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1、毕 业 论 文 正 文 第1页摘 要鼠标是人们日常使用的电脑外设,其技术的发展备受瞩目。传统的鼠标有机械鼠标和光电鼠标两种,它们都依赖于在平面上工作来感知位移的变化。而随着工作场合和客户需求的不断变化,人们越来越需要一种具备无线功能和悬空遥控功能的鼠标,它不依赖于平面,没有连线的距离限制。同时,在鼠标的发展中,如何缩小鼠标的体积,降低鼠标的功耗也越来越被人们所关注。无线鼠标则是电脑周边器件与无线通信技术的完美结合物。无线鼠标接收器作为无线鼠标的一个重要组成部分是完成无线鼠标与计算机之间的通信的媒介，对它的设计和创新能够为无线鼠标的更快普及和发展提供有力的支持。本文在分析了无线鼠标的工作原理之后
2、，将无线鼠标接收器的设计主要分为两部分。一部分是无线通信，使用无线收发芯片nRF2401进行无线发送和接收，并使用80C196单片机对该芯片进行控制完成信息的无线传递功能。另一部分为接收器与计算机间的通信，将接收器接收到的信号在单片机的控制下通过RS232接口传递给PC机并让PC识别出相应的操作。通过调试验证其系统稳定，通信可靠。最后论文总结了在无线鼠标接收器研究设计中的工作，提出了下一步需要完善和解决的问题。 关键词:无线鼠标；接收器；无线射频；【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黑龙江大学印制摘 要1一、 引言11.1 80C196的片内结构21.2 80C196的引脚图31.3 80C196程序存储器51.4 数据存储器61.5 特殊
4、功能寄存器SFR71.6 工作方式8存储器的设计9系统时钟的设计10二、 系统设计11硬件构成122.1.1 加速度计122.1.2 微处理器122.1.3 射频收发器12.4 接口设计132.2 软件设计132.2.1 USB 部分132.2.2 控制部分16三、无线鼠标的结构163.0 无线收发模块163.1 发射部分163.2 接收部分173.2 编解码电路173.2.1 PT2262/PT2272173.2.2 地址编码设定和修改183.2.3 抗干扰的的处理183.3 无线遥控鼠标的设计和实现19无线鼠标左键的实现193.3.2 无线鼠标滚轮的实现203.4 安装与调试21四、80C
5、196单片机鼠标接口程序设计224.1 串行鼠标的原理及数据协议224.2. 鼠标信号发送协议与过程23五、结束语35六、 参考文献:36毕业设计正文 第36页一、 引言随着信息技术的飞速发展, 计算机已经成为人们日常工作、学习必不可少的工具。其中, 鼠标作为计算机最重要的外设之一, 它能控制计算机屏幕的光标移动, 代替了键盘的某些繁琐的指令, 使计算机的操作更加简便。鼠标从出现至今, 经历了机械式鼠标、光电机械式鼠标和光电式鼠标三个阶段。本文要介绍的则是鼠标发展的新阶段:MEMS 无线鼠标。它以MEMS 技术为依托, 进行一定距离的无线操作, 来控制屏幕光标移动。MEMS, Micro El
6、ectron- mechanical System, 即微机电系统, 是指采用微机械加工技术可以批量制作的, 集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件或微型系统。它可以将物理信号转换为电学信号或将电学信号转换为物理信号, 实现从信号取样、处理到执行的整体集成。目前, 国内外对这种基于MEMS 的无线鼠标均有一定的研究。香港中文大学设计的是一个三维的指环形式的鼠标1( 见图1) , 将装有MEMS 微加速度计的指环套在手指上, 通过手指的活动来获得加速度; 微处理器和射频发射器则安装在手腕处, 与指环相连, 构成一个完整的系统。图1 鼠标环的实物1.
7、1 80C196的片内结构为了设计此系统，我们采用了80C196单片机作为控制芯片，在前向通道中是一个非电信号的电量采集过程。它由传感器采集非电信号，从传感器出来经过功率放大过程，使信号放大，再经过模/数转换成为计算机能识别的数字信号，再送入计算机系统的相应端口。由于80C196中无片内ROM，且数据存储器也不能满足要求，经扩展2762和6264来达到存储器的要求，其结果通过显示器来进行显示输出。 80C196是有8个部件组成，即CPU，时钟电路，数据存储器，并行口（P0P3）串行口，定时计数器和中断系统，它们均由单一总线连接并被集成在一块半导体芯片上，即组成了单片微型计算机，80C196就是
8、MCS-51系列单片机中的一种。图 1-1 80C196基本组成CPU中央处理器：中央处理器是80C196的核心，它的功能是产生控制信号，把数据从存储器或输入口送到CPU或CPU数据写入存储器或送到输出端口。还可以对数据进行逻辑和算术的运算。 时钟电路：80C196内部有一个频率最大为12MHZ的时钟电路，它为单片机产生时钟序列，需要外接石英晶体做振荡器和微调电容。内存：内部存储器可分做程序存储器和数据存储器，但在80C196中无片内程序存储器 。定时/计数器：80C196有两个16位的定时/计数器，每个定时器/计数器都可以设置成定时的方式和计数的方式，但只能用其中的一个功能，以定时或计数结果
9、对计算机进行控制。并行I/O口：MCS-51有四个8位的并行I/O口，P0，P1，P2，P3，以实现数据的并行输出。串行口：它有一个全双工的串行口，它可以实现计算机间或单片机同其它外设之间的通信，该并行口功能较强，可以做为全双工异步通讯的收发器也可以作为同步移位器用。 中断控制系统：80C196有五个中断源，既外部中断两个，定时计数中断两个，串行中断一个，全部的中断分为高和低的两个输出级。 80C196的引脚图图1-2 80C196引脚图80C196的制作工艺为HMOS，采用40管脚双列直插DIP封装，引脚说明如下：VCC（40引脚）正常运行时提供电源。VSS（20引脚）接地。XTAL1（19
10、引脚）在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端，该放大器构成了片内的震荡器，可以提供单片机的时钟信号，该引脚也是可以接外部的晶振的一个引脚，如采用外部振荡器时，对于8031而言此引脚应该接地。XTAL2（18引脚）在内部，接至上述振荡器的反向输入端，当采用外部振荡器时， 对MCS51系列该引脚接收外部震荡信号，即把该信号直接接到内部时钟的输入端。RST/VPD（9引脚）在振荡器运行时，在此引脚加上两个机器周期的电平将单片机复位，复位后应使此引脚电平保持不高于0.5V的低电平以保证8031正常工作。在掉电时，此引脚接备用电源VDD，以保持RAM数据不丢失，当BVCC低于规定的值时，而VPD在其规
11、定的电压范围内时，VPD就向内部数据存储器提供备用电源。ALE/PROG（30引脚）当8031访问外部存储器时，包括数据存储器和程序存储器，ALE9地址锁存允许0输入的脉冲的下沿用于锁存16位地址的低8位，在不访问外部存储器的时候，ALE仍有两个周期的正脉冲输出，其频率为振荡器的频率的1/6，在访问外存储器的是候，在两个周期中，ALE只出现一次，ALE断可驱动8个LS TTL负载，对于有片内EPROM的而言，在EPROM编程期间，此脚用于输入编程脉冲PROG。（29引脚）此脚输出为 单片机内访问外部程序存储器的读选通信号，在读取外部指令期间， PSEN非有两次在每个周期有效，在此期间，每当访问
12、外部存储器时，两个有效的PSEN非将不再出现，同样这个引脚可驱动8个LSTTL负载。/VPP（31引脚）当保持高电平时，单片机访问内部存储器，当PC值超过0FFFH时，将自动转向片外存储器。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，对8031而言，此脚必须接地。P0，P1，P2，P3：8031有四个并行口，在这四个并行口中，可以在任何一个输出数据，又可以从它们那得到数据，故它们都是双向的，每一个I/O口内部都有一个8位数据输出锁存器和一个8位数据输入缓冲器，各成为SFR中的一个，因此CPU数据从并行I/O口输出时可以得到锁存，数据输入时可以得到缓冲，但他们在功能和用途上的差异很大，P0和P2口内
13、部均有个受控制器控制的二选一选择电路，故它们除可以用做通用I/O口以外还具有特殊的功能，P0口通常用做通用I/O口为CPU传送数据，P2口除了可以用做通用口以外，还具有第一功能，除P0口以外其余三个都是准双向口。80C196有一个全双工串行口，这个串行口既可以在程序下把CPU的8位并行数据变成串行数据一位一位的从发送数据线发送出去，也可以把串行数据接受进来变成并行数据给CPU，而且这种串行发送和接收可以单独进行也可以同时进行。80C196的 串行发送和接收利用了P3口的第二功能，利用P3.1做串行数据接收线，串行接口的电路结构还包括了串行口控制寄存器SCON，电源及波特率选择寄存器PCON和串
14、行缓冲寄存器SBUF，他们都属于SFR，PCON和SCON用于设置串行口工作方式和确定数据发送和接收，SBUF用于存放欲发送的数据起到缓冲的作用。1.3 80C196程序存储器MCS-51系列单片机的内部ROM是不同的，8051有4K的ROM，而8751则是4K光可擦写EPROM，而我们所采用的8031则没有片内的ROM，但是无论那种型号的芯片都可以在片外扩展多达64K的片外程序存储器，外部程序存储器扩展的大小以满足系统要求即可，或有特殊要求或为了以后升级方便采用大容量的片外程序存储器。当外接程序存储器的时候，单片机通过P2口和P0口输出16位的地址，即可寻址的外部程序存储器单元的地址，使用A
15、LE作为低8位地址锁存器信号，再由P0口读回指令的代码，用PSEN非作为外部程序存储器的选通信号。单片机有一个程序计数器PC，它始终存着CPU要读取的机器码的所在地址，单片机工作时，PC自动加一，此时程序开始顺序执行，因为单片机程序 访问空间是64K，故需要16条地址线，当接“0”则8031在片外程序存储器中读取指令，此时片外程序存储器从0000H开始编址，因为8031无片内程序存储器，故在此系统中必须接地使CPU到外部ROM中去寻址。在程序存储器中有六个单元有特定的含义：0000H单元：单片机复位后，PC=0000H即从此处开始执行指令。0003H单元：外部中断0入口地址。000BH单元：定时器0溢出中断入口地址。0013H单元：外部中断1入口地址。001BH单元：定时器溢出中断入口地址。0023H单元：串行口中断入口地址。使用时常在这些入口外安放一条绝对跳转指令，使程序跳转到拥护安排的中断处理程序的起始地址，或从0000H外执行一跳转指令，跳转到用户设计的初始程序入口。1.4 数据存储器数据存储器用于存放运算中间的结果、数据暂存、缓冲、标志位、待测程序等功能。片内的128B的RAM地址为00H7FH，供用户做
