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基于微机电系统的无线鼠标方案

发布时间:2021-02-25 00:23   浏览次数:次   作者:亚博APP安全有保障
本文摘要:1系统原理与设计1.1检测原理目前,比较少见的鼠标有两种,滚轮式和光电式。滚轮鼠标通过滚轮的传动,使解码轮在X轴和Y轴上旋转,来感应鼠标偏移量的变化。光电鼠标使用一个带有自己光源的光电传感器,随着鼠标的往复运动来记录其通过表面的快照。 这些快照(即帧)具有一定的频率、大小和分辨率,而光电鼠标的核心——DSP通过比较这些快照之间的差异来识别移动方向和偏移量,并将偏移量信息编码并动态传输给主机。

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1系统原理与设计1.1检测原理目前,比较少见的鼠标有两种,滚轮式和光电式。滚轮鼠标通过滚轮的传动,使解码轮在X轴和Y轴上旋转,来感应鼠标偏移量的变化。光电鼠标使用一个带有自己光源的光电传感器,随着鼠标的往复运动来记录其通过表面的快照。

这些快照(即帧)具有一定的频率、大小和分辨率,而光电鼠标的核心——DSP通过比较这些快照之间的差异来识别移动方向和偏移量,并将偏移量信息编码并动态传输给主机。基于微机电系统技术的无线鼠标利用微加速度传感器动态测量鼠标运动的加速度,经过两次小数切换后,作为偏移信号传输到上位机,控制光标的运动,从而构建鼠标功能。1.2硬件设计如图1右图所示。整个无线鼠标系统分为两个子系统,远程子系统和主机终端子系统。

图1无线鼠标系统结构框图。远程子系统由微加速度传感器、微控制器和nRF2401射频收发器组成。微加速度传感器采用美国AD公司生产的ADXL203微传感器,微控制器采用Atmel公司生产的ATmega16L微控制器。

微控制器配有8路10位可编程模数转换电路,可将ADXL203加速度计输入的加速度模拟信号动态转换为加速度数字信号。加速度为0时,ADXL203加速度传感器的输入电压为2.5V。为了提高模数转换的精度,本文利用ATmega16L内置的差分缩放功能,用差分信号滤除2.5V电压,并对差分电压信号进行缩放,以匹配模数转换的参考电压。

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系统采用电器中少见的9V电池供电,连接一个LM78M05稳压贴片获得恒定的5V电压,每个模块都可以使用。主机的终端子系统由nRF2401射频收发机、串行传输模块芯片和另一个ATmega16L微控制器组成,其中RS232串行通信接口芯片采用Maxim2IC公司的MAX233芯片,将微控制器输入的5VTTL/CMOS电平切换到EIA/TIA-232-E电平,从而与主机进行串行(RS232)通信。1.3软件和算法设计鼠标在人的控制下移动,微加速度传感器后不会动态输入鼠标移动的加速度大小和方向。

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ADXL203传感器量程为1.7gn,电压灵敏度为1000mV/gn。该电压信号经过5.0/1.7倍的差分缩放后,由微控制器模数转换功能转换成与加速度大小对应的数字信号,加速度经过两次分频后转换成鼠标移动的偏移信号。

加速度传感器输入电压为A时,A/D切换得到的数字量为公式中[]的响应取的整数;a是加速度传感器输入的电压,v . atmega 16l单片机的采样率可以超过15000次/秒,本文用的是1000次/秒;也就是说,每1毫秒采样一次,每25毫秒后,将比较偏移过渡量报告给计算机,以保证鼠标指针在屏幕上移动的准确性和平滑性,因此每次报告的偏移过渡量包括25个加速度样本的数据。近似算法可用于扩展加速度信号以获得偏移信号。编码的目的是将x、y方向的偏移变换,连同鼠标按键的动态信息,按照标准的微软鼠标协议所拒绝的格式进行编码,使最终发送到主机的信息需要计算机准确识别,使计算机能够正确处理发送给它的偏移信号,准确控制鼠标光标的移动。

表1响应标准鼠标协议规定的三字节数据包格式。第一个字节记录了左右按钮的信息和鼠标X、Y偏移量最低两位的数据。当按下按钮时,对应的方位为1,否则改为0;第二个和第三个字节分别记录x和y方向的低位6位数据偏移。


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