基于MCS-51單片機無線鼠標的設計與實現(xiàn)

第３７卷Ｖ０１．３７第４期Ｎｏ．４河南科技學院學報ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｅｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２００９年１２月Ｄｅｃ．２００９基于ＭＣＳ一５１單片機無線鼠標的設計與實現(xiàn)陳娜，巍?。ê幽峡萍紝W院，河南新鄉(xiāng)４５３００３）摘要：運用無線技術將收集到的鼠標移動和按鍵數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機，具體分為硬件原理、電路設計、軟件設計和程序調(diào)試等模塊．以Ａｔｍｅｌ公司生產(chǎn)的ＡＴ８９Ｃ５１作主芯片。采用ＲＳ一２３２通信接１２１技術和ＭＯＤＥＭ信號轉(zhuǎn)換技術．運用ＭＣ２８３３和ＴＤＡ７０１０芯片作信號射頻的發(fā)送和接收，設計出的無線鼠標具有電路體積小，功耗低，通用性強，程序簡單等優(yōu)點．它解決了鼠標與計算機間的通信問題，省去了鼠標與計算機之間的硬件連接，方便了廣大計算機用戶．特別在多媒體大教室的教學中更具有一定的推廣應用價值．關鍵詞：單片機；鼠標；無線通信；串行口；計算機中圖分類號：ＴＰ３３４．２文獻標識碼：Ａ文章編號：１６７３—６０６０（２００９）０４—００６８—０３ＤｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｕｓｅｂａｓｅｄＣｈｅｎＮａ．ＷｅｉＷｅｉｏｎＭＣＳ－５１ｃｈｉｐ（ＨｅｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎｘｉａｎｇ４５３００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｄｅｓｉｇｎ，ｗｉｒｅｌｅｓｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｌｌｅｃｔｅｄｄａｔａａｂｏｕｔｔｈｅｍｏｕｓｅｍｏｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｂｏｔｔｏｎｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｉｒｃｕｉｔａｓｄｅｓｉｇｎ，ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｍｏｄｕｌｅｓ．ＷｉｔｈｔｈｅＡＴ８９Ｃ５１ｃｈｉｐｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＡｔｍｅｌｔｈｅｍａｉｎｃｈｉｐ，ＲＳ－２３２ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅａｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＭＯＤＥＭｓｉｇｎａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂｅｉｎｇｕｓｅｄ，ａｎｄＭＣ２８３３ａｎｄＴＤＡ７０１０ｃｈｉｐａｔｈｅｄａｔａｓｅｎｄｉｎｇａｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｕｓｅｈａｓｓｍａｌｌｅｒｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｌｏｗｅｒｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｗｉｄｅａｄａｐｔｉｏｎａｎｄｓｉｍｐｌｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅ．Ｉｔｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｍｏｕｓｅａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｓａｖｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍ，ｂｒｉｎｇｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅａｔｏｔｈｅｍａｓｓｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｓｕｍｅｒｓ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｉｎｔｈｅｂｉｇｍｕｌｔｉ－ｍｅｄｉａｃｌａｓｓｒｏｏｍｉｔｈａｓｓｐｅｃｉａｌｖａｌｕｅｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＣＭ；ｍｏｕｓｅ；ｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ；ｓｅｒｉａｌｐｏｒｔ；ｃｏｍｐｕｔｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，數(shù)字無線電頻率），這項技術能夠?qū)Χ叹嚯x通訊提供充足的帶寬，適合鼠標和鍵盤等外圍設備使用…．本文使用ＡＴ８９Ｃ５ｌ單片機和無線通信技術，對常見的ＲＳ一２３２串行接口的光機式鼠標進行改造，設計出了基于ＲＳ一２３２串行接口的無線鼠標［２圳．本設計簡單，具有靈活性．與普通的無線鼠標相比，在電路上做了很大的改進，程序也簡潔明快．無線鼠標大多數(shù)采用了無線電發(fā)射數(shù)字傳輸技術ＤＲＦ（Ｄｉｇｉｔａｌｒａｄｉｏ１硬件組成無線鼠標的硬件由兩部分構成，一部分是位移、按鍵數(shù)據(jù)的獲取、處理和無線發(fā)射，另一部分是無線接收和傳送Ｃ５，６］．其硬件構成分別如圖１和圖２．發(fā)射電路主要完成位移信號的處理和高頻調(diào)制與發(fā)射，接收電路主要完成無線信號的接收、解調(diào)、處理以及與計算機串行數(shù)據(jù)傳輸．發(fā)光電位移傳感器射圖１位移、處理和無線發(fā)射收稿日期：２００９—０１—１２作者簡介：陳娜（１９８０－），女，河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，主要從事網(wǎng)絡技術、計算機基礎教學工作６８萬方數(shù)據(jù)路電收．２０６為．能頻電射省節(jié)在，式率模功耗２１功一出出輸０１腳低１—３５．．…１為源于率輸頻電號電信供入８作輸．的２到放低路以高可壓，電輸電源件電收工作元工接，諧少很調(diào)個件元要圍整需外，．為不封塑路頻腳作引回６１，，入路電輸時后等放，功壓）Ｆ少Ｒ（頻穩(wěn)件射振元ｌ控Ｄ圍管芯壓該陳娜等：基于ＭＣＳ一５１單片機無線鼠標的設計與實現(xiàn)第４期接收圖２無線接收和傳送２電路設計２．Ｉ無線鼠標發(fā)射電路發(fā)射電路的信號處理采用ＡＴ８９Ｃ５１單片機。通過ＭＯＤＥＭ芯片ＭＳＭ７５１２ＢＲＳ來完成并行數(shù)據(jù)到串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，最后通過ＭＣ２８３３調(diào)制發(fā)射．如圖３所示．Ｐ１．０ｐ１１““卓：＜。Ｕ１ｒＰ３．１Ｐｌ?６Ｐ１．７ｌＸＤＡＯ叫ｌ。低頻放大射頻攻放ＩＣ３ＸＣｒＭＯＤｌＭＯＤ２ＩＣ２１立：之┃ｊ＾、１３工┃ＹＤ┃Ｘ１Ｉ┃ＨｚＲＳＴＪ┃┃┃┃┃┃┃Ｐ┃．ｂ１８口Ｍ—Ｈｚ圭┃—┃＇［１４┃Ｐ．３鼠標的發(fā)射部分Ｍ完成數(shù)字信號的Ｄ／Ａ變換后，將模擬信號送人發(fā)射電路發(fā)射出去．發(fā)射電路使用Ｖ。使直接射ＭＨｚ可以達到一３０ＭＨｚｄＢｍ使用片內(nèi)電路。輸出功率可以達到＋１０ｄＢｍ頻為采用ＰＨＩＬＩＰ公司的高集成度芯片ＴＤＡ７０１０設計而成．如圖４所示，ＴＤＡ７０１０是調(diào)頻接ＭＨｚ在發(fā)射電路不工作７７ＳＩＮＤＤ５２３鼠標的接收部分２．ＲＳ一３２串行接口電路行鼠標驅(qū)動程序后，ＲＳ一２３２串行接口插座的４和７腳輸出電壓為＋１２Ｖ。此壓經(jīng)５ＶＶ作為行通信的負電源．萬方數(shù)據(jù)２００９盔河南科技學院學報輸入端，其電壓變化在５。１２Ｖ之間．３軟件設計為了提高系統(tǒng)的實時性和工作的可靠性，鼠標的無線通信協(xié)議與串行鼠標的通信協(xié)議相同。即７位數(shù)據(jù)位、ｌ位起始位、ｌ位停止位，傳輸速率為１２００ｂｐｓ．因此。程序的初始化部分設置單片機工作于串行方式ｌ，串行速率為１２００ｂｐｓ．程序完成對串口寄存器初始化。使０號定時器每５１２ｕｓ產(chǎn)生一次中斷．在圖５（ｂ）中斷服務程序中，完成對鼠標的坐標位移、方向和按鍵的檢測，將鼠標的狀態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為符合串行鼠標規(guī)范的數(shù)據(jù)包，由串ＶＩ輸入到ＭＥＤＯＭ電路中。經(jīng)Ｄ／Ａ變換后，由ＩＣ３發(fā)射出去．整個軟件不到ＩＫＢ．ｆｏｓｅ＝６ＭＨｚ，主程序在初始化部分對Ｉ／Ｏ口、寄存器各參數(shù)進行設置后。隨即打開定時器０中斷并進入休眠模式，如圖５（ａ）所示，主程序流程如圖５．【ａ）圖５程序流程（ｂ）４結語本文基于ＭＣＳ一５１單片機無線鼠標的設計與實現(xiàn)，從硬件組成、電路設計到軟件編程。詳盡到位．在這次設計中主要用到了單片機的串口通信和無線收發(fā)模塊的通信．應用較通俗易懂．易于被大眾所撐握．本設計還有一個重要特點，就是實現(xiàn)簡單，所需費用較低．由于篇幅所限，對于操作代碼以及系統(tǒng)在處理速度、信號抗干擾方面恕不詳述．可以通過簡化數(shù)據(jù)幀格式，對數(shù)據(jù)進行濾波，進一步提高穩(wěn)定性．參考文獻：［Ｉ］于向華，鼠標的進化歷程［Ｎ］．北京電子報，２００６－０９—２３（５）．［２］張毅剮。彭喜元．新編ＭＣＳ一５１單片機應用設計（第二版）［Ｍ］．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，２００６：８３—９０．［３］楊金巖，鄭應強等．８０５１單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術與應用實例［Ｍ］．北京：人民郵電出版社２００５：１０２—１２６．［４］邵平，楊路明，周善東．一種無線遙控鼠標編譯碼電路的設計［Ｎ］．云南大學報，２００５－０２—１３（３）．［５］李湘云．基于ＡＴ８９Ｃ５１應用系統(tǒng)的串行通信設計［Ｚ］．現(xiàn)代電子技術，２００６．［６］鄭金存，邵平，周善東．多媒體教室的長距離無線鼠標的設計與實現(xiàn)［Ｊ］．廣西物理，２００６，２５（３）：２３—２５．［７］王曙東，王海峰，林豹．基于擴頻ＣＤＭＡ技術的無線鼠標設計［Ｐ］