無(wú)線鼠標(biāo)設(shè)計(jì)論文資料,無(wú)線,鼠標(biāo),設(shè)計(jì),論文,資料 無(wú)線鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘要：將機(jī)械鼠標(biāo)的滾動(dòng)動(dòng)作和左右鍵的操作轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，用方波電路產(chǎn)生的方波信號(hào)代替原鼠標(biāo)內(nèi)光敏傳感器的脈沖信號(hào)，用相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)和鼠標(biāo)的單雙擊操作！而用發(fā)射和接收電路代替原來(lái)的鼠標(biāo)線，可以實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的遙控。 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求：實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的長(zhǎng)距離（1—50米）遙控。其中的電路設(shè)計(jì)包括發(fā)射模塊（含編碼電路）、接收模塊（含解碼電路）、方波發(fā)生電路和開(kāi)關(guān)電路等等電路的設(shè)計(jì)及它們之間的連接、匹配。 一．無(wú)線鼠標(biāo)電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 1．總體方案論證： 方案一：在鼠標(biāo)與電腦接口間用發(fā)射和接收電路代替了鼠標(biāo)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，如下圖?？紤]到時(shí)間和難度的問(wèn)題，沒(méi)有選擇此方案。 方案二：用遙控器控制鼠標(biāo)，即用遙控器的按鍵信號(hào)控制鼠標(biāo)的上下左右移動(dòng)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，如下圖。選擇此方案。 2．發(fā)射模塊和接收模塊的電路的實(shí)現(xiàn)方案: 方案一：發(fā)射模塊F05和接受模塊J05C的應(yīng)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(hào)；J05C由超外差電路結(jié)構(gòu)IC芯片和溫度補(bǔ)償電路構(gòu)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(hào)， 直接接至PT2272解碼器進(jìn)行解碼，接收天線約22cm。 方案二：利用紅外線技術(shù)實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的發(fā)射和接收。發(fā)射部分，利用單片機(jī)AT89C2051檢測(cè)坐標(biāo)位移和按鍵動(dòng)作，經(jīng)過(guò)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(zhuān)用接收管，如IRM8608S，對(duì)紅外信號(hào)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(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)把該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為符合PS/2鼠標(biāo)規(guī)范的數(shù)據(jù)報(bào)告，發(fā)送給計(jì)算機(jī)。如圖： 方案三：利用無(wú)線遙控方式實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)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(wú)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(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大、三極管整形后輸出為T(mén)TL電平的信號(hào)，再由單片機(jī)處理。 方案四：也是一種紅外遙控技術(shù)，但是不涉及到單片機(jī)的應(yīng)用。采用編碼器集成電路VD5026以及與它配對(duì)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： 方案五：nRF24E1芯片的應(yīng)用。nRF24E1是最新開(kāi)發(fā)的工作在2.4GHZ上的射頻芯片，其內(nèi)嵌有：一8051兼容單片機(jī)，一個(gè)9個(gè)通道的A/D轉(zhuǎn)換控制器和一2.4GHZ的無(wú)線收發(fā)模塊，適合用電池供電。用于無(wú)線鼠標(biāo)的原理是：鼠標(biāo)移動(dòng)的信號(hào)輸出接到nRF24E1的I/O口上，通過(guò)nRF24E1內(nèi)部的51兼容單片機(jī)控制，采集此信號(hào)，再將此信號(hào)通過(guò)射頻模塊發(fā)射出去。鼠標(biāo)的按鍵操作檢測(cè)也類(lèi)似，其信號(hào)接在nRF24E1的I/O口上，通過(guò)其內(nèi)的單片機(jī)檢測(cè)按鍵操作（軟件進(jìn)行按鍵去抖處理），然后通過(guò)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。如下圖： 方案比較：方案一的收發(fā)模塊價(jià)格便宜、傳輸距離較遠(yuǎn)，可靠性高，特別適用低成本的無(wú)線通信設(shè)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(huì)影響信號(hào)的接收，且目前在武漢市我們還沒(méi)有找到該模塊的出售處。 方案二紅外遙控電路技術(shù)的理論比較成熟，但是，紅外線遙控技術(shù)無(wú)法突破障礙物這一關(guān)，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(huì)受阻。所以為了完善無(wú)線鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)我們放棄了方案二和方案四。 方案二、方案三還存在軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程，包括單片機(jī)程序的編寫(xiě)、紅外傳輸協(xié)議、PS/2鼠標(biāo)規(guī)范、寄存器、定時(shí)器、中斷周期的設(shè)定等等，因?yàn)槲覀冃〗M三人對(duì)軟件方面的知識(shí)都不是很精通，所以放棄方案三。 至于方案五，因?yàn)槭切录夹g(shù)，我們很想嘗試著做一下，但是目前市場(chǎng)還沒(méi)有此芯片的出售，所以我們只好放棄。 最后，我們綜合上述各種方案，確定了我們的發(fā)射接收模塊： 四路無(wú)線電遙控發(fā)射和接收電路，PT2262編碼和PT2272解碼電路。如下圖分別為發(fā)射、編碼電路和接收、譯碼 電路： 工作原理： （1） 遙控發(fā)射電路。A3為編碼集成電路PT2262，和它配對(duì)的譯碼器集成電路PT2272。 PT2262的1~8腳為地址端A0~A7，10~13腳為數(shù)據(jù)端D0~D3。17腳為編碼信號(hào)輸出端，其輸出信號(hào)為調(diào)制振蕩器提供開(kāi)關(guān)信號(hào)。信號(hào)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(lái)實(shí)現(xiàn)，該電容容量可變范圍為2~10VPF，振蕩器頻率可變范圍約為260~300MHZ。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?jī)H為納亨級(jí)，加工和使用起來(lái)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)制振蕩器是靠編碼器提供開(kāi)關(guān)信號(hào)的，如果編碼器的輸出的信號(hào)脈沖周期太短，將會(huì)嚴(yán)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D0~D3的電平?jīng)Q定鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和左右鍵的工作狀態(tài),其電平受K1~K4的控制，其中A0、D0控制X軸方向的正向和反向移動(dòng)，B0、C0控制Y軸方向的正向和反向移動(dòng)， A0、D0同時(shí)控制鼠標(biāo)的左鍵， B0、C0控制鼠標(biāo)的右鍵。 （2）無(wú)線接收和譯碼電路 無(wú)線接收電路由超再生接受模塊實(shí)現(xiàn)，它由超再生載波接收電路、三極管檢波電路、信號(hào)放大與整形電路組成。超再生式是利用再生式收音機(jī)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)，控制電路的間歇振蕩的信號(hào)電壓（也稱(chēng)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(hào)經(jīng)LM358放大，送入解碼集成電路PT2272進(jìn)行解碼，由解碼電路將解碼的數(shù)據(jù)從相應(yīng)的數(shù)據(jù)端口D0—D3輸出，去控制鼠標(biāo)，從而完成全部遙控過(guò)程。 3．鼠標(biāo)按鍵的方案: 鼠標(biāo)的移動(dòng)方向和左右鍵的工作狀態(tài)，其電平受K1~K4的控制，其中A、D控制X軸方向的正向和反向移動(dòng)，B、C控制Y軸方向的正向和反向移動(dòng)， A、D同時(shí)控制鼠標(biāo)的左鍵， B、C控制鼠標(biāo)的右鍵。如下表所示： 按鍵 D0 D1 D2 D3 工作狀態(tài) A 1 0 0 0 X軸正方向移動(dòng) D 0 1 0 0 X軸負(fù)方向移動(dòng) C 0 0 1 0 Y軸正方向移動(dòng) B 0 0 0 1 Y軸負(fù)方向移動(dòng) AD 1 1 0 0 鼠標(biāo)器左鍵 BC 0 0 1 1 鼠標(biāo)器右鍵 4．方波電路的設(shè)計(jì)： 經(jīng)編碼電路編碼后，操作鼠標(biāo)的動(dòng)作變成了開(kāi)關(guān)信號(hào)，我們采用方波電路產(chǎn)生的移位信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)的信號(hào)源，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)閉合就實(shí)現(xiàn)了鼠標(biāo)左右鍵操作和移動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)的操作。 方波電路的頻率選取是否適當(dāng)決定了鼠標(biāo)光標(biāo)能否移動(dòng)，因此應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)念l率。據(jù)我們了解，在芯片為RSM84510的鼠標(biāo)電路中，方波頻率在1—100HZ時(shí)，頻率的大小跟鼠標(biāo)的移動(dòng)速度成正比。所以，方波的頻率應(yīng)該在1—100HZ的范圍內(nèi)。 我們的方波電路采用的是六反向器CD4096，由它構(gòu)成方波信號(hào)發(fā)生器。電路中，R1是補(bǔ)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(guò)電容C1的充放電完成的，其振蕩頻率為：f=1/2.2RC。方波產(chǎn)生原理圖如下： 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 由于元件的誤差，實(shí)際值會(huì)稍有差異。但遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿(mǎn)足鼠標(biāo)電路的頻率范圍(1~100HZ)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。 5．控制門(mén)電路： IC3為六“非”門(mén)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(dāng)脈沖頻率調(diào)整時(shí)，R6、C5的值也應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。若以IC3的⑥腳輸出脈沖為基準(zhǔn)，則⑧腳輸出脈沖相位超前，⑩腳輸出脈沖相位滯后。 　 IC4、IC5為四“非門(mén)”集成電路，兩者組成控制門(mén)電路，其中IC4C、IC4D、IC5D組成光標(biāo)沿X軸方向移動(dòng)的控制電路，IC4A、IC4B、IC5C組成光標(biāo)沿Y軸方向移動(dòng)的控制電路，IC5A為左鍵控制電路，IC5B為右鍵控制電路。 P1的①、②腳接鼠標(biāo)器的Y軸方向原光敏傳感器兩個(gè)光敏晶體管的輸出端，③、④腳接鼠標(biāo)器的X軸方向原光敏傳感器兩個(gè)光敏晶體管的輸出端，⑤、⑥腳接鼠標(biāo)器的左、右鍵的接點(diǎn)，連接電路如圖所示： 下面分別以控制光標(biāo)沿X軸正方向移動(dòng)和控制鼠標(biāo)器左鍵為例說(shuō)明這一部分電路的工作原理。 　　當(dāng)發(fā)射器按下A后，接收器IC2的D0端輸出高電平，使“與非”門(mén)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(hào)得以從IC5D的腳輸出，這時(shí)P1的③、④腳輸出給鼠標(biāo)器的脈沖信號(hào)為④腳相位超前，光標(biāo)向X軸正方向移動(dòng)；同理，如果按下發(fā)射器D鍵，則接收器P1的③、④腳輸出給鼠標(biāo)器的脈沖信號(hào)為④腳相位滯后，光標(biāo)向X軸負(fù)方向移動(dòng)。當(dāng)A、D均不按下時(shí)，IC2的D0、D1端均為低電平，IC5D的腳為低電平，P1的④腳沒(méi)有脈沖信號(hào)輸出，雖然這時(shí)P1的③腳有脈沖信號(hào)輸出，但由于沒(méi)有兩個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)行相位比較，光標(biāo)在X軸方向不會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)。 如果同時(shí)按下發(fā)射器的A、D，則接收器IC2的D0、D1同時(shí)輸出高電平，IC5A的③腳輸出低電平，相當(dāng)于按下鼠標(biāo)器的左鍵。需要說(shuō)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(hào)，在任一時(shí)刻IC5D的、腳均有一端為低電平，從而使IC5D的腳輸出高電平，因此按A、D不會(huì)使光標(biāo)產(chǎn)生X方向的移動(dòng)。 　　對(duì)于控制光標(biāo)沿Y軸方向移動(dòng)和控制鼠標(biāo)器右鍵，原理同上。 二．安裝與調(diào)試： 1．所用的儀器、儀表： 直流穩(wěn)壓電源 YB1732A3A 江蘇楊中市綠揚(yáng)電子廠 示波器 TDS1002 泰克科技（中國(guó)）有限公司 數(shù)字式萬(wàn)用表 UT2000系列 優(yōu)德力科技（深圳）有限公司 2．調(diào)試方法和步驟： 安裝和調(diào)試的一個(gè)很重要的工作是用于改裝的鼠標(biāo)器的選擇，我們用作試驗(yàn)的鼠標(biāo)器是北斗星簡(jiǎn)易機(jī)械鼠標(biāo)器。根據(jù)原理圖所示電路的要求，鼠標(biāo)器的集成電路必須為正電壓供電（相對(duì)于地），左、右鍵控制信號(hào)必須為高電平有效，即不按鍵時(shí)控制端對(duì)地為負(fù)電壓。滿(mǎn)足以上兩個(gè)條件的機(jī)械鼠標(biāo)器均可使用。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(biāo)器中光敏傳感器為三個(gè)引腳，紅外發(fā)光二極管為兩個(gè)引腳）及左、右鍵按鈕開(kāi)關(guān)，將圖5中P1⑦、⑧腳的連線和鼠標(biāo)器電路板的地相連，X軸方向的光敏傳感器有三個(gè)安裝孔，其中一個(gè)為公共端，置空；另兩個(gè)為信號(hào)輸出端，這兩個(gè)輸出端分別接P1的③腳和④腳，Y軸方向的連線與此類(lèi)似。 調(diào)試時(shí)，按下遙控器的A，如光標(biāo)向相反的方向即X軸負(fù)方向移動(dòng)，只要調(diào)換一下和鼠標(biāo)器電路板相連接的P1的③、④腳的線即可；按下D，如光標(biāo)向相反的方向Y軸負(fù)方向移動(dòng)，只要調(diào)換與鼠標(biāo)器電路板相連的P1的①、②腳即可。X軸、Y軸正方向正確了，負(fù)方向也就自然正確了。 3．調(diào)試中出現(xiàn)的故障和解決方法： （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(guò)移相電路后，兩者波形的相位差不是足夠的大；雖然那個(gè)相位差也能夠驅(qū)動(dòng)鼠標(biāo)的移動(dòng)，但是鼠標(biāo)移動(dòng)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(dāng)可變電阻值為零時(shí)，鼠標(biāo)移動(dòng)速度是最快的。這個(gè)最快的移動(dòng)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(biāo)的移動(dòng)保持那個(gè)最快的速度。 （2）遙控器的上下左右鍵單擊時(shí)，鼠標(biāo)會(huì)跳動(dòng)，跳動(dòng)的距離是一定的，所以要選擇某一圖標(biāo)時(shí)，會(huì)很難正對(duì)準(zhǔn)那個(gè)圖標(biāo)，從而選中。我們分析，這可能與遙控器的按鍵有一定的延時(shí)和方波脈沖的間隔有關(guān)，我們目前還沒(méi)有找到有效的解決方法。 （3）用遙控器控制鼠標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，所以用起來(lái)沒(méi)有普通鼠標(biāo)順手，而且只能單純的上下左右的移動(dòng)。如果加上左上、左下、右上、右下控制鍵，或許會(huì)簡(jiǎn)單一些，但是那樣的話編碼方案會(huì)比較麻煩。因?yàn)闀r(shí)間問(wèn)題，我們沒(méi)有做出來(lái)！ 三．Protel繪圖： （上為發(fā)射編碼電路） （上為接收譯碼電路） 四．所用元器件列表： 反相器CD4069（一片）、4LS08 （兩片）、74LS04（一片）、與非門(mén)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(kāi)關(guān)等若干。 五．改進(jìn)建議： 1．可以考慮在鼠標(biāo)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(xiě)驅(qū)動(dòng)程序！ 2．用單片機(jī)控制電路消除鼠標(biāo)的按鍵抖動(dòng)，鼠標(biāo)移動(dòng)就相對(duì)易于控制。 3．鼠標(biāo)的按鍵改進(jìn)方案，可設(shè)為： 鼠標(biāo)的移動(dòng)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(dòng)， S3、 S4控制Y軸方向的正向和反向移動(dòng)， S5控制鼠標(biāo)的左鍵， S6控制鼠標(biāo)的右鍵。這種方案通過(guò)按鍵即可對(duì)鼠標(biāo)進(jìn)行各種操作。如要使鼠標(biāo)向左張上方移動(dòng)，可先按S2向左移，再按S3向上移動(dòng)，也可以同時(shí)按S2、S3直接向左上方移動(dòng)。如下表： 按鍵 D0 D1 D2 D3 工作狀態(tài) S1 1 0 0 0 X軸正方向移動(dòng) S2 0 1 0 0 X軸負(fù)方向移動(dòng) S3 0 0 1 0 Y軸正方向移動(dòng) S4 0 0 0 1 Y軸負(fù)方向移動(dòng) S1、S3 1 0 1 0 X軸正方向移動(dòng)、Y軸正方向移動(dòng) S1、S4 1 0 0 1 X軸正方向移動(dòng)、Y軸負(fù)方向移動(dòng) S2、S3 0 1 1 0 X軸負(fù)方向移動(dòng)、Y軸正方向移動(dòng) S2、S4 0 1 0 1 X軸負(fù)方向移動(dòng)、Y軸負(fù)方向移動(dòng) S5 1 1 0 0 鼠標(biāo)器左鍵 S6 0 0 1 1 鼠標(biāo)器右鍵 六．參考文獻(xiàn)： 1．鄭金存 邵平 周善東 《多媒體教室的長(zhǎng)距離無(wú)線鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》 《廣西物理》第25卷 第3期 2．王視聽(tīng) 尹志宏 《一種無(wú)線射頻收發(fā)模塊的應(yīng)用》 《電子技術(shù)應(yīng)用》2005年第8期 3．《四路無(wú)線電遙控電路的安裝與調(diào)試》 《高頻電路實(shí)驗(yàn)與仿真》 4．白智濤 趙莉 姜紅梅 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