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电器电子毕业设计论文
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毕业设计200无线鼠标资料,电器电子毕业设计论文
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1 无线鼠标的设计与实现 摘要： 将机械鼠标的滚动动作和左右键的操作转换成开关信号，用方波电路产生的方波信号代替原鼠标内光敏传感器的脉冲信号，用相应的开关动作可以实现鼠标光标移动和鼠标的单双击操作！而用发射和接收电路代替原来的鼠标线，可以实现鼠标的遥控。 设计任务和要求： 实现鼠标的长距离（ 1 50 米）遥控。其中的电路设计包括发射模块（含编码电路）、接收模块（含解码电路）、方波发生电路和开关电路等等电路的设计及它们之间的连接、匹配。 一无线鼠标电路的设计和实现 1总体方案论证： 方案一 ：在鼠标与电脑接口间用 发射和接收电路代替了鼠标线，本方案除了要考虑发射和接收模块外，还要考虑接口协议，如下图。考虑到时间和难度的问题，没有选择此方案。 方案二 ：用遥控器控制鼠标，即用遥控器的按键信号控制鼠标的上下左右移动方向和左右键。只需要考虑发射和接收电路，不需要考虑接口协议，如下图。选择此方案。 2发射模块和接收模块的电路的实现方案 : 方案一： 发射模块 F05 和接受模块 J05C 的应用。 F05 采用声表谐振器稳频，工作频率为315MHZ，以 AM 方式调制，采用 PT2262 编码器 240mm 小拉杆天线发射信号； J05C 由超外差 电路结构 IC 芯片和温度补偿电路构成， 具有较高的接收灵敏度及稳定性。芯片内含低噪声射频放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、滤波器及限幅比较器， 输出为数据电平信号， 直接接至 PT2272 解码器进行解码，接收天线约 22cm。 nts 2 方案二： 利用红外线技术实现红外信号的发射和接收。发射部分，利用单片机 AT89C2051检测坐标位移和按键动作，经过处理按一定的编码输出到发射电路。接收部分使用红外遥控用专用接收管，如 IRM8608S，对红外信号接收和解调，并输出 TTL 电平； TTL 电平的数据流送给单片机 进行处理，单片机把该数据转化为符合 PS/2 鼠标规范的数据报告，发送给计算机。如图： 方案三： 利用无线遥控方式实现鼠标的遥控。原理与上述方案二的原理一样，只是具体的发射和接收电路有所不同。无线接收电路采用的是超再生式调频解调电路，解调后的信号经过运算放大器放大、三极管整形后输出为 TTL 电平的信号，再由单片机处理。 方案四： 也是一种红外遥控技术，但是不涉及到单片机的应用。采用编码器集成电路 VD5026以及与它配对的译码器集成电路 VD5027 或者 VD5028。接收电路采用红外遥控接收集成电nts 3 路 CX20106。如图： 方案五： nRF24E1 芯片的应用。 nRF24E1 是最新开发的工作在 2.4GHZ 上的射频芯片，其内嵌有：一 8051 兼容单片机，一个 9 个通道的 A/D 转换控制器和一 2.4GHZ 的无线收发模块，适合用电池供电。用于无线鼠标的原理是：鼠标移动的信号输出接到 nRF24E1 的 I/O 口上，通过 nRF24E1 内部的 51 兼容单片机控制，采集此信号，再将此信号通过射频模块发射出去。鼠标的按键操作检测也类似，其信号接在 nRF24E1 的 I/O 口上，通过其内的单片机检测按键操作（软件进行按键去抖处理），然后通过射频发射 出按键信息。天线采用 1/4 单极天线，布在印制板上。如下图： 方案比较： 方案一的收发模块价格便宜、传输距离较远，可靠性高，特别适用低成本的无线通信设备。但是调试较难，而且电路受外界温度环境影响较大，并且障碍物也会影响信号的接收，且目前在武汉市我们还没有找到该模块的出售处。 方案二红外遥控电路技术的理论比较成熟，但是，红外线遥控技术无法突破障碍物这一nts 4 关，也就是，如果在发射和接收模块中间有障碍物的话，接收就会受阻。所以为了完善无线鼠标的设计我们放弃了方案二和方案四。 方案二、方案三还存在软件设计的过程，包括单 片机程序的编写、红外传输协议、 PS/2鼠标规范、寄存器、定时器、中断周期的设定等等，因为我们小组三人对软件方面的知识都不是很精通，所以放弃方案三。 至于方案五，因为是新技术，我们很想尝试着做一下，但是目前市场还没有此芯片的出售，所以我们只好放弃。 最后，我们综合上述各种方案，确定了我们的发射接收模块： 四路无线电遥控发射和接收电路， PT2262 编码和 PT2272 解码电路。如下图分别为发射、编码电路和接收、译码 电路： 工作原理： （ 1） 遥控发射电路 。 A3 为编码集成电路 PT2262，和它配对的译码器 集成电路 PT2272。 PT2262 的 18 脚为地址端 A0A7， 1013 脚为数据端 D0D3。 17 脚为编码信号输出端，其输出信号为调制振荡器提供开关信号。信号经 9018 使 LC 振荡电路起振。振荡器中心的频率的调整，主要靠调整微调电容 V2 的值来实现，该电容容量可变范围为 210VPF，振荡器频率可变范围约为 260300MHZ。由于振荡器工作频率较高，所以 LC 并联谐振回路中的电感很小， L1 的电感量仅为纳亨级，加工和使用起来容易因外界因素引起电感量的变化，而造成振荡器频率不稳定。调制振荡器是靠编码器提供开关信 号的，如果编码器的输出的信号脉冲周期太短，将会严重影响高频振荡器的起振频率。所以要注意编码器的选择。 nts 5 编码集成电路 PT2262 数据端 D0D3 的电平决定鼠标的移动方向和左右键的工作状态 ,其电平受 K1K4 的控制，其中 A0、 D0 控制 X 轴方向的正向和反向移动， B0、 C0 控制 Y轴方向的正向和反向移动， A0、 D0 同时控制鼠标的左键， B0、 C0 控制鼠标的右键。 （ 2）无线接收和译码电路 无线接收电路由超再生接受模块实现，它由超再生载波接收电路、三极管检波电路、信号放大与整形电路组成。超再生式是利用再生式收音机的工 作原理，适量地引入正反馈，使接收电路处于微弱的间歇振荡状态，控制电路的间歇振荡的信号电压（也称熄火电压），熄火电压如果是间歇振荡器自行产生的。数字编码信号经 LM358 放大，送入解码集成电路PT2272 进行解码，由解码电路将解码的数据从相应的数据端口 D0 D3 输出，去控制鼠标，从而完成全部遥控过程。 3鼠标按键的方案 : 鼠标的移动方向和左右键的工作状态，其电平受 K1K4 的控制，其中 A、 D 控制 X 轴方向的正向和反向移动， B、 C 控制 Y 轴方向的正向和反向移动， A、 D 同时控制鼠标的左键， B、 C 控制鼠标 的右键。如下表所示： 按键 D0 D1 D2 D3 工作状态 A 1 0 0 0 X 轴正方向移动 D 0 1 0 0 X 轴负方向移动 C 0 0 1 0 Y 轴正方向移动 B 0 0 0 1 Y 轴负方向移动 AD 1 1 0 0 鼠标器左键 BC 0 0 1 1 鼠标器右键 4方波电路的设计： 经编码电路编码后，操作鼠标的动作变成了开关信号，我们采用方波电路产生的移位信号作为驱动鼠标光标移动的信号源，相应的开关闭合就实现了鼠标左右键操作和移动鼠标光标的操作。 方波电路的频率选 取是否适当决定了鼠标光标能否移动，因此应当选择适当的频率。据我们了解，在芯片为 RSM84510 的鼠标电路中，方波频率在 1 100HZ 时，频率的大小跟鼠标的移动速度成正比。所以，方波的频率应该在 1 100HZ 的范围内。 我们的方波电路采用的是六反向器 CD4096，由它构成方波信号发生器。电路中， R1是补偿电阻，我们选取 30K，用于改善由于电源电压的变化而引起的振荡频率不稳定。电路的振荡是通过电容 C1 的充放电完成的，其振荡频率为： f=1/2.2RC。方波产生原理图如下： 图示电路的最大频率为： fmax=1/2.2*(R2+MIN(VR1)*C=1/（ 2.2*2.2*1000*2.2*0.000001） =93.91Hz 最小频率为： fmin=1/2.2*(R2+MAX(VR1)*C=1/（ 2.2*4.3*1000*2.2*0.000001） =9.31HZ 由于元件的误差，实际值会稍有差异。但远远可以满足鼠标电路的频率范围nts 6 (1100HZ)的要求。为了 避免影响其它的电路，其它多余的反向器的输入端接地。 5控制门电路： IC3 为六“非”门集成电路，其中 IC3A 和 IC3B 与 R5 和 C4 等组成方波发生器，其脉冲频率主要由 R5、 C4 的值决定。 R6、 C5、 IC3D 等组成移相电路，移相量由 R6、 C5 的值决定。当脉冲频率调整时， R6、 C5 的值也应作相应的调整。若以 IC3 的脚输出脉冲为基准，则脚输出脉冲相位超前，脚输出脉冲相位滞后。 IC4、 IC5 为四“非门”集成电路，两者组成控制门电路，其中 IC4C、 IC4D、 IC5D 组成光标沿 X 轴方向移动的控制电路， IC4A、 IC4B、 IC5C 组成光标沿 Y 轴方向移动的控制电路， IC5A 为左键控制电路， IC5B 为右键控制电路。 P1 的、脚接鼠标器的 Y 轴方向原光敏传感器两个光敏晶体管的输出端，、脚接鼠标器的 X 轴方向原光敏传感器两个光敏晶体管的输出端，、脚接鼠标器的左、右键的接点，连接电路如图所示 ： 下面分别以控制光标沿 X 轴正方向移动和控制鼠标器左键为例说明这一部分电路的工作原理。 当发射器按下 A 后，接收器 IC2 的 D0 端输出高电平，使“与非”门 IC4D 的 13 脚为高电平，而 IC2 的 D1 端为低电平，使 IC5D11 脚为高电平，这样就使 从 IC4D 的脚输入的脉冲信号得以从 IC5D 的脚输出，这时 P1 的、脚输出给鼠标器的脉冲信号为脚相位超前，光标向 X 轴正方向移动；同理，如果按下发射器 D 键，则接收器 P1 的、脚输出给鼠标器的脉冲信号为脚相位滞后，光标向 X 轴负方向移动。当 A、 D 均不按下时， IC2的 D0、 D1 端均为低电平， IC5D 的脚为低电平， P1 的脚没有脉冲信号输出，虽然这时 P1的脚有脉冲信号输出，但由于没有两个脉冲信号进行相位比较，光标在 X 轴方向不会产生移动。 如果 同时 按下发射器的 A、 D，则接收器 IC2 的 D0、 D1 同时输出高电平， IC5A 的脚输出低电平，相当于按下鼠标器的左键。需要说明的是：由于 D0、 D1 均为高电平， IC4C的脚、 IC4D 的脚输出相位相反的脉冲信号，在任一时刻 IC5D 的、脚均有一端为低电平，从而使 IC5D 的脚输出高电平，因此按 A、 D 不会使光标产生 X 方向的移动。 对于控制光标沿 Y 轴方向移动和控制鼠标器右键， 原理同上。 二安装与调试： 1所用的仪器、仪表： 直流稳压电源 YB1732A3A 江苏杨中市绿扬电子厂 nts 7 示波器 TDS1002 泰克科技（中国）有限公司 数字式万用表 UT2000 系列 优德力科技（深圳）有限公司 2调试方法和步骤： 安装和调试的一个很重要的工作是用于改装的鼠标器的选择，我们用作试验的鼠标器是北斗星简易机械鼠标器。根据原理图所示电路的要求，鼠标器的集成电路必须为正电压供电（相对于地），左、右键控制信号必须为高电平有效，即不按键时控制端对地为负电压。满足以上两个条件的机械鼠标器均可使用。我们的接线方法是这样的：先拆掉 X 轴、 Y 轴方向的光敏传感器（鼠标器中光敏传感器为三个引脚，红外发光二极管为两个引脚）及左、右键按钮开关，将图 5 中 P1、脚的连线和鼠标 器电路板的地相连， X 轴方向的光敏传感器有三个安装孔，其中一个为公共端，置空；另两个为信号输出端，这两个输出端分别接P1 的脚和脚， Y 轴方向的连线与此类似。 调试时，按下遥控器的 A，如光标向相反的方向即 X 轴负方向移动，只要调换一下和鼠标器电路板相连接的 P1 的、脚的线即可；按下 D，如光标向相反的方向 Y 轴负方向移动，只要调换与鼠标器电路板相连的 P1 的、脚即可。 X 轴、 Y 轴正方向正确了，负方向也就自然正确了。 3调试中出现的故障和解决方法： （ 1） 方波发生电路的输出的方波波形一直是与理论值一致的，但是经 过移相电路后，两者波形的相位差不是足够的大；虽然那个相位差也能够驱动鼠标的移动，但是鼠标移动速度比较慢。于是我们检查方波发生电路，调节可变电阻的值，发现当可变电阻值为零时，鼠标移动速度是最快的。这个最快的移动速度是我们可以接受的，于是我们就将可变电阻短路， 使鼠标的移动保持那个最快的速度。 （ 2） 遥控器的上下左右键单击时，鼠标会跳动，跳动的距离是一定的，所以要选择某一图标时，会很难正对准那个图标 ，从而 选中。 我们分析， 这可能与遥控器的按键有一定的延时和方波脉冲的间隔有关，我们目前还没有找到有效的解决方法。 （ 3） 用遥控器控制鼠标的运动，所以用起来没有普通鼠标顺手，而且只能单纯的上下左右的移动。如果加上左上、左下、右上、右下控制键，或许会简单一些，但是那样的话编码方案会比较麻烦。因为时间问题，我们没有做出来！ 三 Protel 绘图： nts 8 （上为发射编码电路） （上为接收译码电路） 四所用元器件列表： 反相器 CD4069（一片）、 4LS08 （两片）、 74LS04（一片）、与非门 4011（一片）、发射模块（编码器 PT2262）（一片）、接收芯片 PT2272（一片）、 LM358（一片）； 电阻、电容、 三极管 、 发光二极管 、开关等若干。 五改进建议： 1可以考虑在鼠标输出端口接发射电路，然后在 PS/2 口或 USB 口接接收电路。这样就需要了解 PS/2 或 USB 口的协议， 也 要考虑写驱动程序！ 2用单片机控制电路消除鼠标的按键抖动 ， 鼠标移动就相对易于控制。 3鼠标的按键 改进方案， 可设为： 鼠标的移动方向和左右键的工作状态，其电平受 S1 S6的控制，其中 S1、 S2 控制 X 轴方向的正向和反向移动， S3、 S4 控制 Y 轴方向的正向和反向移动， S5 控制鼠标的左键， S
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