【正文】 串行口，這個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)行也可以同時進(jìn)行。 80C196 程序存儲器 MCS51 系列單片機(jī)的內(nèi)部 ROM 是不同的， 8051 有 4K的 ROM，而 8751 則是4K 光可擦寫 EPROM，而我們所采用的 8031 則沒有片內(nèi)的 ROM，但是無論那種型號的芯片都可以在片外擴(kuò)展多達(dá) 64K 的片外程序存儲器，外部程序存儲器擴(kuò)展的大小以滿足系統(tǒng)要求即可，或有特殊要求或為了以后升級方便采用大容量的片外程序存儲器。 單片機(jī)有一個程序計數(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， PC 自動加一，此時程序開始順序執(zhí)行，因為單片機(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。 0003H 單元：外部中斷 0 入口地址。 0013H 單元：外部中斷 1 入口地址。 0023H 單元：串行口中斷入口地址。 數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測程序等功能 。 低 128 字節(jié)中的 20H～ 2FH 共 16 字節(jié)可用位尋址方式訪問各位，共 128 個位地址， 30H～ 7FH 共 80 個單元為用戶 RAM 區(qū)，作堆棧或數(shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi) RAM 不夠用時，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲器。寫時用 ，讀時用 做外部數(shù)據(jù)存儲器的選通信號 畢業(yè)設(shè)計正文 第 7頁 黑龍江大學(xué) 印制 特殊功能寄存器 SFR 80C196 有 21 個專用寄存器，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單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi) RAM 的地址相連的。 寄存器 B：進(jìn)行乘除運(yùn)算時，寄存器 B 有特定的用途，在乘時存放 一個乘數(shù)以及積的最高位， A 中存放另一個乘數(shù)以及積的低位。 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(jìn)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。 程序狀態(tài)字 PSW：七位用來表征各種標(biāo)志，另一位無意義。 AC：當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時并產(chǎn)生由低四位向高四位的進(jìn)位或借位時， AC置 1，否則清 0。 F0： F0 常不是由機(jī)器來指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據(jù) 程序的需要進(jìn)行設(shè)置的，這個位一經(jīng)確定就可通過軟件測試來決定用戶程序的流向。 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。在串行通信中常用奇偶校驗數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果的正確性。 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 個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。常用的上電復(fù)位電路如圖 (13a)中左圖所示。上電后，保持RST 一段高電平時間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻 R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能， 如圖 (13a)中 所示。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖 (13b)所示。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。 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。 80C196 對程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器均可進(jìn)行0000H～ FFFFH 的 64K 字節(jié)地址內(nèi)容的有效尋址。 一、程序存儲器的擴(kuò)展 由于 80C196 無內(nèi)部 ROM ，故擴(kuò)展的程序存儲器地址為 0000H～ FFFFH，考慮系統(tǒng)的需要，我們將 8031 的程序存儲器擴(kuò)展為 4K EPROM，采用 2764 作為 ROM芯片。在程序擴(kuò)展中，我們選用的地址鎖存器是 74LS373 當(dāng)三態(tài)門的 為低電平時，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許 Q 端輸出，否則 為高電平，輸出為三態(tài)門斷開，輸出端對外電路呈高阻態(tài)，所以在這里 為低電平，這時當(dāng) G 端為高電平時，鎖存器輸出和輸入的狀態(tài)是相同的，當(dāng) G 由高電平下落為低電平時，輸入端 1D～ 8D 的數(shù)據(jù)鎖入 1Q～ 8Q 中。當(dāng) 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。維持方式：當(dāng) 為高電平時， VPP 為 +5V， EPROM 處于低功耗方式，輸出端均為高阻態(tài)，這與 輸入無關(guān)。 系統(tǒng)時鐘的設(shè)計 時鐘電路是用來產(chǎn)生 80C196 單片機(jī)工作時所必須的時鐘信號， 80C196 本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)， 80C196 在唯一的時鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時鐘的頻率影響單片機(jī)的速度 和穩(wěn)定性。 我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式來為系統(tǒng)提供時鐘信號。晶振頻率為在 ～ 12MHZ 之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。 圖 14 系統(tǒng)時鐘 二 、 系統(tǒng)設(shè)計 如圖 2 所示 , 這種新型的鼠標(biāo)由三個模塊組成 :( 1)MEMS 加速度計 , 用它來檢測鼠標(biāo)各方向的運(yùn)動 。 ( 3) 收發(fā)器 , 對處理后的信號進(jìn)行無線傳輸 , 以相應(yīng)的通訊協(xié)議與 PC 機(jī)相連。若在 YZ 平面放置一 個雙軸加速度計檢測鼠標(biāo)的垂直運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)角度就構(gòu)成了三維鼠標(biāo)。它通過檢測電容量的變化得到加速度值。在發(fā)射部分中 , 微處理器要對加速度計的輸出信號進(jìn)行濾波放大處理 , 采用 A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 , 并轉(zhuǎn)化為符合串行鼠標(biāo)規(guī)范的數(shù)據(jù)包 , 輸出給發(fā)射器。同時還需對發(fā)射器件進(jìn)行控制 , 例如對內(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) 。因此采用 Atmel 的ATmega16 單片機(jī) , 它是一種高性能、低功耗的 AVR 單片機(jī) , 帶有 16K 字節(jié)的可編程Flash, 1K 字節(jié)的片內(nèi) SRAM, 3 個定時 /計數(shù)器 ,2 個可編程的串行 USART。 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。系統(tǒng)選用的收發(fā)芯片是挪威 Nordic 公司推出的nRF2401 單片 無線收發(fā)一體芯片 [4], 24 引腳 , 提供 ShockBurst 模式、直接收發(fā)模式、 DuoCeiver 雙信道收發(fā)模式、片上 CRC 以及地址計算編碼等功能 , 支持多點(diǎn)間通信 ,最高傳輸速 率超過 1Mbit/s, 功耗小 , 外圍畢業(yè)設(shè)計正文 第 13頁 黑龍江大學(xué) 印制 設(shè)備少 , 是一款理想的系統(tǒng)芯片。 軟件設(shè)計 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 , 等待中斷。單片機(jī)方面的單片機(jī)控制程序通常由三部分組成 : (1)初始化單片機(jī)和外圍設(shè)計 (如 PDIUSBD12)。 (3)中斷服務(wù)程序。 USB驅(qū)動程序?qū)儆?WDM(Windows Driver Model) ,它對驅(qū)動程序分層重新進(jìn)行定義 , 以便適應(yīng)即插即用系統(tǒng)。 (2)IRP處理 , 內(nèi)核通過發(fā)送 I/O 請求來運(yùn)行驅(qū)動程序 。 (4)硬件資源管理、電源管理等。 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(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行控制。 AT80C51 單片機(jī)在檢測到 nRF2401 接收器的 DR1 信號有效時 , 讀取接收器的數(shù)據(jù) , 傳送給 USB芯片。 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)移動的一種裝置，是計算機(jī)最重要的外部輸入設(shè)備之一。本設(shè)計只考慮左鍵和滾輪的滾動方向來控制 PPT 的翻頁。 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 。 發(fā)射模塊具有較寬的工作電壓范圍。當(dāng)發(fā)射電壓為 3 V 時。發(fā)射功率較?。划?dāng)電壓 5 V 時約 100～ 200 m；當(dāng)電壓 9 V時約 300～ 500 m；當(dāng)發(fā)射電壓為 12 V 時 ,為最佳工作電壓 ,具有較好的發(fā)射效果，此時發(fā)射電流約 60 mA，空曠地傳輸距離 700～ 800 m,發(fā)射功率約 500 mW；當(dāng)電壓畢業(yè)設(shè)計正文 第 17頁 黑龍江大學(xué) 印制 大于 12 V 時功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。當(dāng)數(shù)據(jù)信號停止時，發(fā)射電流降為零 [2]。 315 MHz 無線數(shù)據(jù)接收模塊有超再生式接收模塊和超外差式接收模塊 兩種。它內(nèi)含放大整形及解碼電路，使用極為方便。由于頻率受溫度漂移影響大，采用了帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到 315 MHz 后封固。當(dāng)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(jìn)行解碼。本方案設(shè)計的地址為 FF，即全部懸空，也可以另行設(shè)定地址碼，最重要的就是不要相互干擾。 編解碼電路 PT2262/PT2272 PT2262/PT2272 是一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，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。解碼芯片 PT2272 接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， VT腳才輸出高電平，同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編畢業(yè)設(shè)計正文 第 18頁 黑龍江大學(xué) 印制 碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。 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。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時，接收機(jī)對應(yīng)的 D1～ D4端輸出約 4V 互鎖高電平控制信號，同時 VT 端也輸出解碼有效高電平信號。 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)將錯誤判斷影響正常運(yùn)行。也就是說，只有在接收到 PT2272 的 VT 腳由低變高至少保持 20 ms 以上時系統(tǒng)才確認(rèn)按鈕按下。無線遙控鼠標(biāo)設(shè)計方案如圖 4所示。當(dāng)鍵按下鼠標(biāo)芯片的那一端就接地呈低電平，當(dāng)按鈕松開時呈高電平。 圖 5 對收發(fā)模塊是串行通信的，所