無(wú)線鼠標(biāo)畢業(yè)論文.doc

摘 要摘 要摘要: 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。關(guān)鍵字：鼠標(biāo)、無(wú)線接受、方波、譯碼I目 錄目 錄摘 要I第1章 引言11.1 鼠標(biāo)發(fā)展歷程11.2 鼠標(biāo)分類(lèi)1第2章 方案設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)方案22.3方案比較5第3章 原理與其它設(shè)計(jì)73.1遙控發(fā)射電路73.2無(wú)線接收和譯碼電路73.3鼠標(biāo)按鍵的方案73.4方波電路的設(shè)計(jì)83.5控制門(mén)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(jìn)意見(jiàn)12第7章 參考文獻(xiàn)12泰州師范高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 引言1.1鼠標(biāo)發(fā)展歷程. 1968年，鼠標(biāo)的原型誕生； . 1981年，第一只商業(yè)化鼠標(biāo)誕生，仍舊是機(jī)械鼠標(biāo)，出現(xiàn)滾球鼠標(biāo)； . 1983年，羅技發(fā)明了第一只光學(xué)機(jī)械式鼠標(biāo)，成為日后的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)； . 80年代初出現(xiàn)了第一代光電鼠標(biāo)，它需要特殊的有柵格的鼠標(biāo)墊，過(guò)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(xué)引擎，以及第一只光學(xué)鼠標(biāo)。 1.2鼠標(biāo)分類(lèi)鼠標(biāo)的接口類(lèi)型：鼠標(biāo)按接口類(lèi)型可分為串行鼠標(biāo)、PS/2鼠標(biāo)、總線鼠標(biāo)三種。串行鼠標(biāo)是通過(guò)串行口與計(jì)算機(jī)相連，有9針接口和25針接口兩種。PS/2鼠標(biāo)通過(guò)一個(gè)六針微型DIN接口與計(jì)算機(jī)相連，它與鍵盤(pán)的接口非常相似，使用時(shí)注意區(qū)分?？偩€鼠標(biāo)的接口在總線接口卡上。鼠標(biāo)還可按外形分為兩鍵鼠標(biāo)、三鍵鼠標(biāo)、滾軸鼠標(biāo)和感應(yīng)鼠標(biāo)，兩鍵鼠標(biāo)和三鍵鼠標(biāo)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(biāo)的中間按鍵，但在使用某些特殊軟件時(shí)(如AutoCAD等)，這個(gè)鍵也會(huì)起一些作用；滾軸鼠標(biāo)和感應(yīng)鼠標(biāo)在筆記本電腦上用得很普遍，往不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)鼠標(biāo)中間的小圓球，或在感應(yīng)板上移動(dòng)手指，光標(biāo)就會(huì)向相應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)光標(biāo)到達(dá)預(yù)定位置時(shí)，按一下鼠標(biāo)或感應(yīng)板，就可執(zhí)行相應(yīng)功能。第2章 方案設(shè)計(jì)2.1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。2.2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：2.3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)槲覀儗?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：第3章 原理與其它設(shè)計(jì)3.1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18腳為地址端A0A7，1013腳為數(shù)據(jù)端D0D3。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?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D0D3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K1K4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。3.2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D0D3輸出，去控制鼠標(biāo)，從而完成全部遙控過(guò)程。3.3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K1K4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D0D1D2D3工作狀態(tài)A1000X軸正方向移動(dòng)D0100X軸負(fù)方向移動(dòng)C0010Y軸正方向移動(dòng)B0001Y軸負(fù)方向移動(dòng)AD1100鼠標(biāo)器左鍵BC0011鼠標(biāo)器右鍵3.4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1100HZ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(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)可以滿足鼠標(biāo)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(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的腳輸出脈沖為基準(zhǔn)，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(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、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，、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，、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、腳輸出給鼠標(biāo)器的脈沖信號(hào)為腳相位超前，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、腳輸出給鼠標(biāo)器的脈沖信號(hào)為腳相位滯后，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的腳沒(méi)有脈沖信號(hào)輸出，雖然這時(shí)P1的腳有脈沖信號(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。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(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4.2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P1、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的腳和腳，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、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、腳即可。X軸、Y軸正方向正確了，負(fù)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(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)！4.4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。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(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