無線鼠標畢業(yè)論文.doc

摘 要摘 要摘要: 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。關鍵字：鼠標、無線接受、方波、譯碼I目 錄目 錄摘 要I第1章 引言11.1 鼠標發(fā)展歷程11.2 鼠標分類1第2章 方案設計12.1總體方案論證22.2發(fā)射模塊和接收模塊的電路的實現(xiàn)方案22.3方案比較5第3章 原理與其它設計73.1遙控發(fā)射電路73.2無線接收和譯碼電路73.3鼠標按鍵的方案73.4方波電路的設計83.5控制門電路8第4章 安裝與調(diào)試104.1所用的儀器、儀表104.2調(diào)試方法與步驟104.3調(diào)試中出現(xiàn)的故障和解決方法104.4所有元器件列表10第5章 Protel繪圖11第6章 改進意見12第7章 參考文獻12泰州師范高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）第1章 引言1.1鼠標發(fā)展歷程. 1968年，鼠標的原型誕生； . 1981年，第一只商業(yè)化鼠標誕生，仍舊是機械鼠標，出現(xiàn)滾球鼠標； . 1983年，羅技發(fā)明了第一只光學機械式鼠標，成為日后的行業(yè)標準； . 80年代初出現(xiàn)了第一代光電鼠標，它需要特殊的有柵格的鼠標墊，過高的成本限制了其使用范圍； . 1999年，微軟公司與安捷倫公司合作發(fā)布了IntelliEye光學引擎，以及第一只光學鼠標。 1.2鼠標分類鼠標的接口類型：鼠標按接口類型可分為串行鼠標、PS/2鼠標、總線鼠標三種。串行鼠標是通過串行口與計算機相連，有9針接口和25針接口兩種。PS/2鼠標通過一個六針微型DIN接口與計算機相連，它與鍵盤的接口非常相似，使用時注意區(qū)分。總線鼠標的接口在總線接口卡上。鼠標還可按外形分為兩鍵鼠標、三鍵鼠標、滾軸鼠標和感應鼠標，兩鍵鼠標和三鍵鼠標的左右按鍵功能完全一致，一般情況下，我們用不著三鍵鼠標的中間按鍵，但在使用某些特殊軟件時(如AutoCAD等)，這個鍵也會起一些作用；滾軸鼠標和感應鼠標在筆記本電腦上用得很普遍，往不同方向轉動鼠標中間的小圓球，或在感應板上移動手指，光標就會向相應方向移動，當光標到達預定位置時，按一下鼠標或感應板，就可執(zhí)行相應功能。第2章 方案設計2.1總體方案論證：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，如下圖?？紤]到時間和難度的問題，沒有選擇此方案。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，如下圖。選擇此方案。2.2發(fā)射模塊和接收模塊的電路的實現(xiàn)方案: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。 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/2鼠標規(guī)范的數(shù)據(jù)報告，發(fā)送給計算機。如圖：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。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：方案五：nRF24E1芯片的應用。nRF24E1是最新開發(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，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。如下圖：2.3方案比較：方案一的收發(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，且目前在武漢市我們還沒有找到該模塊的出售處。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們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，因為我們對軟件方面的知識都不是很精通，所以放棄方案三。至于方案五，因為是新技術，我們很想嘗試著做一下，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：第3章 原理與其它設計3.1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。3.2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。3.3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。如下表所示：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軸負方向移動AD1100鼠標器左鍵BC0011鼠標器右鍵3.4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，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。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。3.5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、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，連接電路如圖所示： 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IC5D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。第4章 安裝與調(diào)試4.1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4.2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。4.3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！4.4所用元器件列表：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。第5章Protel繪圖（上為發(fā)射編碼電路）（上為接收譯碼電路）第6章 改進建議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，也要考慮寫驅動程序！2用單片機控