基于蓝牙的无线鼠标设计【毕业设计】.doc

1、本科毕业论文（20 届）基于蓝牙的无线鼠标设计所在学院专业班级 电子信息工程学生姓名指导教师完成日期苏州大学本科生毕业设计2基于蓝牙的无线鼠标设计目录摘要 .1ABSTRACT.2第一章 绪论 .31.1 蓝牙无线鼠标的背景及意义 .31.2 本设计研究的主要内容 .3第二章 蓝牙技术及无线鼠标简介 .42.1 蓝牙标准 .42.2 蓝牙技术特点 .42.3 蓝牙无线鼠标的系统组成及工作原理 .42.4 蓝牙技术的现状及前景的展望 .5第三章 硬件系统的设计 .63.1 系统整体设计方案 .63.2 单片机最小系统 .63.3 蓝牙模块 .83.4 鼠标的按键电路 .93.5 电源电路 .10

2、3.6 接收电路 .11第四章 软件系统的构成 .134.1 主机控制接口协议 .134.2 编译语言的选择 .164.3 鼠标协议软件设计 .164.4 鼠标主程序 .194.5 电脑接收端程序 .20第五章 电路的调试与分析 .225.1 电路调试分析 .22结论 .24参考文献 .25致谢 .26附录 1 原理图 .27附录 2 成品图 .28附录 3 源程序 .291摘要蓝牙是一种低功耗、低成本、短距离的无线连接技术标准，是由爱立信、国际商用机器、英特尔、诺基亚和东芝 5 家公司共同倡导的一种全球无线技术标准。随着蓝牙技术的成熟与发展，它已经涉及了众多领域，蓝牙产品也是层出不穷。蓝牙无

3、线鼠标是其中一种。随着人们对办公环境和操作便捷性要求日益增高，无线鼠标越来越受人们的喜爱。本设计中主要是在对蓝牙简介及其协议的了解下，在通过 STC89C52 单片机中嵌入蓝牙主机控制接口协议，实现对蓝牙模块的控制，完成对数据的收发处理，从而构建一个点对点的蓝牙系统。另外对鼠标的原理及构造进行分析，将鼠标功能通过按键方式实现并与蓝牙系统相结合实现蓝牙鼠标的功能的模拟。关键词：蓝牙；HCI；蓝牙系统；鼠标2ABSTRACTBluetooth is a kind of low power, low cost, short distance wireless connection technolog

4、y standard by Ericsson IBM, Intel Nokia and Toshiba a global wireless standard jointly initiated the 5 companies. With the development of Bluetooth technology, it has been involved in many fields, Bluetooth products is also emerge in an endless stream. Bluetooth products is also emerge in an endless

5、 stream. Bluetooth wireless mouse is one of a kind. With the increasing of the office environment and convenient operation requirements, wireless mouse is more and more popular.This design is mainly on the Bluetooth profile and agreement of understanding, after using the embedded Bluetooth host cont

6、roller interface protocol of STC89C52RC SCM, to realize the control of the Bluetooth module ,complete the receiving and processing of the data ,and to construct a point of the Bluetooth system. The principle and structure of optical mouse were analyzed, the optical mouse and Bluetooth system combine

7、d with the realization of the Bluetooth mouse function.Keywords: HCI; Bluetooth; Bluetooth; mouse3第一章 绪论1.1 蓝牙无线鼠标的背景及意义现如今通信网络已经十分普及，近几年，微电子技术的不断进步推动了计算机和通信设备的普及和发展，一些电子消费产品，如电脑、手机、无绳电话等进入了人们的生活、学习和工作中，成为人们生活中不可缺少的一部分。然而这些设备之间的数据传输往往通过电缆实现，限制了使用的灵活性。人们需要一种能够替代电缆的短距离无线交换技术。在这种需求下，“蓝牙（Bluetooth）”应运而生

8、。蓝牙技术的出现和发展推动和扩大了无线通信的应用范围，是网络中的各种数据和语言设备可以通过极其便捷的方式进行相互通信。蓝牙是一种低成本、短距离的无线连接技术标准。实际上就是一种短距离无线连接技术实现这些设备的无线互联，而不用电缆，进行语音、数据无线传输及接入两络。它采用全世界统一的开放性规范，由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝5家公司共同倡导的一种全球无线技术标准。蓝牙理论传输速率1Mbps(实际传输速率为721Kbps)、一版传输距离为10米，功耗低一般用于消费类电子产品上，如PDA、笔记本电脑、手机、无线键盘、无线鼠标等。鼠标无疑是我们操作电脑是使用最频繁的部件，是我们与电脑之间的链接

9、口。而无线鼠标能使我们的工作快捷，不受电缆限制。目前常见的鼠标还是USB设备，还是需要连接线因而受到了一些限制无法更方便的使用。与之相比，蓝牙鼠标可以很好的解决这些问题，更具有竞争力。现在蓝牙鼠标可以在能保持连接的范围内使用而不必和电脑连接在一起。更方便简洁的使用。我们就是用这个为出发点，设计出蓝牙鼠标。让我们能更舒适方便的使用电脑。1.2 本设计研究的主要内容本次设计将详细讨论短距离无线通信技术中的蓝牙技术及其在鼠标中的应用，对蓝牙技术的发展应用前景做简要说明，对蓝牙鼠标的硬件软件及其测试进行分析与介绍。本次设计解决的问题如下：通过简单介绍本次设计的背景意义。详细的了解了蓝牙技术的特点标准及

10、鼠标的特点和工作原理，掌握蓝牙协议栈的构成。按照从底层到高层的顺序讨论了蓝牙规范的核心协议。更深层次了解了主机接口设备协议，从而设计出蓝牙鼠标的硬件和其软件实现蓝牙鼠标的基本功能的模拟。4第二章 蓝牙技术及无线鼠标简介2.1 蓝牙标准 下表2-1中列出了常见的蓝牙系统参数和相关技术指标。表2-1 蓝牙系统参数和相关技术指标工作频段 ISM频段，2.402MHz2.408GHz双工方式 全双工，TDD时分双工业务类型 支持电路交换和分组交换业务发射频率 1mW10mW跳频频率数 79个频点/MHz跳频速率 1600次/秒工作模式 PARK/HOLD/SNIFF数据连接方式 面向连接业务SCO，无

11、法连接业务ACL纠错方式 1/3FEC,2/3FEC,ARQ鉴权 采用反应逻辑算术信道加密 采用0位、40位、60位加密字符语音编码方式 连续可变斜率调制CVSD发射距离 一般可达10m，增加功率的情况下可达100m2.2蓝牙技术特点总体来说蓝牙技术的特点可归纳如下几点:全球范围适用。(1)蓝牙工作在 2.4GHz的 ISM 频段，全球大多数国家ISM频段的范围是2.4-2.4835GHz。(2)同时可传输语音和数据。(3)可以建立临时性的对等连接根据蓝牙设备在网络中的角色可分为主设备与从设备。(4)具有很好的抗干扰能力。(5)蓝牙模块体积小。可以方便地集成到各种设备中。(6)低功耗。蓝牙设备

12、在通信连接状态下，有四种工作状态一激活模式、呼吸模式、保持模式和休眠模式。(7)开放的接口标准。(8)成本较低。2.3 蓝牙无线鼠标的系统组成及工作原理蓝牙鼠标为蓝牙系统方案的一种。鼠标系统方案一般包含射频、基带、微控制器和存储器等模块，为降低成本一般都集成在一个芯片内。无线鼠标外观设计都是以美观、舒适、符合人体工学为标准，不受空间及角度限制。软件系统中蓝牙芯片一般将协议软件全部固化进内置的Flash，提供高至HCI层功能，5支持蓝牙协议的大多数HCI指令，因此可以很方便地利用它来构成蓝牙系统。硬件部分包括蓝牙芯片、光学传感器及发光二极管、电源与开关按键、系统线路元件（EPROM、晶振、天线、

13、滤波元件、去耦元件等）。按照工作原理的不同，鼠标可以分为机械鼠标、光电鼠标和更高级的激光鼠标，现在被人们广泛使用的是光电鼠标。无线鼠标的鼠标部分的工作与传统光电鼠标相同，再通过蓝牙无线发射器把鼠标的移动，按键按下或抬起的信息转换成无线信号发送出去，蓝牙无线接收器收到信号后经过解码传递给主机，驱动程序告诉操作系统鼠标的动作，并把鼠标的指针移向哪个方向或是执行何种指令。2.4 蓝牙技术的现状及前景的展望现如今蓝牙技术以应用到多方面，在我们的生活中已经随处可见蓝牙技术。笔记本电脑、耳机、蜂窝式电话等都可见蓝牙的身影。BluetoothSiG现已拥有2400家会员公司，预计明年蓝牙芯片将达14亿片，应

14、用机器近7亿台。 畅游在蓝牙技术的梦想中，你会发现蓝牙技术无所不能。稍稍关注一下网络高科技市场，就会发现蓝牙技术从诞生的那一天起，就一直被人们寄予了极高的期望。相信随着科技的进一步发展，蓝牙技术必将获得更加广泛的应用。尽管未来的发展有各种问题，不会一帆风顺，但是蓝牙技术的前进的步伐绝不会停下。我们应该抓住机遇，推广普及蓝牙技术的应用，加速实现信息化，加速实现现代化。67第三章 硬件系统的设计3.1 系统整体设计方案本次设计采用 6 个独立按键，4 个独立按键实现鼠标的上下左右移动，另两个实现左键和右键功能，通过按键转化为脉冲信号传递给单片机，并由单片机经过分析通过蓝牙模块实现数据的传输与接收，

15、电脑接收到数据后实现无线鼠标的功能。如图 3-1 所示。RXDTXDSTC89C52RXDTXDHC-05鼠标按键RXDTXDHC-05TXDRXDARDUINO模块电脑图 3-1 系统方框图3.2 单片机最小系统3.2.1 STC89C52RC主要功能本设计采用了 STC89C51RC 单片机，STC89C51RC 单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，增强型 8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周期可任意选择，最新的 D 版本内部集成 MAX810 专用复位电路。该单片机有如下的特点：（1）增强型 6 时钟/机器周期，12 时钟/机器周期 805

16、1 CPU（2）工作电压：5.5V - 3.4V（5V 单片机） / 3.8V 2.0V(3V 单片机)（3）工作频率范围：0 40MHZ，实际工作频率可达 48MHZ（4）用户应用程序空间 8K 字节（5）片上集成 512 字节 RAM（6）通用 I/O 口（32 个） ，复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉，P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻8（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器/仿真器，可通过串口（RXD/P3.0.TXD/P3.1）直接下载用户程序（8）EEPROM 功能（9）看门狗（

17、10）内部集成 MAX810 专用复位电路（D 版本才有）（11）共 3 个 16 位定时器/计数器，其中定时器 0 还可以当成 2 个 8 位定时器使用（12）外部中断 4 路，下降沿终端或低电平触发中断，Power Down 模式可由外部中断低电平出发中断方式唤醒（13）通用异步串行口（UART） ，还可用定时器软件实现多个 UART（14）工作温度范围：0 -75(商业级)/-40 - +85（工业级）3.2.2 单片机最小系统STC89C52RC 具有以下标准功能：8k 字节 Flash，512 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM， MAX810 复位电路，3 个 16 位定时器/计数器，4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断结构（兼容传统 51 的 5 向量 2级中断结构） ，全双工串行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T 可选。如图 3-2 所示。图 3-2 单片机最小系统原理图