jì)電路時(shí)會(huì)造成很多的麻煩。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮到用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)方波的產(chǎn)生和在不同的情況下產(chǎn)生不同的相位差，最終實(shí)現(xiàn)滾輪的上翻和下翻功能。利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)與利用ic

42、芯片相比較，單片機(jī)的外圍電路要比ic芯片的外圍電路少很多。單片機(jī)不僅可以產(chǎn)生方波電路，在鼠標(biāo)左擊時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)反相功能。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的程序相對(duì)比較簡(jiǎn)單，其流程圖如圖7所示。應(yīng)該注意的是，方波的頻率的大小與鼠標(biāo)滾輪的反應(yīng)速度成正比，頻率選取是否適當(dāng)決定了鼠標(biāo)滾輪能否實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)念l率。經(jīng)過調(diào)試，方波的頻率在50100hz的范圍內(nèi)比較合適，可在軟件中延時(shí)來實(shí)現(xiàn)方波頻率的控制。3.4 安裝與調(diào)試無線收發(fā)模塊雖然在傳輸距離上有優(yōu)勢(shì)，但它對(duì)天線和電壓的要求相對(duì)要高一些，電壓的大小和天線的制作直接影響到傳輸距離。在調(diào)試時(shí)用了9 v的干電池，天線用了25 cm的螺旋型天線。資料表明，當(dāng)電壓 9

43、 v時(shí)傳輸距離約300500 m。根據(jù)調(diào)試情況，實(shí)際上很難達(dá)到這個(gè)距離。但對(duì)于本設(shè)計(jì)，實(shí)際范圍只要有2030 m就已經(jīng)足夠了。利用單片機(jī)產(chǎn)生方波電路雖然程序非常簡(jiǎn)單，但是頻率有比較高的要求。根據(jù)鼠標(biāo)滾輪的資料和反復(fù)的調(diào)試，最終把方波的頻率定為100 hz比較合適。最重要的是在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的晶振出來的高頻信號(hào)會(huì)影響到模塊的接收距離。通過采取相應(yīng)的措施，把原來用的12 mhz晶振改成4 mhz的，而且晶振離接收模塊盡可能地遠(yuǎn)。在接收模塊的電源附近加上濾波電容，這也是相對(duì)比較重要的。采取這些措施后，其傳輸距離得到一定的改善。本文利用光電式鼠標(biāo)和編解碼遙控電路模塊的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)低成本高性能的無

44、線鼠標(biāo)，并具有全方位遙控的特點(diǎn)，能有效地解決多媒體教室普遍存在的教師教學(xué)活動(dòng)離開電腦控制臺(tái)就無法操縱鼠標(biāo)的問題。當(dāng)今各大中小學(xué)校的多媒體教室正在以較快的速度普及，這種鼠標(biāo)能大大地改善多媒體教室的人機(jī)交互性能，因此具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。四、80c196單片機(jī)鼠標(biāo)接口程序設(shè)計(jì)80c196單片機(jī)由于低格低、處理能力強(qiáng)，在信號(hào)分析、數(shù)據(jù)采集等很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在目標(biāo)系統(tǒng)中使用各種規(guī)格的液晶或crt顯示器也越來越多。因此在這樣的單片機(jī)系統(tǒng)中引入鼠標(biāo)，將會(huì)方便操作，提高工作效率。鼠標(biāo)內(nèi)核本質(zhì)上是一個(gè)二維的角度或位移信號(hào)檢測(cè)裝置，耗電極少、可靠性高、價(jià)格低廉，可能在許多場(chǎng)合發(fā)揮作用。鼠標(biāo)與主機(jī)之間通

45、過rs-232標(biāo)準(zhǔn)串行接口進(jìn)行通信，信息傳送是單方向、無條件、無應(yīng)答連續(xù)進(jìn)行的。此外80c196的uart不直接支持鼠標(biāo)的接口協(xié)議，在程序設(shè)計(jì)中必須予以注意。本文主要探討80c196單片機(jī)與microsoft兼容鼠標(biāo)接口程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)是一種快速定位器，通過移動(dòng)鼠標(biāo)能快速定位屏幕上的對(duì)象，是計(jì)算機(jī)圖像界面交互的必用外部設(shè)備。通常，鼠標(biāo)通過微機(jī)中的串口或ps/2鼠標(biāo)插口和主機(jī)連接。當(dāng)在平面上移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)，通過機(jī)械或光學(xué)的方法把鼠標(biāo)滾輪移動(dòng)的距離和方向轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程式將脈沖個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換成鼠標(biāo)的水平方向和垂直方向的位移量，從而控制顯示屏上光標(biāo)箭頭隨鼠標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)。根據(jù)此原

46、理，我們可利用鼠標(biāo)的上位機(jī)驅(qū)動(dòng)程式來設(shè)計(jì)測(cè)控系統(tǒng)中的編碼器讀取軟件。4.1 串行鼠標(biāo)的原理及數(shù)據(jù)協(xié)議鼠標(biāo)一般劃分為以下功能模塊：微控制器、按鍵檢測(cè)、位置移動(dòng)檢測(cè)、rs232信號(hào)產(chǎn)生、5v電源產(chǎn)生器。串行鼠標(biāo)的功能框圖如圖1所示。微軟公司和mouse system公司的鼠標(biāo)都采用串行輸入技術(shù)。微軟公司的協(xié)議格式為3個(gè)字節(jié)：第1字節(jié)的6、7位固定為1，4，5位分別為左右鍵狀態(tài)，2、3位為上下移動(dòng)數(shù)據(jù)的高6、7位，0、1位為左右移動(dòng)數(shù)據(jù)的高6、7位；第2、第3字節(jié)發(fā)送的都是左右上下的其余6位數(shù)據(jù)，其中y表示上下、x表示左右移動(dòng)的數(shù)據(jù)位。mouse system公司的協(xié)議格式為5個(gè)字節(jié)：1個(gè)字節(jié)用于描

47、述3個(gè)按鍵的狀態(tài)，2個(gè)字節(jié)為y方向的相對(duì)坐標(biāo)，另外2個(gè)字節(jié)為x方向的相對(duì)坐標(biāo)，具體協(xié)議如表1所列。表1我們能方便地制作鼠標(biāo)表1 鼠標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息協(xié)議mouse system格式microsoft格式數(shù)字位7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0字節(jié)11 0 0 0 0 l m r1 1 l r y7 y6 x7 x6字節(jié)2x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 x00 0 x5 x4 x3 x2 x1 x0字節(jié)3y7 y6 y5 y4 y3 y2 y1 y00 0 y5 y4 y3 y2 y1 y0字節(jié)4x7 x6 x5 x4 x3 x2 x1 x0字節(jié)5y7 y6 y5

48、 y4 y3 y2 y1 y04.2. 鼠標(biāo)信號(hào)發(fā)送協(xié)議與過程鼠標(biāo)是一個(gè)功能高度集中的小型機(jī)電一體化系統(tǒng)。它首先將直線移轉(zhuǎn)換成角度位移，再轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，然后與按鈕狀態(tài)統(tǒng)一編碼，通過rs-232串口發(fā)出。鼠標(biāo)工作所需功率從rs-232串行接口的控制線上竊?。╬s/2、usb接口鼠標(biāo)除外）。當(dāng)鼠標(biāo)被拖動(dòng)超過一個(gè)最小距離或某一按鈕被按下時(shí)，它按照規(guī)定的協(xié)議將移動(dòng)距離和按鈕狀態(tài)通過一次或幾次信息發(fā)送到機(jī)；主機(jī)上的鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑿畔⒆儞Q成鼠標(biāo)位置和按鈕狀態(tài)供其它程序模塊調(diào)用。每發(fā)生一次移動(dòng)或按鈕狀態(tài)變化，鼠標(biāo)向上發(fā)送一次信息。通常一般鼠標(biāo)的分辨率為400dpi。理論上即沿著某一方向每拖動(dòng)一英寸（一般速度

49、），會(huì)產(chǎn)生400次信息發(fā)送過程。，如果拖動(dòng)較快，則信息發(fā)送次數(shù)送減少，但所反映的總的移動(dòng)距離仍然是400步。各種串行接口鼠標(biāo)在物理層普遍采用標(biāo)準(zhǔn)的串行通信協(xié)議，波特率為1200bps。幀格式為7個(gè)數(shù)據(jù)位、2個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)位。上層協(xié)議則在此基礎(chǔ)上以十六進(jìn)制數(shù)形式直接發(fā)更新鼠標(biāo)信息，包括：初始化報(bào)告：移動(dòng)方向、距離、按鈕狀態(tài)。其一般形式如表1所示。表1 鼠標(biāo)信息發(fā)送格式序 號(hào)名 稱字串形式長 度意 義說 明1初始化報(bào)告4dh（m）1字節(jié)聲明初始化結(jié)束加電時(shí)發(fā)送一次2移動(dòng)、按鈕p1、p2、p33字節(jié)反映按鈕狀態(tài)、移動(dòng)方向和距離移動(dòng)或按鈕操作時(shí)發(fā)送上述p1、p2、p3三個(gè)參數(shù)說明：p1_d7d6

50、固定值01；d1d0=11本次鼠標(biāo)移動(dòng)包含左右移動(dòng)分量；d3d2=11本次鼠標(biāo)移動(dòng)包含上下移動(dòng)分量；d4=1目前鼠標(biāo)右鍵呈按下狀態(tài)；d5=1目前鼠標(biāo)左鍵呈按下狀態(tài)（d4d5=00則鍵呈釋放狀態(tài)）。p2_d7d6固定值00；其余六位表示一個(gè)有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，反映左右移動(dòng)量，大于0為向右移動(dòng)，小于0為向左移動(dòng)。p3_d7d6固定值00；其余六位表示一個(gè)有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，反映上下移動(dòng)量，大于0為向下移動(dòng)，小于0為向上移動(dòng)。例如：6ch 02h 3ah（p1=6ch,p2=02h,p3=3ah）反饋出鼠標(biāo)向右移動(dòng)了2個(gè)單位，向上移動(dòng)了6個(gè)單位，目前左鍵按下。80c196系列單片機(jī)內(nèi)設(shè)rs-232收發(fā)器，但

51、需要配置接口芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換?？紤]到鼠標(biāo)從串口竊取功率，接口芯片必須具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，而不能要用簡(jiǎn)單的準(zhǔn)rs-232電平轉(zhuǎn)換器。這里采用max232e作為接口芯片。圖1中左側(cè)為80c196單片機(jī)，p2.0（txd）、p2.1（rxd）通過max232e形成滿足鼠標(biāo)要求的串行接口，包括生成標(biāo)準(zhǔn)rs-232c電平和提供電源供應(yīng)。圖1中最右邊為9針或24針標(biāo)準(zhǔn)串行接插件。由于鼠標(biāo)的電源供應(yīng)采用功率竊取方案，由dtr/rts提供，這里為dtr加限流電阻防止對(duì)鼠標(biāo)造成傷害。rts由max232e垢信號(hào)發(fā)送端提供，通過80c196的p2.0控制max232e的10腳（對(duì)應(yīng)的輸出腳為7腳）電平高低以改變7

52、腳電位，使鼠標(biāo)可以接收來自rts的控制命令，以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)安裝與否的檢測(cè)。max232e的11腳（對(duì)應(yīng)的輸入腳為14腳）設(shè)備高電平以保證14腳電位為負(fù)rs-232電位，滿足鼠標(biāo)發(fā)送信號(hào)時(shí)的電平要求。從鏈路層看，80c196串行接口的四種工作方式均不滿足鼠標(biāo)的幀格式要求；但其工作方式1（1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位）的總傳送位數(shù)與鼠標(biāo)（1位起始位、7個(gè)數(shù)據(jù)位、2個(gè)停止位）相同，均為10位。接收過程中80c196收到7個(gè)數(shù)據(jù)位后，將2個(gè)停止位中的第一個(gè)作為數(shù)據(jù)位裝入接收緩沖器的最高位，由于停止位在物理層是高電平，作為數(shù)據(jù)被接收后相當(dāng)于邏輯“0”；剩下的第二個(gè)停止位給好為80c196提供了有效的停

53、止位。利用80c196的工作方式1完全可以保證正確接收鼠標(biāo)信息。單片機(jī)起動(dòng)后，通過鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行初始化，即通過p2.0使rts電平翻轉(zhuǎn)一次而令鼠標(biāo)發(fā)送初始化報(bào)告，以確認(rèn)鼠標(biāo)是否安裝。之后，鼠標(biāo)即可隨著拖動(dòng)或按鈕操作向單片機(jī)發(fā)送動(dòng)作信息，經(jīng)接口模塊釋放即可反應(yīng)鼠標(biāo)位置和按鈕狀態(tài)。鼠標(biāo)接口模塊主要包括按鈕狀態(tài)識(shí)別和位置識(shí)別兩個(gè)部分。80c196將根據(jù)接收到的鼠標(biāo)信息不斷刷新鼠標(biāo)信息緩沖區(qū)。由于鼠標(biāo)事件間隔不確定，采用掃描方式但會(huì)浪費(fèi)cpu時(shí)間，還可能因來不及處理而丟失信息。有效的處理方法是采用中斷方式接收，應(yīng)用模塊通過軟件接口獲得鼠標(biāo)信息。完整的鼠標(biāo)接口程序流程圖如圖2所示。在初始化階段，

54、首先檢查鼠標(biāo)是否存在，根據(jù)結(jié)果設(shè)置標(biāo)志位，以備以后取鼠標(biāo)信息時(shí)判斷用；根據(jù)需要設(shè)定鼠標(biāo)初始化位置、按鈕原始狀態(tài)；最后設(shè)置串行接口參數(shù)（幀格式等）并開放鼠標(biāo)中斷。鼠標(biāo)發(fā)送信息時(shí)，第三個(gè)字節(jié)為一個(gè)完整的信息報(bào)告。但80c196每接收到一個(gè)字節(jié)，就產(chǎn)生一次中斷，然后根據(jù)當(dāng)前字節(jié)是否大于40h確定其性質(zhì)。若是信息報(bào)告的首字節(jié)，則還要進(jìn)一步通過有效性檢驗(yàn)后保存；若不是首字節(jié)，則必須經(jīng)過一系列檢驗(yàn)后保存起來。收到三個(gè)字節(jié)后立即進(jìn)行命令分析和執(zhí)行。具體處理過程可參看源程序。用戶模塊通過特定接口模塊（圖2（b）獲得鼠標(biāo)當(dāng)前位置和按鈕狀，并可通過進(jìn)位標(biāo)志c=0/1判斷鼠標(biāo)是否安裝。下面是圖2程序流程圖如圖對(duì)應(yīng)的

55、程序清單。該程序要求80c196單片機(jī)的工作頻率為12mhz；如果采有其它工作頻率，通過修改串行口的波特率設(shè)置參數(shù)以及延時(shí)程序的時(shí)間常數(shù)即可。80c196特殊功能寄存器預(yù)定義r0 equ 00h：wordsbud equ 07h：byteint_mask equ 08h：byteint_pend equ 09h:bytebaud_rt equ 0eh:byteiop2 equ 10h:bytesp_con equ 11h:bytesp_stat equ 11h:byteioc1 equ 16h：bytesp equ 18h：word；通用寄存器預(yù)定義rseg at ichax： dsw 1dx： dsw 1al equ ax：byteah equ （ax+1）：bytedl equ dx：bytedh equ （dx+1）：bytescrnw equ 640 ；顯示屏寬度scrnh equ 480 ；顯示屏高度變量區(qū)rseg at 20hm_x ：dsw 1 ；光標(biāo)x值m_y ：dsw 1 ：光標(biāo)y值m_buf ：dsb 4 ；接收緩沖區(qū)m_p ： dsw 1 ；接收指針bx ：dsw 1lrb_ok：dsb