【正文】 基于 微 加速度計的無線鼠標 設計 學 院： 機械與電氣工程 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 隊 長： 隊 員： 指導教師： 摘 要 本設計針對傳統(tǒng)鼠標只能 在桌面上使用 的不足，設計出一種基于微加速度計的無線鼠標，它不僅具有教學激光筆上下翻頁的功能，而且能在空中依靠 鼠標的偏轉角度實現(xiàn) 電腦 桌面光標的移動、 鼠標點擊的功能，本設計 以 微加速度計 ADXL345 作為信號檢測元件，并采用低功耗低成本微控制器 STC15L2K60S2和RF 芯片 nRF24L01進行信息處理與無線傳輸， 通過 HT82M98A處理后將信息傳給計算機，計算機自動完成相應動作。 關鍵詞：微加速度計；無線鼠標；低功耗 目錄 總體結構框圖 ........................................................ 1 系統(tǒng)軟件設計 ........................................................ 1 方案比較 ............................................................ 3 控制器的選擇 .................................................. 3 微加速度計選擇 ................................................ 3 無線模塊的選擇 ................................................ 3 二、單元模塊設計 ............................................................ 4 電路的設計 .......................................................... 4 遠端控制子系統(tǒng)硬件電路設計 .................................... 4 主機端信號接收系統(tǒng)電路設計 .................................... 6 軟件的設計 .......................................................... 6 ADXL345 微加速 度計模塊程序設計 ................................ 6 HT82M98A 鼠標控制器程序設計 ................................... 7 nRF24L01 無線模塊程序設計 ..................................... 7 三、系統(tǒng)調試 ................................................................ 7 四、設計總結 ................................................................ 8 參考文獻 .................................................................... 8 附錄 ........................................................................ 8 ................................................ 8 主機端接收電路原理圖 ................................................. 9 1 一、總體方案設計 總體 結構框圖 本系統(tǒng)主要由 無線鼠標發(fā)射器、單片機控制系統(tǒng)、無線鼠標接收器和接收系統(tǒng)識別 組成 。 (a)遠端控制 子系統(tǒng)結構 框圖 (b)主機端信號 接收系統(tǒng)結構 框圖 圖 11 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng) 軟件設計 （ a） 遠端控制 子 系統(tǒng) 程序流程 遠端控制用微加速度計獲取鼠標的移動信息，每隔 5ｍｓ掃描一次。 PC機 無線接收 單片機 按鍵單元 無線發(fā)射 微加速度計 單片機 震動開關 2 圖 12遠端控制 子 系統(tǒng) 程序流程 圖 （ b） 主機端信號 接收系統(tǒng) 程序 流程 接收電路的主要任務是接收無線鼠標傳送的各種數(shù)據(jù)。接收程序中一次循環(huán)所需的時間大約為 。 必須確保在下一個數(shù)據(jù)包傳來之前，完成全部算法及相應處理工作。同時也避免新收到的數(shù)據(jù)包覆蓋前一個數(shù)據(jù)包。 圖 13主機端信號 接收系統(tǒng) 程序 流程 圖 3 方案比較 控制器的 選擇 方案一：采用 、自由度大，功耗低、體積小、技術成熟等優(yōu)點，得到了廣泛應用 . 但是 51單片內部資源有限，給系統(tǒng)設計過程帶來不便。且影響系統(tǒng)控制等各個環(huán)節(jié)，不便于實時調控。 方案二：采用 89C52的優(yōu)點 ,且具有 89C52所不具備的一些性能，可不接外部晶振和外部復位電路，使硬件設計更簡單；大容量 2K字節(jié) SRAM；有兩個獨立串口；內部有 8通道高速 10位 A/D轉換器 ,還具有 PWM輸出；總的來說， STC15F2K60S2是一種高速，高可靠性，超低功耗的性能更好的單片機。 綜合以上二種方案，選擇方案二。 微加速度計 選擇 方案一：采用 Freescale公司生產(chǎn)的 MMA7455L數(shù)字輸出 ( IIC/SPI) 微電容調節(jié)式加速度感應芯片 ［ 1］ 。MMA7455L具有 X、 Y、 Z 三個方向的感應軸， X、 Y、 Z 三個方向上在工作時的參數(shù)是不斷變化的，代表這一瞬間該芯片在不同方向上移動的趨勢，這三個參數(shù)通過簡單的數(shù)學計算可以得到一個空間向量 A，向量 A 即模擬出了該瞬間芯片在三維真實空間的移動方向，這樣，通過不斷地采集 X、 Y、 Z的數(shù)值，就可以得到鼠標移動的真實軌跡。 方案二：采用 ADXL345三軸數(shù)字加速度傳感器， ADXL345 是 ADI 公司的三軸數(shù)字加速度傳感器， 工作原理是首先由前端感應器件感測加速度的大小，然后由感應電信號器件轉為可識別的模擬電信號，ADXL345中集成了 AD 轉換器，可以將此模擬信號數(shù)字化，輸出的是 16 位的二進制補碼。最值得一提的它集成了一個 32級先進先出 (FIFO)存儲器管理系統(tǒng)，可用于輸出數(shù)據(jù)的緩沖，降低主機處理器負荷，并降低整體系統(tǒng)功耗。該芯片主要應用于消費電子的微型慣性器件， 最大可感知177。 16 g 的加速度 ,感應精度可達 mg /LSB，傾角測量典型誤差小于 1176。 ,超低功耗。通過其內置的 ADC 將加速度信號轉換為數(shù)字量存放在片內緩 沖區(qū)，在實際使用中，為提高輸出數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性 ,設置感應范圍為 177。 2 g，感應精度為 mg，可以滿足人體動作加速度范圍與精度要求。 ADXL345可以通過 SPI 總線或 I2C 總線與單片機連接，本產(chǎn)品選擇的單片機 STC15F2K60S2 I2C 接口， 但是可以采用 I/O 口模擬 I2C總線或 SPI 總線接口的方法連接。 綜合以上二種方案， 方案二功耗更低，更容易 實現(xiàn) ，故選 之 。 無線 模塊的選擇 在幾種短距離無線通信的比較當中 ,紅外方案有一定的方向性 ,而藍牙技術比較復雜 ,價格比較高 ,而無線射頻通信技術無 論是從系統(tǒng)開銷，電池壽命還是成本方面都占有很大優(yōu)勢 ,同時它低傳輸速率的特點 ,恰恰適合發(fā)送信息量非常小的無線鼠標設計。 nRF24L01無線射頻模塊是一款新型單片射頻收發(fā)器件 , 工作于 GHzISM 頻段，最高工作速率達 2 Mbps,信號空中傳輸時間很短，極大降低了無線傳輸中的碰撞現(xiàn)象和電流消耗