摘 要: 介紹了一種無線鼠標設計電路,它不僅保持了有線鼠標全部功能和結構,而且在不影響有線鼠標工作的前提下,具有遠距離遙控鼠標左鍵和滾輪的功能。用編譯碼模塊PT2262/PT2272和射頻發射/接收電路互相配合,可以在較遠距離靈活操縱鼠標,符合操作習慣,而且制作時無須對原有鼠標的外觀及內部電路做任何改動??蓮V泛用于多媒體教學、會務演示等遠距離使用計算機的場合。
關鍵詞: 無線鼠標; 射頻模塊; 多媒體教室
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在多媒體教室中進行的課堂教學有著傳統課堂教學沒有的許多優勢,但也有不足。操作多媒體課件的鼠標的連線使得教師在講課時必須一直在電腦旁,這使教學內容和教學形式受到一定的限制,缺乏常規黑板教學中應有的身體語言,缺少師生面對面的交流和活躍的課堂氣氛,教師的個性、主動性和講課藝術難以發揮,影響了教學效果。在多媒體教室中利用無線鼠標來操作計算機,可以為教師自由發揮講課藝術創造有利條件。
目前已有的無線鼠標,一般是通過紅外或藍牙來傳輸,紅外有一定的方向性和距離限制,而藍牙技術比較復雜,價格比較高,傳輸距離短,還受物體阻擋的影響?,F有的無線鼠標是通過USB協議與計算機通信。協議是一個較復雜的環節,設計周期長,而且成本也較高。
本文介紹的一種無線鼠標,是通過無線收發模塊來實現無線傳輸的。應用無線遙控編解碼電路和通常的有線鼠標,實現無線遙控的鼠標操作。遙控有效距離可達20 m以上,實現容易,價格低廉,而且無線遙控無指向性、耗電量低,能大大增強多媒體教室的人機交互性能[1]。
1 無線收發模塊
鼠標是用來控制屏幕光標移動的一種裝置,是計算機最重要的外部輸入設備之一。用遙控器控制鼠標,是用遙控器的按鍵信號控制鼠標的上下左右移動和左右鍵,只需要考慮發射和接收電路,不需要考慮接口協議。本設計只考慮左鍵和滾輪的滾動方向來控制PPT的翻頁?;痉桨溉鐖D1所示。
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1.1 發射部分
無線發射編碼模塊主要由315MHz無線數據發射和編碼芯片PT2262組成,如圖2所示。發射電路由聲表諧振器穩頻,工作頻率為315MHz,以AM方式調制, 240mm小拉桿天線發射信號。

發射模塊具有較寬的工作電壓范圍。當電壓變化時發射頻率基本不變,與發射模塊配套的接收模塊無需任何調整就能穩定地接收。當發射電壓為3 V時??諘绲貍鬏斁嚯x約20~50 m。發射功率較??;當電壓5 V時約 100~200 m;當電壓 9 V時約 300~500 m;當發射電壓為 12 V時,為最佳工作電壓,具有較好的發射效果,此時發射電流約60 mA,空曠地傳輸距離700~800 m,發射功率約 500 mW;當電壓大于12 V時功耗增大,有效發射功率不再明顯提高。發射模塊用ASK方式調制,以降低功耗。當數據信號停止時,發射電流降為零[2]。
1.2 接收部分
無線接收解碼模塊主要由315 MHz無線數據接收模塊、解碼芯片 PT2272及繼電器驅動電路組成。如圖3所示。315 MHz無線數據接收模塊有超再生式接收模塊和超外差式接收模塊兩種。 這里用的是超再生式接收模塊,采用SMD貼片工藝制造生產,工作電壓為5 V,靜態電流4 mA,接收靈敏度為105 dBm。它內含放大整形及解碼電路,使用極為方便。天線輸入端有選頻電路,而不依賴1/4波長天線的選頻作用,控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線。由于頻率受溫度漂移影響大,采用了帶骨架的銅芯電感將頻率調整到315 MHz后封固[3]。

無線接收模塊沒有接收到空間的315 MHz信號時,輸出的只是干擾信號,解碼芯片PT2272輸出端D0~D5均為低電平。當無線接收模塊收到空間的315 MHz信號時,經放大、變頻、濾波等處理后輸出控制信號,送到解碼芯片第14腳進行解碼。只有PT2272的地址端的電平狀態與發射部分的PT2262的地址端一致時,對應的數據端才有高電平輸出。本方案設計的地址為FF,即全部懸空,也可以另行設定地址碼,最重要的就是不要相互干擾。輸出時通過繼電器控制電路的工作狀態,同時還有對應的發光二極管指示。
2 編解碼電路
2.1 PT2262/PT2272
PT2262/PT2272 是一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路,最多可有12位(A0~A11)三態地址端管腳,任意組合可提供531 441個地址碼,最多可有6位(D0~D5)數據端管腳,設定的地址碼和數據碼從17腳串行輸出,可用于無線遙控發射電路。編碼芯片PT2262發出的編碼信號由地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字。解碼芯片PT2272接收到信號后,其地址碼經過兩次比較核對后,VT腳才輸出高電平,同時相應的數據腳也輸出高電平,如果發送端一直按住按鍵,編碼芯片也會連續發射。當發射機沒有按鍵按下時,PT2262 不接通電源,其17腳為低電平,315 MHz的高頻發射電路不工作;當有按鍵按下時,PT2262上電工作,其第17腳輸出經調制的串行數據信號,當17腳為高電平時,315 MHz 的高頻發射電路起振并發射等幅高頻信號,當17腳為低電平時,315 MHz 的高頻發射電路停止振蕩,所以高頻發射電路完全受控于PT2262的17腳輸出的數字信號,從而對高頻電路完成幅度鍵控(ASK)調制,相當于調制度為100%的調幅。
2.2 地址編碼設定和修改
通常使用中,一般采用8位地址碼和4位數據碼,這時編碼電路 PT2262 和解碼電路PT2272 的第1~8 腳為地址設定腳,有三種狀態可供選擇:懸空、接正電源、接地。3的8次方為6 561,所以地址編碼不重復度為6 561組,只有發射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同,才能配對使用,PT2262和PT2272出廠時的8位地址編碼端全部懸空,這樣可以便于選擇各種編碼狀態,用戶如果想改變地址編碼,只要將 PT2262和PT2272的1~8腳設置相同即可。當兩者地址編碼完全一致時,接收機對應的D1~D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號,同時VT端也輸出解碼有效高電平信號。用戶可將這些信號加一級放大,便可驅動繼電器、功率三極管等進行負載遙控開關操作[4]。
2.3? 抗干擾的的處理
通過PT2272的VT腳(17腳)是否為高電平去判斷是否有鍵按下,若為高,則去判斷PT2272的D0~D3中哪個鍵按下,但其中忽略了一點,即:這些數據接收到的是干擾,系統將錯誤判斷影響正常運行。由于干擾脈沖是窄脈沖,故可通過軟件來濾除干擾,從而有效的解決該問題。也就是說,只有在接收到PT2272的 VT腳由低變高至少保持 20 ms以上時系統才確認按鈕按下。
3 無線遙控鼠標的設計和實現
在普通的光電鼠標基礎上,研究鼠標的的按鍵電平和滾輪的波形來實現鼠標的左鍵和滾輪的功能,從而達到無線遠距離的實現。無線遙控鼠標設計方案如圖4所示。

3.1無線鼠標左鍵的實現
通過對光電鼠標的研究,發現鼠標上的所有按鍵都是低電平有效,也就是說按鍵是一個按鈕開關,一端連接地另一端連接鼠標芯片。當鍵按下鼠標芯片的那一端就接地呈低電平,當按鈕松開時呈高電平。
根據此情況,只要在接收電路中有一信號連接到按鍵那一端,當接收到低電平時,也就是鼠標芯片那一端為低電平,鼠標的點擊就可以實現,如圖5所示。

圖5對收發模塊是串行通信的,所以接收到的是一組方波信號,這組方波信號經過解碼電路解碼后就可以知道得到的是高電平或者是低電平。由于設計了用高電平發射,所以接收到的是高電平。然后經過反相后給鼠標按鍵連接芯片的那一端,這樣就可以實現鼠標的點擊功能。這種電路不僅能實現鼠標的左擊功能,而且鼠標所有的點擊都能實現。由于本設計只針對多媒體教學中放映PPT文件,因此實現鼠標的左擊就可以了。
3.2 無線鼠標滾輪的實現
如圖6所示的鼠標滾輪的實現是本設計的核心之一。在多媒體教學中放映PPT文件時,實現頁面的上翻和下翻就是用鼠標的滾輪來實現的[5]。

根據鼠標滾輪的特點,其實現的重點在于滾輪波形處理方面。由于要產生兩個信號方波而且還有相位差的存在,在實現上翻和下翻時相位差還是不同的,這在設計電路時會造成很多的麻煩。因此,在設計電路時考慮到用單片機來實現方波的產生和在不同的情況下產生不同的相位差,最終實現滾輪的上翻和下翻功能。利用單片機來實現與利用IC芯片相比較,單片機的外圍電路要比IC芯片的外圍電路少很多。單片機不僅可以產生方波電路,在鼠標左擊時還可以實現反相功能。單片機實現相應功能的程序相對比較簡單,其流程圖如圖7所示。

應該注意的是,方波的頻率的大小與鼠標滾輪的反應速度成正比,頻率選取是否適當決定了鼠標滾輪能否實現,因此應當選擇適當的頻率。經過調試,方波的頻率在50~100Hz的范圍內比較合適,可在軟件中延時來實現方波頻率的控制。
4 安裝與調試
無線收發模塊雖然在傳輸距離上有優勢,但它對天線和電壓的要求相對要高一些,電壓的大小和天線的制作直接影響到傳輸距離。在調試時用了9 V的干電池,天線用了25 cm的螺旋型天線。資料表明,當電壓 9 V時傳輸距離約300~500 m。根據調試情況,實際上很難達到這個距離。但對于本設計,實際范圍只要有20~30 m就已經足夠了。
利用單片機產生方波電路雖然程序非常簡單,但是頻率有比較高的要求。根據鼠標滾輪的資料和反復的調試,最終把方波的頻率定為100 Hz比較合適。最重要的是在調試過程中發現單片機的晶振出來的高頻信號會影響到模塊的接收距離。通過采取相應的措施,把原來用的12 MHz晶振改成4 MHz的,而且晶振離接收模塊盡可能地遠。在接收模塊的電源附近加上濾波電容,這也是相對比較重要的。采取這些措施后,其傳輸距離得到一定的改善。
本文利用光電式鼠標和編解碼遙控電路模塊的結合,可實現低成本高性能的無線鼠標,并具有全方位遙控的特點,能有效地解決多媒體教室普遍存在的教師教學活動離開電腦控制臺就無法操縱鼠標的問題。當今各大中小學校的多媒體教室正在以較快的速度普及,這種鼠標能大大地改善多媒體教室的人機交互性能,因此具有很好的實際應用價值。
參考文獻
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[5] ?邵 平,楊路明,周善東.一種無線遙控鼠標編譯碼電路的設計[J].云南大學學報(自然科學版),2005,27(5A).
