【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(biāo)信號(hào)發(fā)送協(xié)議與過(guò)程 鼠標(biāo)是一個(gè)功能高度集中的小型機(jī) 電一體化系統(tǒng)。通常，鼠標(biāo)通過(guò)微機(jī)中的串口或 PS/2 鼠標(biāo)插口和主機(jī)連接。 本文利用光電式鼠標(biāo)和編解碼遙控電路模塊的結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)低成本高性能的無(wú)線鼠標(biāo)，并具有全方位遙控的特點(diǎn)，能有效地解決多媒體教室普遍存在的教師教學(xué)活動(dòng)離開電腦控制 臺(tái)就無(wú)法操縱鼠標(biāo)的問(wèn)題。根據(jù)調(diào)試情況，實(shí)際上很難達(dá)到這個(gè)距離。利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)與利用 IC 芯片相比較，單片機(jī)的外圍電路要比 IC芯片的外圍電路少很多。由于設(shè)計(jì)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(guò)軟件來(lái)濾除干擾，從而有效的解決該問(wèn)題。編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。天線輸入端有選頻電路，而不依賴 1/4 波長(zhǎng)天線的選頻作用，控制距離較近時(shí)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(biāo)，是用遙控器的按鍵信號(hào)控制鼠標(biāo)的上下左右移動(dòng)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(lái)“創(chuàng)建”、“讀”、“寫”處理程序 。主機(jī)發(fā)令牌給 USB 芯片 ( PDIUSBD12) , PDIUSBD12 接收后給單片機(jī)發(fā)中斷 ,單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序 ,進(jìn)行相應(yīng)的操作 , 因此 USB 的軟件設(shè)計(jì)分單片機(jī)方面和主機(jī)方面兩部分 [5]。 進(jìn)入工作狀態(tài)后 , 通過(guò)微控制器進(jìn)行收發(fā)模式的控制 , 發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)或進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 圖 2 無(wú)線鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu) 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 12頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 硬件構(gòu)成 加速度計(jì) MEMS 加速度計(jì)兩個(gè) MEMS 單軸加速度計(jì) ( 或一個(gè)雙軸加速度計(jì) ) 被放置在水平面上來(lái)檢測(cè)鼠標(biāo) X 和 Y 方向的運(yùn)動(dòng)。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 10頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 程序存儲(chǔ)器擴(kuò)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(chǔ)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?yàn)橄到y(tǒng)中只擴(kuò)展一片 EPROM，所以不用 片選信號(hào)，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(shí)間的高電平。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。若 AC=0 時(shí)則在加減過(guò)程中 A3 沒(méi)有向 A4 進(jìn)位或借位，否則正好畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 8頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 相反。下面就專用寄存器作以簡(jiǎn)單的介紹： 累加器 A：在絕大多數(shù)情況下它參與運(yùn)算的一方并存放運(yùn)算的結(jié)果。 001BH 單元：定時(shí)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(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平將單片機(jī)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(shí) /計(jì)數(shù)器： 80C196 有兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成定時(shí)的方式和計(jì)數(shù)的方式，但只能用其中的一個(gè)功能，以定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 圖 1 鼠標(biāo)環(huán)的實(shí)物 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 2頁(yè) 黑龍江大學(xué) 印制 80C196 的片內(nèi)結(jié)構(gòu) 為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了 80C196單片機(jī)作為控制芯片，在前向通道中是一個(gè)非電信號(hào)的電量采集過(guò)程。 鼠標(biāo)從出現(xiàn)至今 , 經(jīng)歷了機(jī)械式鼠標(biāo)、光電機(jī)械式鼠標(biāo)和光電式鼠標(biāo)三個(gè)階段。 無(wú)線鼠標(biāo)接收器作為無(wú)線鼠標(biāo)的一個(gè)重要組成部分是完成無(wú)線鼠標(biāo)與計(jì)算機(jī)之間的通信的媒介，對(duì)它的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能夠 為無(wú)線鼠標(biāo)的更快普及和發(fā)展提供有力的支持。傳統(tǒng)的鼠標(biāo)有機(jī)械鼠標(biāo)和光電鼠標(biāo)兩種 ,它們都依賴于在平面上工作來(lái)感知位移的變化。另一部分為接收器與計(jì)算機(jī)間的通信，將接收器接收到的信號(hào)在單片機(jī)的控制下通過(guò) RS232 接口傳遞給 PC 機(jī)并讓 PC 識(shí)別出相應(yīng)的操作。 MEMS, Micro 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)。 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。 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)。 （ 29 引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問(wèn)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(wèn)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。 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(wèn)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(wú)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。 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 。 堆棧指針 SP：在子程序調(diào)用或中斷時(shí)，用來(lái)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。 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(guò)程中累加器 A 超過(guò) 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(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(wú)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。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。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。它通過(guò)檢測(cè)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(lái)實(shí)現(xiàn)短距離無(wú)線數(shù)據(jù)通訊。 (3)中斷服務(wù)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。 發(fā)射部分 無(wú)線發(fā)射編碼模塊主要由 315MHz 無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射和編碼芯片 PT2262 組成 。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)，發(fā)射電流降為零 [2]。當(dāng)無(wú)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。 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。無(wú)線遙控鼠標(biāo)設(shè)計(jì)方案如圖 4所示。由于本設(shè)計(jì)只針對(duì)多媒體教學(xué)中放映 無(wú)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。 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。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。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。 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。當(dāng)鼠標(biāo)被拖動(dòng)超過(guò)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(guò)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。其一般形式如表 1 所示?？紤]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。接收過(guò)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。完整的鼠標(biāo)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(duì)應(yīng)的程序清單。 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(wú)線鼠標(biāo)的設(shè)計(jì) [A].2021 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