1、 本科毕业设计 （ 20 届） 基于单片机的模拟鼠标设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘 要 鼠标自 1968 年诞生以来，已经经历了将近四十多年的演变与发展。从早期的机械滚轮鼠标到目前 主流的光电鼠标再到中高端的激光鼠标。每一次的变革无不给用户带来使用上的快感。随之而来的是用户对鼠标的要求也越来越高。于是一款无电线束缚的无线鼠标也就诞生了。本文将介绍一种基于 89C51 单片机、 2.4G无线模块以及一块具有触屏功能的 2.8 寸液晶组成的无线模拟鼠标设计。该设计是通过触摸液晶屏效果从而实现鼠标功能的。实验结果表明：该方案设
2、计的无线鼠标具有良好的灵敏度和可靠性，可完成无线鼠标的基本功能，且通信距离可达到 5M-10M。本文将就该课题方案的硬件设计和软件设计进行系统的描述。 关键词： 单片机；无线模块；液 晶 - 3 - Abstract Mouse was born in 1968, It has gone through nearly forty years of evolution and development. From the early mechanical wheel mouse to the current mainstream optical mouse then to high-end las
3、er mouse. Each change gave users the pleasure of use. Followed by a mouse users demand more and more. So a wireless mouse without wires tied born. This article introduces the design of based on 89C51 microcontroller , 2.4G wireless module and touch screen functionality with a 2.8 inch LCD wireless m
4、ouse. The design is by touching the LCD screen to achieve mouse functions. Practice has proved that: The design of the wireless mouse has a good sensitivity and reliability ,and the basic functions of the wireless mouse, then the communication distance up to 5m-10m. This article will take the progra
5、m do description of hardware and software design. Key Words: microcontroller; wireless module; LCD - 4 - 目 录 1引言 . 4 2 总体设计 . 2 2.1 触屏式液晶 . 2 2.2 无线传输模块 . 3 2.3 接口协议 . 3 3 硬件设计 . 4 3.1 单片机 发射 系统 . 4 3.2 单片机 接收 系统 . 5 3.3 可触屏式液晶 模块 . 4 3.3.1 ADS7843 芯片简介 . 5 3.3.2 ADS7843 液晶与单片机接口电路 . 6 3.4无线传输模块 . 7
6、 3.5 接口协议 模块 . 9 3.5.1 PDIUSBD12 简介 . 9 3.5.2 USB 接口连接电路 . 10 4 软件设计 . 错误 !未定义书签。 4.1 主程序部分 . 错误 !未定义书签。 4.2 液晶数据采集部分 . 错误 !未定义书签。 4.2.1 ADS7843 初始化设置 . 12 4.2.2 数据的采集 . 12 4.3 2.4G 无线模块初始化设置 . 14 4.4 USB 协议类设置 . 14 4.4.1 USB 中断处理函数 . 15 4.4.2 USB 标准请求 . 错误 !未定义书签。 4.4.2 描述符 . 错误 !未定义书签。 5 系统调试 . 17
7、 5.1 触摸屏坐标数据采集 . 18 5.2 无线模块调试 . 19 5.3 USB 协议类 . 18 6 结论 . 21 致 谢 . 20 参考文献 . 21 附录 1 系统实物图 . 错误 !未定义书签。 附录 2毕业设计作品说明书 . 22 1 引言 USB 作为普通鼠标的一般接口，在如今的个人计算机上已经是必不可少的组成部分。总之，只要是与计算机通信的外部设备，似乎都可以用 USB 来连接，这就足见 USB 的强大。而 USB 之所以使用得如此广泛，得益于它具有连接简单、速度快、可扩展性强、支持热插拔操作和标准统一等特点 1。 USB 协议还详细地规定了各种参数以及数据结构、格式，从
8、而使得各厂商生产出来的设备都 能够很好地相互兼容。而 USB 协议本身是一个相当庞大且复杂的系统，具有众多的子协议，所以学习的过程需要特别的认真、仔细。随着科学技术的深入，有线的鼠标已经不能满足客户的需求。因此，设计一款操作简单、时尚且高效的无线鼠标变得具有实在意义。就当前主流的无线鼠标而言有 27MHz 无线鼠标、 2.4G 无线鼠标 2和无线蓝牙鼠标三类。但它们都有各种的缺点和不足，如 27MHz 无线鼠标的传输效率低，功耗大，只支持单向传输等缺点，而无线蓝牙鼠标也因为它昂贵价格使其注定不能广泛的普及。相比之下， 2.4G 无线鼠标无疑是一款理想的首 选对象。它不仅传输效率高，功耗低，稳定
9、性好，而且价格也是相当的实惠。综上所述比较，本次课题将采用基于 USB 协议的 2.4G 传输模式设计无线鼠标。 本系统设计性能特点有： 1. 无线传输距离： 5m-10m； 2. 实现无线鼠标的基本功能； 2 总体设计 本方案设计的无线鼠标是以单片机为核心结合 PDIUSBD12 芯片的一款体积小、重量轻、且可触屏式的无线鼠标 3。其设计原理是通过单片机将触摸液晶屏后产生的数据进行采集，将采集到的有效数据再通过 2.4G 无线模块发送端发送出去，接着由 2.4G 无线模块接收端将接收到的数据送给 单片机处理，最后由单片机将处理后的数据经 PDIUSBD12 芯片送给计算机，从而实现基于 US
10、B 的无线模拟鼠标设计 4。系统总体框图如图 2-1 所示： 图 2-1 系统总体框图 2.1 触屏式液晶 本方案采用的液晶是一块 2.8 寸的可触屏式液晶，它是由 ADS7843 作为触屏的控制芯片。该触摸屏也是最为常见的四线电阻触摸屏 5，所谓四线电阻触摸屏就是由两个透明电阻膜构成，当在水平和垂直电阻网上施加电压时，可通过 A/D转换面板在触摸点上测量出电压，从而算出对应的坐标值。 ADS7843 有 差分(DIFFERETIAL)和单端 (SINGLE-ENDED MODE)两种工作模式 6。如果将 A/D 转换器配置成读绝对电压 (单端模式 )方式，那么驱动电压在下降时就容易导致转换输
11、入数据的错误。进而该方案采用差分模式来实现可触屏式液晶的设计。 2.2 无线传输模块 为了能使数据更快、更有效地将传输， 2.4G 无线模块无疑是理想的首选对象。它具有无线双向传输模块且整合高频键控制收发电路的功能，其中包含有先进先出 (FIFO)缓冲器，来减轻微控制器的负担，从而实现低成本 MCU 的高速数据传输。另外该 2.4G 无 线模块具有快速调频、向前纠错、循环冗余校验 (CRC)等功能。这将大大提高数据传输的正确率，同时也降低了 MCU 的运算。 2.3 接口协议 为了能使单片机能与计算机很好且方便的通信，本文决定采用可支持即插即用的 USB接口。目前 USB协议出现过的版本有 U
12、SB1.0、 USB1.1、 USB2.0 等7。通过对 USB 协议的难易程度和价格成本考虑，本方案决定采用 USB1.1 版本，它支持 12Mb/s 的全速模式，完全可胜任一般无线鼠标的基本要求 。 3 硬件设计 本系统硬件主要有五大部分组 成：单片机发射系统、单片机接收系统、可触屏式液晶模块、无线传输模块、接口协议模块 8。 3.1 单片机发射系统 本系统在发射端都采用 89C52 系列的单片机芯片，该芯片是采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工艺技术制造的的高性能 8 位单片机，它结合了 HMOS 的高速和高密度技术 CHMOS 的低功耗特征， 89C52 单片机还内置了 8位中
13、央处理单元、 256 字节内部数据存储器 RAM、 8K 片内程序存储器 (ROM)、 32 个双向输入/输出 (I/O)口、 3 个 16位定时 /计数器和 5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟 振荡电路。整个发射单片机系统中都含有时钟电路、复位电路以及 2.4G 模块所需的 3.3V 稳压电路组成 9，如图 3-1 所示。 P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 3010P 3111P 3212P 3313P 3414P 3515P 3616P 3717P 0732P 0633P 0534P 0435P 0336P 0237P 013
14、8P 0039P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728R S E T9X218X119GND20P S E N29A L E30EA31V C C40U1S T C 8 9C 52C2C A PC1C A PY1C R Y S T A LR E S E TX2 X1X2X1P L 7P L 6P L 5P L 4P L 3P L 2P L 1P L 0123456789J210kD C L KCSD INDOUTBYI N TV C C123J4111 7V C CC5C A PC6C A P+C310U+ C410UV 33V 33V
15、C C12J5C O N 2L _C SL _R SL _W RL _R DL _R S TCES C L KI R QM IS OM O S IC S N+C910UR410KV C CS1S W -P B图 3-1 单片机发射系统 3.2 单片机接收系统 在单片机接收端基本采用与发射端相同的电路模块和芯片， 也包含有时钟电路、复位电路和 2.4G模块所需的 3.3V稳压电路，与发射系统有所不同的是连接位置有所改变，具体引脚如图 3-2 所示。 C5104C6104Y122 .1 18 4P 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01P 00wrrdP 101P 112P 123P
16、 134P 145P 156P 167P 178P 3010P 3111P 3212P 3313P 3414P 3515P 3616P 3717P 0732P 0633P 0534P 0435P 0336P 0237P 0138P 0039P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728R S E T9X218X119GND20P S E N29A L E30EA31V C C40U1S T C 8 9C 52V C CV C CI N T123J411 1 7C3104C4104+C110U+ C210UV C CV 33P 2012J5C O
17、 N 2+C910UR410KV C CS1S W -P B123456789S2C O N 9CEC S NS C L KM O S II R QM IS O图 3-2 单片机接收系统 3.3 可触屏式液晶模块 3.3.1ADS7843 芯片简介 ADS7843 是一个内置 12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片10。供电电压为 2.75V，参考电压 VREF 为 1V+VCC，转换电压的输入范围为0VREF，最高转换速率为 125kHz，功能引脚如表 3-1 所示。 表 3-1 ADS7843 功能引脚 该芯片之所以能实现对触摸屏的控制，是因为其内部结构很容易实现电极电压的切换，并能快速 A/D 转换。如图 3-3 所示为其内部结构， A2A0 和 SER/为控制寄存器中的控制位，用来进行开关切换和参考电压的选择 .。 图 3-3 ADS7843 内部结构 3.3.2 ADS7843 液晶与单片机接口电路 本方案在无线鼠标发射模块中采用的 2.8寸可触屏式液晶的数据传输模式具有 8位和 16位两种。因考虑到单片机端口资源不足的原因，最终决定采用 8位数据传输模式，液晶引脚连接如图 3-4所示。图中 PL0PL7端口为液晶显示的据 据端口，而以 L开头的端口名称皆为液晶显示的控制引脚，其余端口都为触屏控
