介紹

鼠標是計算機的基本部件。發(fā)揮重要作用。隨著科學技術的發(fā)展和市場需求。鼠標也在飛速發(fā)展。傳統(tǒng)鼠標，無論是有線鼠標還是無線鼠標。由于控制原理，要么受線纜約束，要么依賴桌面等載體，適用場合和范圍有限。因此，市場上迫切需要一種適用于各種場合的產(chǎn)品。能滿足不同人群特殊功能需求的鼠標。3D無線鼠標的概念應運而生。本文通過MEMS加速度傳感器的應用。觸控模塊和凌陽單片機完成了鼠標三維控制原理的闡述。以及實驗中實際操作的記錄，為現(xiàn)階段新型多功能鼠標的制作提供參考。

1 3D無線鼠標的工作原理

射頻鼠標一般分為兩部分:發(fā)射模塊(見圖1)和接收模塊(見圖2)。發(fā)射模塊集成在手持端，由用戶控制。接收模塊可與PC、筆記本等儀器連接。

圖1發(fā)射模塊系統(tǒng)框圖

圖2接收模塊系統(tǒng)框圖

發(fā)射模塊主要由電阻式觸摸屏、MEMS加速度傳感器、16位凌陽單片機和nRF2401發(fā)射模塊組成。其主要功能是采集和發(fā)送手勢運動趨勢信息。其中，觸摸屏用于檢測使用時坐標X和Y的變化，通過分析X和Y的變化趨勢，模擬鼠標移動軌跡。MEMS加速度傳感器用于通過將這些動作定義為特殊指令來感測用戶的動作。實現(xiàn)鼠標的特殊功能鍵。同時，發(fā)射模塊和接收模塊之間的無線通信通過2.4GHz無線收發(fā)集成芯片完成。最后，接收端的USB驅(qū)動電路實現(xiàn)了PC端的鼠標控制功能。

其中，在對X、Y坐標的變化進行算法處理時，需要過濾掉運算過程中誤差較大的坐標，簡化鼠標的移動方向。通過固化和匹配，可以正確反映鼠標的整體運動趨勢。從而更好地完成手勢運動趨勢的分析，實現(xiàn)鼠標的精確定位。

觸摸屏檢測裝置和加速度傳感器的硬件電路設計

在運動傳感模塊方面。Duck C2046用作四線電阻式觸摸屏控制器。TSC2046以其低功耗和高速度被廣泛應用于由電池供電的小型手持設備中。其與觸摸屏連接的原理電路如圖3所示。另一方面。采用型號為MXR9550的MEMS加速度傳感器模塊。它體積小、重量輕、功耗低、可靠性高、易于集成、智能化。其原理電路如圖4所示。它可以用來感知人的動作，比如揮動和擺動手臂，然后可以將不同的動作定義為特殊功能，比如翻頁PPT和PDF，關閉窗口，切換窗口等。

圖3 TSC 2046連接觸摸屏的硬件原理圖

圖4 MEMS加速度傳感器原理電路

3系統(tǒng)流程設計

在發(fā)送端。當系統(tǒng)通電時，控制芯片將始終檢查觸摸屏和MEMS加速度傳感器的狀態(tài)。當你滑動觸摸屏或者晃動鼠標時，系統(tǒng)會接收到數(shù)據(jù)，凌陽單片機會對這些數(shù)據(jù)進行處理?？梢耘袛嗍种冈谟|摸屏上移動的軌跡，鼠標是否晃動。那么這些動作被定義為不同的指令。通過無線模塊發(fā)送出去。該過程如圖5所示。

圖5手持程序流程圖

在接收端，無線模塊總是在等待捕捉傳輸?shù)男盘?。接收成功后?？刂菩酒ㄟ^USB接口電路向計算機發(fā)送不同的命令。完成鼠標動作。從而實現(xiàn)無線鼠標的整個工作過程。程序如圖6所示。

圖6接收機程序流程圖

4鼠標手勢算法設計

因為每次采集的數(shù)據(jù)都很多，所以有一小部分數(shù)據(jù)存在誤差。如果不對這些誤差數(shù)據(jù)進行過濾，肯定會影響鼠標的移動軌跡。如何獲取準確的觸摸屏數(shù)據(jù)？是優(yōu)化鼠標移動軌跡的關鍵。因此，在編程中。提出了一種優(yōu)化鼠標軌跡的算法。大致思路如下:①過濾鼠標移動。如圖7(a)所示。這一步是必要的，以消除一系列鼠標運動的小波動。②限制鼠標的移動方向，如圖7(b)所示。對于簡單的鼠標手勢支持，只支持上、下、左、右四個方向。其他方向的所有運動都合并到這四個方向。一般是比較上下方向和左右方向的差異，取較大者為最終方向；③簡化移動方向順序，如圖7(c)所示。這一步很簡單。本來是右，右上，右上的序列，簡化后變成右，右上；(多匹配動作順序，如圖7(d)所示。這一步是最難的，表面是過濾掉混合在長距離運動中的短距離運動。實際做法是將整個動作序列與一組預定義的動作序列進行匹配和比較。如果匹配失敗，則過濾掉該序列中幅度最短的動作，然后進行匹配，以此類推，直到達到最終匹配。

圖7手勢算法演示

5結(jié)束語

闡述了3D無線射頻鼠標汁設計的新思路，不僅革新了傳統(tǒng)鼠標的實現(xiàn)原理，而且補充了其操作方式，使鼠標真正擺脫對線纜和載體的依賴成為可能。隨著互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展，移動辦公的概念得到越來越多的支持。因此，本文設計的無線鼠標也可以順應移動辦公的趨勢。

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