毕业论文 无线鼠标的设计与实现.docVIP

河北北方学院毕业论文题目：无线鼠标的设计与实现英文题目：Design and Implementation of the Wireless Mouse院 系：信息科学与工程学院专 业：电子信息科学与技术班 级： 2010级1班 姓 名： 学 号： 指导教师： 日期： 2014年6月 河北北方学院2014届本科生毕业论文摘 要随着人们物质生活水平的提高，计算机已成为工业生产，科技研发，生活娱乐等各方面的必需品。而鼠标是人们操作计算机的最重要的外设，随着无线通信技术的发展，无线鼠标也将逐步取代有线鼠标，成为主流的产品。USB接口作为近年来发展较快的一种通信方式，逐渐代替了PS/2串行接口通信。PS/2鼠标逐渐退出市场，如果在单片机应用中能充分利用这些资源将可以设计出性价比很高又很有创意的产品。 本文在简单介绍的鼠标的发展后，首先介绍了PS/2鼠标的工作原理，然后详细分析了PS/2鼠标解码的硬件和软件的设计，对鼠标信息进行解码。解码后利用LCD1602显示鼠标的坐标和按键信息对鼠标操作进行仿真，经过调试验证了系统的稳定，利用ZigBee无线传输模块进行数据的无线传输，完成鼠标的操作，实现无线鼠标的设计。关键词：PS/2鼠标 ，LCD1602 ，ZigBee模块 ，无线传输ABSTRACT With the improvement of peoples living standards, the computer has become a necessity of industrial production, R & D, live entertainment and other aspects. The mouse is the most important operation of the computer peripheral people, with the development of wireless communication technology, wireless mouse will gradually replace wired mouse, mainstream products. USB interface as a rapid development in recent years as a means of communication, and gradually replaced the PS / 2 serial interface communication. PS / 2 mouse to gradually withdraw from the market, if they can make full use of these resources in microcontroller applications will be able to design a high cost and very innovative products. In this paper, after a brief introduction of the development of the mouse, firstly, introducing the PS / 2 mouse works, and a detailed analysis of the PS / 2 mouse decoding the design of hardware and software, and mouse information to decode. After decoding the use LCD1602 display key information of the mouse coordinates and mouse operation simulation, debugging to verify the stability of the system, to use ZigBee wireless transmission module for wireless transmission of data to complete the operation of the mouse, implementing the design of wireless mouse.Key Words： PS/2 Mouse, LCD1602, ZigBee Module ,Wireless Transmission 33目 录1 引 言11.1 研究的目的与意义11.2 国内外研究现状和发展趋势11.3 本文的主要工作22 PS/2协议与PS/2鼠标工作原理32.1 PS/2协议简介32.1.1 PS/2硬件接口物理特性32.1.2接口协议原理3 2.2 PS/2鼠标的工作原理42.2.1 PS/2鼠标的工作模式42.2.2 PS/2协议数据包格式43 ZigBee无线传输协议63.1 ZigBee无线通信技术概述73.2 ZigBee协议结构84 系统总体方案设计105 PS/2鼠标硬件设计与软件解码125.1 PS/2鼠标硬件设计125.2 PS/2鼠标软件解码程序设计135.2.1液晶显示器功能简介145.2.2鼠标发送端软件结构及原理156 无线鼠标系统调试196.1系统调试中遇到的问题及解决方法196.2 实物设计演示及效果图20结 论23致 谢24参考文献25附 录26 附录A26 附录B261 引 言1.1 研究的目的与意义随着信息时代的来临，计算机已经在人们的日常生活中变的必不可少。鼠标，作为人与电脑交互的基本工具，它能够控制电脑屏幕光标的移动，代替计算机键盘繁琐的指令，使计算机的操作变得简便，鼠标技术与功能的发展，己经越来越被人们所关注。作为使用最频繁的计算机外设，无线鼠标1-2尚未得到普及，主要有两个方面的问题需要解决，一是功耗问题，无线鼠标没有主机供电，所以必须研究如何降低鼠标的功耗，延长电池的使用寿命；二是无线通信技术问题，无线鼠标应该采用一种低成本、低功耗、低复杂度的无线通信技术。1.2 国内外研究现状和发展趋势平时使用电脑，接触最密切的就是鼠标和键盘，用设计精良的鼠标可以让人长时间的使用而不会感到劳累，并且可以大大的提高工作效率。特别是光电鼠标的出现，大大的增强了鼠标对表面的适应性。鼠标技术的每一次革新3，都会使计算机的操作变得更加方便和快捷。如果按照结构来分的话，鼠标可以分为机械鼠标、光电鼠标，如果按照与电脑的连接方式来分的话有串口鼠标、PS/2鼠标和USB鼠标。(1) 机械鼠标和光电鼠标机械鼠标在出现之初，是通过滑动电位器来判断它的移动方向，所以它的灵敏度低、磨损大。但是随着技术的进步，机械鼠标吸收了光电鼠标的一些设计，由纯机械式结构发展成为了光学机械式鼠标，光学机械式鼠标采用了与纯机械式鼠标不同的编码器，并使用了一个滚球靠在两个转轴上的结构。光学机械式鼠标的内部结构是由机械传动装置、光电转换装置、按键、编码电路和连接线、外壳等组成。光电鼠标是1981年由DiekLyon和steveKirseh发明的，这种没有滚球的鼠标采用光学定位，最初的光电必须和特殊额垫板配合才能使用，造成诸多不便。随着技术的进步，光电鼠标最终抛弃了垫板，工作的时候通过发送一束红色的光线照射到桌面上，然后通过桌面不同颜色或凹凸点的运动和反射来判断鼠标的运动。（2）串口鼠标、PS/2鼠标4和USB鼠标早期的鼠标并不是电脑的标准配置，因此和现在的鼠标有很大的不同，除了必须外装电源之外，还要安装特殊的适配卡，使用起来很不方便。后来出现了一种转接盒，通过它可以把鼠标连接到Parallel接口上。Parallel接口成为了鼠标与电脑连接的第一种接口。随着鼠标被广泛使用，在加上技术的发展，从COM接口(串口)成了鼠标使用的第二种接口，与其它设备一样，鼠标也是使用9针连接接口(DB-9)。由于电脑的COM口本来就少，还要连接其它设备，所以很容易造成资源占用的问题。目前广泛使用的鼠标都是使用的PS/2鼠标这种接口是IBM公司于1987年在PS/2系统上推出的，这也是被称为PS/2鼠标的来由。虽然PS/2系统最终没能得到市场的认可，但是其中的一些优秀设计还是被保留下来，比如它的PS/2鼠标接口，现在已经成了ATX主机板上面的标准配置。USB接口的出现为外设提供了更加简便的连接方案，由于它符PNP规范，可以实现热插拔，因此使用起来很方便。1.3 本文的主要工作 本文研究一款以普通Ps/2鼠标，采用ZigBee无线模块进行通信的无线鼠标，鼠标系统由鼠标发送部分和鼠标接收部分组成。本文的主要工作如下：(l)设计无线鼠标的硬件系统，连接各个模块，包括PS/2鼠标，LCD1602显示，ZigBee无线传输等鼠标的硬件设计。(2) 为鼠标设计合理的系统软件，获取鼠标位移信息及按键信息，利用LCD1602显示实现鼠标操作仿真。(3) 将鼠标的位移与按键信息合并后无线发送给插在电脑上的鼠标接收器使鼠标接收器与计算机进行通信，最终实现了鼠标的无线操作。2 PS/2协议与PS/2鼠标工作原理2.1 PS/2协议简介PS/2协议是由IBM开发，主要用于鼠标和键盘的一种通信协议，它规定了物理及电器接口、命令、数据包格式。 2.1.1 PS/2硬件接口物理特性PS/2接口用于许多现代的鼠标和键盘，由IBM最初开发和使用物理上的PS/2接口5有两种类型的连接器：5脚的DIN和6脚的mini-DIN图21就是两种连接器的引脚定义使用中，主机提供+5V电源给鼠标，鼠标的地连接到主机电源地上图2-1 PS/2硬件接口 2.1.2接口协议原理PS/2鼠标接口采用一种双向同步串行协议即每在时钟线上发一个脉冲，就在数据线上发送一位数据在相互传输中，主机拥有总线控制权，即它可以在任何时候抑制鼠标的发送方法是把时钟线一直拉低，鼠标就不能产生时钟信号和发送数据如果主机要发送数据，它必须控制鼠标产生时钟信号方法如下：主机首先下拉时钟线至少100s抑制通信，然后再下拉数据线，最后释放时钟线通过这一时序控制鼠标产生时钟信号当鼠标检测到这个时序状态，会在10ms内产生时钟信号如图2-3中 A 时序段主机和鼠标之间，传输数据帧的时序如图2-2图2-3所示。图2-2 鼠标到主机的传输时序图2-3 主机到鼠标的传输时序数据包结构在主机程序中，利用每个数据位的时钟脉冲触发中断，在中断例程中实现数据位的判断和接收在实验过程中，通过合适的编程，能够正确控制并接收鼠标数据但该方案有一点不足，由于每个CLOCK都要产生一次中断，中断频繁，需要耗用大量的主机资源 2.2 PS/2鼠标的工作原理 2.2.1 PS/2鼠标的工作模式目前最常见的鼠标有PS/2鼠标和USB鼠标。PS/2鼠标有4种工作模式，具体如下：（1）复位模式：当上电后或接收到复位命令FF后鼠标即处于此模式。鼠标进行自检和初始化，再向主机发送0xFA，0xAA和0x00，一些参数将恢复到默认值，即采样率为100sample/s非自动流速、流模式、分辨率为4计数/mm、禁止状态。（2）流模式：如果有按键或滚轮动作，即向系统发送信息，最大发送速率就是可编程的采样率。（3）遥控模式：只有主机发送了模式设置指令0xF0后，鼠标才进入这种模式。（4）卷绕模式：这种模式只用于检测鼠标与主机是否连接正确，在该模式下鼠标收到什么就返回什么，除非收到退出卷绕指令0xEC或复位指令0xFF。流模式是默认模式。大多数应用系统使用流模式，鼠标的任何动作都会报告给主机。也可以使用遥控模式，主机使用0xEB命令请求数据，鼠标进行应答。主机和鼠标之间的通信命令有很多。主机向鼠标发出的每一个字节和命令鼠标都必须采用0xFA应答，但是重传命令0xFE除外。 2.2.2 PS/2协议数据包格式PS/2鼠标在工作过程中，会及时把它的状态数据发送给主机发送的数据包格式6如图2-4所示图2-4 数据包格式Byte1中的Bit0Bit1Bit2分别表示左右中键的状态，状态值0表示释放，1表示按下Byte2和Byte3分别表示X轴和Y轴方向的移动计量值，是二进制补码值Byte4的低四位表示滚轮的移动计量值，也是二进制补码值，高四位作为扩展符号位这种数据包由带滚轮的三键三维鼠标产生若是不带滚轮的三键鼠标，产生的数据包没有Byte4 其余的相同标准的PS/2协议数据格式为3字节，如图2-5所示。鼠标的按键和滚动信息都采用这种格式汇报给主机。Y OverflowX OverflowY SignX Sign1MiddleButtonRightButtonLeftButtonX movementY movement图2-5 标准的PS/2协议数据格式标准鼠标指支持左右移动和三个鼠标键。微软智能鼠标支持滚轮。当主机向鼠标发送魔幻序列0xF3 0xC8 0xF3 0x64 0xF3 0x50后，鼠标进入滚轮模式。此时读取鼠标ID返回0x03。此后通信过程使用如图2-6所示的4字节协议。Y OverflowX OverflowY SignX Sign1MiddleButtonRightButtonLeftButtonX movementY movementZH movementZL movement图2-6字节的PS/2协议数据格式其中ZH和ZL都采用二进制补码表示，范围为-87。此外，鼠标还有只能IE鼠标和台风（Typhoon）鼠标，通信协议与上述还有不同。目前最常见的鼠标就是这两种。3 ZigBee无线传输协议随着现代社会对通信技术的要求日益提高，由于短距离无线通信技术有广阔的应用前景和巨大的市场空间因此得到了许多厂商的重视，取得很大的发展。各种短距离无线通信技术各有自己的特点和应用领域，下面对其中几种常用的短距离无线通信技术做简单介绍，并比较其特点。1、红外技术红外线7是波长在750nm-1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人眼看不到的光线。由于红外线波长较短，对障碍物衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信的场合，进行点对点的直线数据传输。红外数据协会将红外数据通信所采用的光波波长范围限定在850nm-900nm之内。红外数据通信的通信距离通常最大不超过10m，通信角度不能超过30，传输速率可以达到16Mbps。该技术具有工作原理简单、功耗小、成本低的特点，但由于其传输距离有限、传输方向性强等缺点，在应用范围上受到了一定程度的限制。2、家庭无线电射频技术(HomeRadioFrequency)家庭无线电射频8 无线联网标准是由西门子、摩托罗拉等技术巨头组建的HomeRF工作组负责研发的，旨在为家庭无线联网提供一种组网方便、易用、成本低廉的通用性标准，是IEEE 802.11与DECT的结合，使用开发的2.4GHz频段，能够有效降低话音和数据传输成本，可提供1-2Mbps的数据传输，最高可达10Mbps。3、射频识别技术(RadioFrequencyIdentificationDevices)无线射频9识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。其突出特点主要有识别速度快，适应高速移动物体，能穿透布、皮、木等材料，且阅读距离远，可全天候工作。目前主要应用在电子标签领域。4、蓝牙技术(Bluetooth)蓝牙技术10于1998年5月由爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出的，旨在提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。利用蓝牙技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与Intemet之间的通信，从而使数据传输更加简便迅速高效。蓝牙工作在24GH ISM频段，采用1600次秒的扩频调频技术，通信距离为10-100m，传输速率从720kbps发展到3Mbps，而且在传输数据信息的同时，还可以传输一路话音信息。蓝牙技术的应用领域越来越广泛，从工业自动控制、家庭自动化到PDA、手机和电脑外设等，无处不在。上面简单介绍了几种常用的短距离无线通信技术特征，接下来将这几种短距离无线通信技术与ZigBee通信技术11做简单的性能比较。由3-1可以看出，各种短距离无线通信技术各有特点，适用于不同的场合。表3-1几种短距离无线通信技术的比较规范工作频段传输速率(Mbps)数据/话音最大功耗(mW)连接设备 数安全措施主要用途ZigBee868/915MHz2.4GHz0.25数据1-3216-26432，64，128密钥家庭网络、控制网络、传感器网络红外820nm1.5214，16数据102小角度传输可见范围内的数据传输、近距离遥控HomeRF2.4GHz1.2数据5012750次/秒跳频家庭无线局域网蓝牙2.4GHz1数据/话音1-1007128位密钥个人网络RFID5.8GHz0.212数据02密钥超市、物流管理由上表比较可知，ZigBee无线传输更适合本设计，所以本设计的无线传输部分采用ZigBee无线传输技术。3.1 ZigBee无线通信技术概述ZigBee技术12是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，适用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入到各种设备中。ZigBee是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。ZigBee设备应该包括IEEE8o2.l5.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层，以及ZigBee堆栈层、网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。ZigBee联盟对网络层协议和API进行了标准化，完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或作为协调器的32K字节。每个协调器可连接255个节点，几个协调器即可形成一个网络，对路由传输的数目没有限制。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证不会意外泄漏其标识，网络的远距离传输不会被其它节点获得。ZigBee技术的主要特点包括：低速率：只有10k字节/秒到250k字节/秒，满足低速率传输数据的应用需求；低功耗：在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月到2年；低成本：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本，且ZigBee协议免收专利费；大网络容量：每个ZigBee网络最多可支持255个设备；短时延：通常时延都在15毫秒至30毫秒之间；高安全：ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AEs128)的对称密码，以灵活确定其安全属性；近距离：有效覆盖范围10-75米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本能够覆盖普通的家庭或办公室环境；工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz、868MHz(欧洲)及91SMHz(美国)，均为免执照频段。3.2 ZigBee协议结构ZigBee结构采用分层技术，每一层负责完成所规定的任务并且向上层提供服务。完整的ZigBee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。网络层以上协议由ZigBee联盟制定，IEEE负责物理层和链路层标准。ZigBee协议栈的结构见图3-2所示。图3-2 ZigBee协议栈物理层：使用IEEE802.15.4协议，负责启动和关闭无线收发器，进行能量检测，链路质量检测，信道选择，清除信道评估，以及通过物理媒体对数据包进行发送和接收。MAC层：使用IEEE802.15.4协议，负责设备之间无线数据链路的建立、维护以及结束，确认模式的数据传送和接收，可选时隙，实现低延迟传输，支持各种网络拓扑结构，网络中每个设备为16位地址寻址，通过物理层数据服务发送和接收MAC层协议数据。网络层：负责配置一个新的设备，初始化网络，连接和断开网络，路由发现，邻居设备发现，接收控制生成网络层协议数据单元，指定拓扑传输路由。应用层：应用层维持器件的功能属性，发现该器件工作空间中其他器件的工作，根据服务和需求使多个器件之间进行通信，根据具体应用由用户开发。ZigBee协议栈基于标准的七层开放式系统互联(051)模型，但仅对涉及ZigBee的层予以定义。IEEE802.15.4定义了物理层(PHY)和介质访问控制层(MAC)，ZigBee联盟定义了网络层和应用层(API)，其中应用层的框架包括了应用支持(APS)，ZigBee设备对象(ZDO)和由制造商制订的应用对象。4 系统总体方案设计本文设计一种基于ZigBee无线传输的无线鼠标，共由两部分组成：鼠标发送端和鼠标接收端。鼠标发送端包括一个PS/2鼠标13和ZigBee转串口模块，鼠标接收端是一个ZigBee USB模块。接收端通过USB与主机连接，进行通信。选择鼠标发送端硬件结构时，由于PS/2鼠标是市场上比较常见的一种鼠标，其采用的协议比较简单，只需要对其进行初始化就可以正常使用，因此决定采用PS/2鼠标作为发送端。利用51类型单片机、Keil软件对PS/2鼠标进行解码。由于无法用仿真软件进行仿真，所以用LCD1602显示鼠标的坐标和左右键信息。解码后将鼠标信息通过ZigBee无线发送模块CC2530发送到ZigBee无线接收模块CC2531，传输给电脑，完成鼠标与电脑的通信，实现无线鼠标的设计。本设计的硬件实现框图如图4-1所示。 PS/2鼠标接口STC89C52RCLCD显示ZigBee无线发送模块CC2530ZigBee无线接收模块CC2531PC机VCC +5V 控制线 CLK INT 数据线 DATA I/O I/O输出 GND GND 3.3V供电基于ZigBee无线传输 接收信息，实现鼠标操作图4-1 无线鼠标的实现框图 本设计的软件实现原理框架如图4-2所示。图4-2 软件实现原理框图5 PS/2鼠标硬件设计与软件解码5.1 PS/2鼠标硬件设计图5-1显示了鼠标与单片机接口的连接14原理图，鼠标1接口为数据线，接单片机P3.7口；鼠标5接口为时钟线，接单片机的P3.3口。图5-1 鼠标与单片机接口的连接图解码后由LCD1602显示鼠标坐标和按键信息，无误后发送给CC2530模块进行传输。LCD1602显示的硬件设计如图5-2所示。图5-2 LCD1602与单片机的连接图ZigBeeCC2530模块发射端管脚说明： 端口1： VCC_3.3V 端口2：无效，可浮空，不连接 端口3：无效，可浮空，不连接 端口4： GND_0V 端口5： 无效，可浮空，不连接 端口6： 无效，可浮空，不连接 端口7： 接P3.0，鼠标左键，低电平有效 端口8： 接P3.1，鼠标右键，低电平有效 端口9： 接P1.0，光标左移，低电平有效 端口10：接P1.1，光标右移，低电平有效 端口11：接P1.2，光标上移，低电平有效 端口12：接P1.3，光标下移，低电平有效无线传输CC2530模块为3.3V供电，ZigBee无线传输CC2530模块与单片机连接方式如图5-3所示。图5-3 CC2530模块与单片机连接图 在实际电路设计中51单片机采用5V供电，在给CC2530供电时在电源正极串联两个1N4007二极管，实现1.4V左右的压降。整体电路设计见附录A。将USB端插入电脑USB接口，自动识别驱动USB端接入电脑后红灯亮，指示工作正常，并等待鼠标端发射，接收到信号后红灯将变为信号灯，此后，有输入时，红灯会点亮，无输入则关闭。目前支持左键、右键、左右上下光标移动。模块中内置按键滤波函数。5.2 PS/2鼠标软件解码程序设计鼠标的发送端由两个模块组成，分别是ZigBee无线传输CC2530模块和PS/2模块。ZigBee模块要寻找ZigBee网络并尝试连接接收端，处理鼠标数据的采集和发送。 5.2.1液晶显示器功能简介LCD1602 主要技术参数： 显示容量：162 个字符 芯片工作电压：4.5-5.5V 工作电流：2.0mA (5.0V) 模块最佳工作电压：5.0V 字符尺寸：2.954.35(WH) mm 引脚功能说明：LCD1602采用标准的 14 脚（无背光）或 16 脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表5-1所示。表5-1 LCD1602各引脚接口说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极9D1数据16BLK背光源负极第 1 脚：VSS 为地电源。 第 2 脚：VDD 接 5V 正电源。 第 3 脚：VL 为液晶显示器对比度调整端，接电源正极时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚：E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第 714 脚：D0D7 为 8 位双向数据线。 第 15 脚：背光源正极。 第 16 脚：背光源负极。基本操作时序表如图5-2所示。图5-2基本操作时序图设计中定义的部分LCD1602显示的子程序15：void LCD1602_Init(void)； /液晶初始化void LCD1602_write_cmd(unsigned char command)； /写命令void LCD1602_write_data(unsigned char temp)； /写数据void LCD1602_set_xy(unsigned char x， unsigned char y)； /设置坐标void LCD1602_write_char(unsigned x，unsigned char y，unsigned char dat)； /写一个字符到第x行y列void LCD1602_write_string(unsigned char x，unsigned char y，unsigned char *s)；/写字符串到第x行y列void LCD1602_Read_BF(void)； /读忙信号void num(unsigned char x，unsigned char y，unsigned int n)； /在第x行，第y列显示整型数字n 5.2.2鼠标发送端软件结构及原理鼠标发送端软件结构原理图如图5-4所示。图5-4 鼠标发送端软件结构原理图1.单片机对鼠标的初始化如图5-5所示。void Init_mouse(void)TCON=0x00；EA=1；EX1=1；/允许外部中断1ET0=0x01；/允许全局中断，允许定时器/计数器0溢出中断PX1=1；/设置中断优先级开始 开中断ET0 开外部中断EX1 设置中断优先级， 中断EX1优先 鼠标初始化结束 关闭TCON寄存器 关闭TCON寄存器 端口初始化赋值图5-5鼠标初始化2. 单片机发送命令到鼠标子程序如图5-6所示。开始鼠标送出应答位拉低鼠标时钟至少100us迫使鼠标进入接受命令状态发送起始位，之后释放时钟线 鼠标串行发送时钟信息 主机串行发送时钟信息子程序结束并返回 NO YES 鼠标将时钟、数 NO 据线都释放 YES图5-6 单片机发送命令到鼠标子程序当鼠标检测到单片机发送来的命令也即一个下拉低电平后，鼠标关闭外部中断并一次向单片机发送8个数据位。for(i=0；ii)&0x01；/发送数据位while(mouse_CLK=0)； /等待设备释放时钟线此8位为一个BIT，然后鼠标开始发送剩下的3位也即校验位、停止位、应答位。完成数据的一次传送后鼠标随机打开外部中断（EX1=1）等待单片机的下一个命令。3.单片机从鼠标读取数据子程序 鼠标每发送一次信息，单片机会截取其中的8位有用的数据位合成一个字节，当收集了4个字节后，单片机开始对这4个字节进行打包处理，流程图如图5-7所示。子程序开始从鼠标读取4个字节的数据， 处理后存放到读取缓存区子程序结束并循环鼠标移动鼠标按键弹起等待其他信息鼠标中间键按下鼠标右键按下鼠标左键按下 LCD 显示 鼠标 坐标 和按 键信 息， 向发 送模 块发 送信 息。 YES NO YES NO YES NO YES NO YES NO 图5-7 单片机从鼠标读取数据子程序流程图6 无线鼠标系统调试6.1系统调试中遇到的问题及解决方法在系统开发时，由于使用了多种协议和硬件设备，所以在调试中出现了很多问题，经过反复试验后，终于得到解决。调试中出现的主要问题如下：1 PS/2鼠标的初始化在按照PS/2协议规定的时序编写代码后，发现无法将数据写入鼠标，检查时序及代码没有发现任何问题，经过反复测试后发现，在主机对鼠标发送一个字节的命令后，应该将鼠标的应答数据读回，当主机发送复位信号FF后，鼠标返回3个字节的应答：FA，表示收到主机的命令，然后返回AA，00，表示鼠标正在自检然后，应当对鼠标的分辨率、解析度、采样频率进行设置，当鼠标在接收到这些命令时，返回FA做为应答，在设置了鼠标的基本信息后，最后发送使能信号F4激活鼠标。2. 鼠标解码后信息输出 在LCD1602显示鼠标信息无误后进行输出，输出后左右键和位移输出之间影响，但坐标显示无误。经过反复检查程序发现：当无位移变化，有按键信息时，程序会进入外部中断，对坐标信息进行分析。此时，虽然坐标无变化但P1.1和P1.2瞬间会变成低电平，对输出造成干扰。进一步调试程序，当位移不变时，用当然位移量和初始位移坐标进行比较，无差别时不对P1口进行操作。如： if(move_x!=pre_move_x)pre_move_x=move_x；left=0；right = 1；elseleft = 1；修正后，按键信息和位移信息不再有影响，可以正常输出。6.2 实物设计演示及效果图将ZigBee无线接收模块CC2531端插入电脑USB接口，自动识别驱动USB端接入电脑后红灯亮，指示工作正常，并等待鼠标端发射，接收到信号后红灯将变为信号灯，此后，有输入时，红灯会点亮，无输入则关闭。图6-1为ZigBee无线传输接收模块CC2531，插入电脑USB接口后，指示灯红灯亮，正常工作。图6-1 ZigBee无线传输接收模块CC2531ZigBee无线传输发送模块CC2530为3.3V供电，最高电压不能超过3.9V。在实际焊接中在5V电源正极串联两个1N4007,实现1.4V左右压降，各端口连接方式如图6-2所示。图6-2 ZigBee无线传输发送模块CC2530正确连接各模块后，打开电源开关，鼠标不移动且不按键时，LCD1602显示坐标初始值和nothing，显示如图6-3所示。图6-3 鼠标无信息时，初始状态当鼠标移动无按键时，显示如图6-4所示。图6-4显示鼠标位移信息当鼠标不移动按下左键时，显示如图6-5所示。图6-5 鼠标按下左键当鼠标不移动按下右键时，显示如图6-6所示。图6-6 鼠标按下右键经过调试，LCD1602能正确显示鼠标的位移信息和按键信息。当鼠标进行操作时显示稳定，至此对鼠标操作的仿真完成。 结 论 鼠标是人们日常使用的电脑外设，其技术发展备受瞩目。随着工作场合和客户需求的不断变化，人们越来越需要一种具有无线功能和悬空遥控功能的鼠标，它不依赖与平面，没有连线的距离限制。本设计通过研究一款以普通Ps/2鼠标，利用STC89C52RC对其解码并通过LCD1602液晶显示器显示鼠标的位移和按键信息，通过ZigBee无线模块实现无线通信。经过调试已经可以稳定地完成预设的功能，鼠标不再受鼠标线的限制，可以实现鼠标对电脑的操作，达到无线鼠标的效果。由于个人能力和知识的局限，加上时间和条件的限制，设计还有一些不足之处有待改进：(1).电路的设计有些混乱，焊接技术有待提高。(2).本设计虽然用到了ZigBee无线传输技术，但是是采用的ZigBee模块，模块内部的固件自己无法修改，因此无法修改鼠标的灵敏度和精确度。致 谢本论文即将结束的时刻，我要向所有在我毕业设计中给我帮助和支持的老师和同学们表示感谢。感谢他们在我学习和生活中的帮助和指导。本论文的工作是在刘钰老师的悉心指导下完成的，老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢几个月来老师对我的关心和指导。在进行毕业设计及撰写论文期间，宋飞同学对我论文中的鼠标解码输出研究工作给予了热情帮助，在此向他表达我的感激之情。参考文献1 陈霞玲，沈骅，聂利敏无线遥控鼠标的设计M武汉：中国地质大学，20062 郑金存，邵平，周善东多媒体教室的长距离无线鼠标的设计与实现J广西物理，2006，253 于向华，鼠标的进化历程N,北京电子报，2006-09-23（5）.4 TP8452 PS/2 MOUSE CONTROLLERDB/OL.http/.tw,2001 5 白智涛,赵莉,姜红梅. 基于PS/2接口的无线鼠标J.无线电工程,2000, 306 王朱劳基于单片机AT89C2051光电鼠标位移检测系统的研究D.陕西：陕西科技大学，2005 7 Tim MoorsMarvyn MeiAgus SalimUsing Short-range Communication to Control Mobile Device FunctionalityJ.Pers Ubiquit Comput，2008，(12)：11-18 8陈邦媛编著，“射频通信电路”，科学出版社ISBN7030107616，2002.9池保勇，余志平，射频集成电路分析与设计.清华大学出版社，2006.10 周琛晖蓝牙技术及应用简析J中国新通信，2008. 11 Zigbee AllianceZigBee SpecificationRZigBe Alliance.12 李文仲，段朝玉等ZigBee无线网络技术入门与实战M北京：北京航空航天大学出版社，2007 13 邵平，杨路明，周善东一种无线遥控鼠标编译码电路的设计N云南大学报，2005-02-13(3). 14 李湘云基于AT89C51应用系统的串行通信设计Z现代电子技术15 徐爱钧单片机高级语言C51 Windows 环境编程与应用 M.北京：电子工业出版,2001 .附 录附录A电路原理图附录B部分程序代码如下：/*鼠标主函数*/ #include#includemouse.h#includeLCD1602.hvoid main()LCD1602_Init()；Init_mouse()；mouse_send_data(0xf4)；/向鼠标发送0xF4命令发其开始工作EX1=0；/关掉外部中断以避开鼠标发回的应答delayms(100)