【正文】 ro Electron mechanical System, 即微機(jī)電系統(tǒng) , 是指采用微機(jī)械加工技術(shù)可以批量制作的 , 集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口、通訊等于一體的微型器件或微型系統(tǒng)。 微處理器和射頻發(fā)射器則安裝在手腕處 , 與指環(huán)相連 , 構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 80C196 是有 8 個(gè)部件組成，即 CPU，時(shí)鐘電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并行口（ P0～ P3）串行口，定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即組成了單片微型計(jì)算機(jī)， 80C196 就是 MCS51 系列單片機(jī)中的一種。 內(nèi)存：內(nèi)部存儲(chǔ)器可分做程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但在 80C196 中無片內(nèi)程序畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 3頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 存儲(chǔ)器 。 中斷控制系統(tǒng)： 80C196 有五個(gè)中斷源，既外部中斷兩個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)，全部的中斷分為高和低的兩個(gè)輸出級(jí)。 XTAL2（ 18 引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)， 對(duì) MCS51 系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。 （ 29 引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在讀取外部指令期間， PSEN 非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，兩個(gè)有效的 PSEN 非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 80C196 有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把 CPU的 8 位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，也可以把串行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來變成并行數(shù)據(jù)給 CPU，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。 單片機(jī)有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器 PC，它始終存著 CPU要讀取的機(jī)器碼的所在地址，單片機(jī)工作時(shí)， PC 自動(dòng)加一，此時(shí)程序開始順序執(zhí)行，因?yàn)閱纹瑱C(jī)程序 訪問空間是 64K，故需要 16 條地址線，當(dāng) 接“ 0”則 8031 在片外程序存儲(chǔ)器中讀取指令，此時(shí)片外程序存儲(chǔ)器從 0000H 開始編址，因?yàn)?8031 無片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，故在此系統(tǒng)中 必須接地使 CPU到外部 ROM 中去尋址。 0013H 單元：外部中斷 1 入口地址。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測(cè)程序等功能 。寫時(shí)用 ，讀時(shí)用 做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 7頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 特殊功能寄存器 SFR 80C196 有 21 個(gè)專用寄存器，他們是用來管理 CPU和 I/O 口以及內(nèi)部邏輯部件的，在指令中專用寄存器是以存儲(chǔ)單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時(shí)都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi) RAM 的地址相連的。 堆棧指針 SP：在子程序調(diào)用或中斷時(shí)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi) RAM 中的位置，系統(tǒng)復(fù)位后， SP 變成 07H，使堆棧從 00 單元開始。 AC：當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)并產(chǎn)生由低四位向高四位的進(jìn)位或借位時(shí)， AC置 1，否則清 0。 OV：用以指示運(yùn)算是否發(fā)生溢出，由機(jī)器執(zhí)行指令自動(dòng)形成，若機(jī)器在執(zhí)行指令過程中累加器 A 超過 8 位，則 OV=1 否則為 0。 一、 復(fù)位方式 當(dāng) MCS5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖 (13a)中左圖所示。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖 (13b)所示。 圖 13 單片機(jī)的復(fù)位電路 圖 (116a)中： Cl＝ 1030uF， R1＝ 1kO 圖 (116b)中： C：＝ 1uF， Rl＝ lkO， R2＝ 10kO 二、掉電和低功耗方式 人們往往在程序運(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障，使 RAM 和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策， 80C196 有掉電保護(hù)，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。 一、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 由于 80C196 無內(nèi)部 ROM ，故擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器地址為 0000H～ FFFFH，考慮系統(tǒng)的需要，我們將 8031 的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展為 4K EPROM，采用 2764 作為 ROM芯片。當(dāng) VPP=+5V 時(shí)， EPROM 處于讀工作方式：這時(shí)由給定地址信號(hào)決定被選中存儲(chǔ)器單元信息。 系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路是用來產(chǎn)生 80C196 單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)， 80C196 本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)， 80C196 在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度 和穩(wěn)定性。晶振頻率為在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。 ( 3) 收發(fā)器 , 對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行無線傳輸 , 以相應(yīng)的通訊協(xié)議與 PC 機(jī)相連。它通過檢測(cè)電容量的變化得到加速度值。同時(shí)還需對(duì)發(fā)射器件進(jìn)行控制 , 例如對(duì)內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始設(shè)置 , 設(shè)定工作頻率、發(fā)射功率等參數(shù) 。 射頻收發(fā)器 該系統(tǒng)采用射頻技術(shù) (RF) 來實(shí)現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通訊。 軟件設(shè)計(jì) USB 部分 根據(jù) USB 協(xié)議 , 傳輸由主機(jī) (Host) 開始 , 單片機(jī) (AT80C51) 作為前臺(tái) , 等待中斷。 (3)中斷服務(wù)程序。 (2)IRP處理 , 內(nèi)核通過發(fā)送 I/O 請(qǐng)求來運(yùn)行驅(qū)動(dòng)程序 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 16頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 控制部分 兩個(gè)單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。 三、無線鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu) 無線收發(fā)模塊 鼠標(biāo)是用來控制屏幕光標(biāo)移動(dòng)的一種裝置，是計(jì)算機(jī)最重要的外部輸入設(shè)備之一。 發(fā)射部分 無線發(fā)射編碼模塊主要由 315MHz 無線數(shù)據(jù)發(fā)射和編碼芯片 PT2262 組成 。當(dāng)發(fā)射電壓為 3 V 時(shí)。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)，發(fā)射電流降為零 [2]。它內(nèi)含放大整形及解碼電路，使用極為方便。當(dāng)無線接收模塊收到空間的 315 MHz 信號(hào)時(shí) ，經(jīng)放大、變頻、濾波等處理后輸出控制信號(hào)，送到解碼芯片第 14 腳進(jìn)行解碼。 編解碼電路 PT2262/PT2272 PT2262/PT2272 是一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，最多可有 12 位 (A0～ A11)三態(tài)地址端 管腳，任意組合可提供 531 441 個(gè)地址碼，最多可有 6 位 (D0～ D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。 地址編碼設(shè)定和修改 通常使用中，一般采用 8 位地址碼和 4 位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路 PT2262 和解碼電路 PT2272 的第 1～ 8 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、 接地。 抗干擾的的處理 通過 PT2272 的 VT 腳 (17 腳 )是否為高電平去判斷是否有鍵按下，若為高，則去判斷 PT2272 的 D0～ D3 中哪個(gè)鍵按下，但其中忽略了一點(diǎn)，即：這些數(shù)據(jù)接收到的是干擾，系統(tǒng)將錯(cuò)誤判斷影響正常運(yùn)行。無線遙控鼠標(biāo)設(shè)計(jì)方案如圖 4所示。 圖 5 對(duì)收發(fā)模塊是串行通信的，所以接收到的是一組方波信號(hào)，這組方波信號(hào)經(jīng)過解碼電路解碼 后就可以知道得到的是高電平或者是低電平。由于本設(shè)計(jì)只針對(duì)多媒體教學(xué)中放映 無線鼠標(biāo)滾輪的實(shí)現(xiàn) 如圖 6 所示的鼠標(biāo)滾輪的實(shí)現(xiàn)是本設(shè)計(jì)的核心之一。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮到用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)方波的產(chǎn)生和在不同的情況下產(chǎn)生不同的相位差，最終實(shí)現(xiàn)滾輪的上翻和下翻功能。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 21頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 應(yīng)該注意的是，方波的頻率的大小與鼠標(biāo)滾輪的反應(yīng)速度成正比，頻率選取是否適當(dāng)決定了鼠標(biāo)滾輪能否實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)當(dāng) 選擇適當(dāng)?shù)念l率。資料表明，當(dāng)電壓 9 V 時(shí)傳輸距離約 300～ 500 m。根據(jù)鼠標(biāo)滾輪的資料和反復(fù)的調(diào)試，最終把方波的頻率定為 100 Hz 比較合適。采取這些措施后，其傳輸距離得到一定的改善。因此在這樣的單片機(jī)系統(tǒng)中引入鼠標(biāo)，將會(huì)方便操作，提高工作效率。本文主要探討 80C196 單片機(jī)與 Microsoft 兼容鼠標(biāo)接口程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 鼠標(biāo)是一種快速定位器，通過移動(dòng)鼠標(biāo)能快速定位屏幕上的對(duì)象，是計(jì)算機(jī)圖像界面交互的必用外部設(shè)備。 串行鼠標(biāo)的原理及數(shù)據(jù)協(xié)議 鼠標(biāo)一般劃分為以下功能模塊：微控制器、按鍵檢測(cè)、位置移動(dòng)檢測(cè)、 RS232 信號(hào)產(chǎn)生、 5V 電源產(chǎn)生器。 Mouse System 公司的協(xié)議格式為 5 個(gè)字節(jié)： 1個(gè)字節(jié)用于描述 3個(gè)按鍵的狀態(tài)， 2 個(gè)字節(jié)為 Y方向的相對(duì)坐標(biāo)，另畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 23頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 外 2 個(gè)字節(jié)為 X方向的相對(duì)坐標(biāo)，具體協(xié)議如表 1 所列。當(dāng)鼠標(biāo)被拖動(dòng)超過一個(gè)最小距離或某一按鈕被按下時(shí)，它按照規(guī)定的協(xié)議將移動(dòng)距離和按鈕狀態(tài)通過一次或幾次信息發(fā)送到機(jī)；主機(jī)上的鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序?qū)⑿畔⒆儞Q成鼠標(biāo)位置和按鈕狀態(tài)供其它程序模塊調(diào)用。如果拖動(dòng)較快，則信息發(fā)送次數(shù)送減少，但所反映的總的移動(dòng)距離仍然是 400 步。其一般形式如表 1 所示。 P2_D7D6 固定值 00；其余六位表示一個(gè)有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)，反映左右移動(dòng)量，大于 0 為向右移動(dòng)，小于 0為向左移動(dòng)。考慮到鼠標(biāo)從串口竊取功率，接口芯片必須具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，而不能要用簡(jiǎn)單的準(zhǔn) RS232 電平轉(zhuǎn)換器。由于鼠標(biāo)的電源供應(yīng)采用功率竊取方案，由DTR/RTS 提供，這里為 DTR加限流電阻防止對(duì)鼠標(biāo)造成傷害。接收過程中 80C196 收到 7 個(gè)數(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 26頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 據(jù)位后，將 2 個(gè)停止位中的第一 個(gè)作為數(shù)據(jù)位裝入接收緩沖器的最高位，由于停止位在物理層是高電平，作為數(shù)據(jù)被接收后相當(dāng)于邏輯 “0” ；剩下的第二個(gè)停止位給好為 80C196 提供了有效的停止位。 鼠標(biāo)接口模塊主要包括按鈕狀態(tài)識(shí)別和位置識(shí)別兩個(gè)部分。完整的鼠標(biāo)接口程序流程圖如圖 2所示。若是信息報(bào)告的首字節(jié)，則還要進(jìn)一步通過有效性檢驗(yàn)后保存；若不是首字節(jié)，則必須經(jīng)過一系列檢驗(yàn)后保存起來。 下面是圖 2程序流程圖如圖對(duì)應(yīng)的程序清單。=X3H, CMPB AL,0CH JE C97 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 36頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 六、 參考文獻(xiàn) : [1] 張建斌 . 基于 AT89C2051 單片機(jī)的無線鼠標(biāo)的設(shè)計(jì) [A].2021 嵌入式系統(tǒng)及單片機(jī)國(guó)際學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集第四篇網(wǎng)絡(luò)、通信與數(shù)據(jù)傳送 [C]: 396 399. 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