【正文】 Microsoft 格式 數(shù)字位 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié) 1 1 0 0 0 0 L M R 1 1 L R Y7 Y6 X7 X6 字節(jié) 2 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 0 0 X5 X4 X3 X2 X1 X0 字節(jié) 3 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 0 0 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 字節(jié) 4 X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 字節(jié) 5 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 . 鼠標信號發(fā)送協(xié)議與過程 鼠標是一個功能高度集中的小型機 電一體化系統(tǒng)。通常，鼠標通過微機中的串口或 PS/2 鼠標插口和主機連接。 本文利用光電式鼠標和編解碼遙控電路模塊的結(jié)合，可實現(xiàn)低成本高性能的無線鼠標，并具有全方位遙控的特點，能有效地解決多媒體教室普遍存在的教師教學(xué)活動離開電腦控制 臺就無法操縱鼠標的問題。根據(jù)調(diào)試情況，實際上很難達到這個距離。利用單片機來實現(xiàn)與利用 IC 芯片相比較，單片機的外圍電路要比 IC芯片的外圍電路少很多。由于設(shè)計了用高電平發(fā)射，所以接收到的是高電平。由于干擾脈沖是窄脈沖，故可通過軟件來濾除干擾，從而有效的解決該問題。編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字。天線輸入端有選頻電路，而不依賴 1/4 波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線?？諘绲貍鬏斁嚯x約 20～ 50 m。用遙控器控制鼠標，是用遙控器的按鍵信號控制鼠標的上下左右移動和左右鍵，只需要考慮發(fā)射和接收電路， 不需要考慮接口協(xié)議。 (3) 分發(fā)例程 , 用來“創(chuàng)建”、“讀”、“寫”處理程序 。主機發(fā)令牌給 USB 芯片 ( PDIUSBD12) , PDIUSBD12 接收后給單片機發(fā)中斷 ,單片機進入中斷服務(wù)程序 ,進行相應(yīng)的操作 , 因此 USB 的軟件設(shè)計分單片機方面和主機方面兩部分 [5]。 進入工作狀態(tài)后 , 通過微控制器進行收發(fā)模式的控制 , 發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)或進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 圖 2 無線鼠標的結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計正文 第 12頁 黑龍江大學(xué) 印制 硬件構(gòu)成 加速度計 MEMS 加速度計兩個 MEMS 單軸加速度計 ( 或一個雙軸加速度計 ) 被放置在水平面上來檢測鼠標 X 和 Y 方向的運動。通常時鐘由于兩種形式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。 畢業(yè)設(shè)計正文 第 10頁 黑龍江大學(xué) 印制 程序存儲器擴展的容量大于 256 字節(jié)，故 EPROM 片內(nèi)地址線除了由 P0 口經(jīng)地址存儲器提供低 8 位地址外，還需要由 P2 口提供若干條地址線，我們選用 8K的 2764 EPROM，故地址線應(yīng)該是 13 條，因為系統(tǒng)中只擴展一片 EPROM，所以不用 片選信號，即 EPROM 的 接地。上電后，由于電容 C3 的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。若 AC=0 時則在加減過程中 A3 沒有向 A4 進位或借位，否則正好畢業(yè)設(shè)計正文 第 8頁 黑龍江大學(xué) 印制 相反。下面就專用寄存器作以簡單的介紹： 累加器 A：在絕大多數(shù)情況下它參與運算的一方并存放運算的結(jié)果。 001BH 單元：定時器溢出中斷入口地址。 80C196 的 串行發(fā)送和接收利用了 P3 口的第二功能，利用 做串行數(shù)據(jù)接收線，串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控制寄存器 SCON，電源及波特率選擇寄存器 PCON 和串行緩沖寄存器 SBUF，他們都屬于 SFR， PCON 和 SCON 用于設(shè)置串行 口工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收， SBUF 用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。 RST/VPD（ 9 引腳）在振蕩器運行時，在此引腳加上兩個機器周期的電平將單片機復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使 此引腳電平保持不高于 8031 正常工作。 定時 /計數(shù)器： 80C196 有兩個 16 位的定時 /計數(shù)器，每個定時器 /計數(shù)器都可以設(shè)置成定時的方式和計數(shù)的方式，但只能用其中的一個功能，以定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進行控制。 圖 1 鼠標環(huán)的實物 畢業(yè)設(shè)計正文 第 2頁 黑龍江大學(xué) 印制 80C196 的片內(nèi)結(jié)構(gòu) 為了設(shè)計此系統(tǒng)，我們采用了 80C196單片機作為控制芯片，在前向通道中是一個非電信號的電量采集過程。 鼠標從出現(xiàn)至今 , 經(jīng)歷了機械式鼠標、光電機械式鼠標和光電式鼠標三個階段。 無線鼠標接收器作為無線鼠標的一個重要組成部分是完成無線鼠標與計算機之間的通信的媒介，對它的設(shè)計和創(chuàng)新能夠 為無線鼠標的更快普及和發(fā)展提供有力的支持。傳統(tǒng)的鼠標有機械鼠標和光電鼠標兩種 ,它們都依賴于在平面上工作來感知位移的變化。另一部分為接收器與計算機間的通信，將接收器接收到的信號在單片機的控制下通過 RS232 接口傳遞給 PC 機并讓 PC 識別出相應(yīng)的操作。 MEMS, Micro Electron mechanical System, 即微機電系統(tǒng) , 是指采用微機械加工技術(shù)可以批量制作的 , 集微型傳感器、微型機構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口、通訊等于一體的微型器件或微型系統(tǒng)。 80C196 是有 8 個部件組成，即 CPU，時鐘電路，數(shù)據(jù)存儲器，并行口（ P0～ P3）串行口，定時計數(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算機， 80C196 就是 MCS51 系列單片機中的一種。 中斷控制系統(tǒng)： 80C196 有五個中斷源，既外部中斷兩個，定時計數(shù)中斷兩個，串行中斷一個，全部的中斷分為高和低的兩個輸出級。 （ 29 引腳）此腳輸出為 單片機內(nèi)訪問外部程序存儲器的讀選通信號，在讀取外部指令期間， PSEN 非有兩次在每個周期有效，在此期間，每當訪問外部存儲器時，兩個有效的 PSEN 非將不再出現(xiàn)，同樣這個引腳可驅(qū)動 8 個 LSTTL 負載。 單片機有一個程序計數(shù)器 PC，它始終存著 CPU要讀取的機器碼的所在地址，單片機工作時， PC 自動加一，此時程序開始順序執(zhí)行，因為單片機程序 訪問空間是 64K，故需要 16 條地址線，當 接“ 0”則 8031 在片外程序存儲器中讀取指令，此時片外程序存儲器從 0000H 開始編址，因為 8031 無片內(nèi)程序存儲器，故在此系統(tǒng)中 必須接地使 CPU到外部 ROM 中去尋址。 數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器用于存放運算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標志位、待測程序等功能 。 堆棧指針 SP：在子程序調(diào)用或中斷時，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進后出的原則存儲數(shù)據(jù)，它是一個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。 OV：用以指示運算是否發(fā)生溢出，由機器執(zhí)行指令自動形成，若機器在執(zhí)行指令過程中累加器 A 超過 8 位，則 OV=1 否則為 0。常用的上電復(fù)位電路如圖 (13a)中左圖所示。 圖 13 單片機的復(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，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進行供電。當 VPP=+5V 時， EPROM 處于讀工作方式：這時由給定地址信號決定被選中存儲器單元信息。晶振頻率為在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。它通過檢測電容量的變化得到加速度值。 射頻收發(fā)器 該系統(tǒng)采用射頻技術(shù) (RF) 來實現(xiàn)短距離無線數(shù)據(jù)通訊。 (3)中斷服務(wù)程序。 畢業(yè)設(shè)計正文 第 16頁 黑龍江大學(xué) 印制 控制部分 兩個單片機對系統(tǒng)進行控制。 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 。當數(shù)據(jù)信號停止時，發(fā)射電流降為零 [2]。當無線接收模塊收到空間的 315 MHz 信號時 ，經(jīng)放大、變頻、濾波等處理后輸出控制信號，送到解碼芯片第 14 腳進行解碼。 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。無線遙控鼠標設(shè)計方案如圖 4所示。由于本設(shè)計只針對多媒體教學(xué)中放映 無線鼠標滾輪的實現(xiàn) 如圖 6 所示的鼠標滾輪的實現(xiàn)是本設(shè)計的核心之一。 畢業(yè)設(shè)計正文 第 21頁 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滾輪的反應(yīng)速度成正比，頻率選取是否適當決定了鼠標滾輪能否實現(xiàn)，因此應(yīng)當 選擇適當?shù)念l率。根據(jù)鼠標滾輪的資料和反復(fù)的調(diào)試，最終把方波的頻率定為 100 Hz 比較合適。因此在這樣的單片機系統(tǒng)中引入鼠標，將會方便操作，提高工作效率。 串行鼠標的原理及數(shù)據(jù)協(xié)議 鼠標一般劃分為以下功能模塊：微控制器、按鍵檢測、位置移動檢測、 RS232 信號產(chǎn)生、 5V 電源產(chǎn)生器。當鼠標被拖動超過一個最小距離或某一按鈕被按下時，它按照規(guī)定的協(xié)議將移動距離和按鈕狀態(tài)通過一次或幾次信息發(fā)送到機；主機上的鼠標驅(qū)動程序?qū)⑿畔⒆儞Q成鼠標位置和按鈕狀態(tài)供其它程序模塊調(diào)用。其一般形式如表 1 所示?？紤]到鼠標從串口竊取功率，接口芯片必須具有一定的驅(qū)動能力，而不能要用簡單的準 RS232 電平轉(zhuǎn)換器。接收過程中 80C196 收到 7 個數(shù)畢業(yè)設(shè)計正文 第 26頁 黑龍江大學(xué) 印制 據(jù)位后，將 2 個停止位中的第一 個作為數(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)被接收后相當于邏輯 “0” ；剩下的第二個停止位給好為 80C196 提供了有效的停止位。完整的鼠標接口程序流程圖如圖 2所示。 下面是圖 2程序流程圖如圖對應(yīng)的程序清單。 畢業(yè)設(shè)計正文 第 36頁 黑龍江大學(xué) 印制 六、 參考文獻 : [1] 張建斌 . 基于 AT89C2051 單片機的無線鼠標的設(shè)計 [A].2021 嵌入式系統(tǒng)及單片機國際學(xué)術(shù)交流會論文集第四篇網(wǎng)絡(luò)、通信與數(shù)據(jù)傳送 [C]: 396 399. 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