论文总字数：22618字

摘 要

如今，人们的物质生活水平逐渐提高，信息技术的飞速发展给大家带来了很多便利，计算机的出现更是改变了大家的生活。当下，计算机已经成为每个人生活中必不可少的工具，而鼠标作为操纵计算机的重要外设，可以控制屏幕光标移动，使计算机的使用更加便捷，因此也相继成为大家研究的对象。

目前市场上出现比较多的大多数为光学鼠标、激光鼠标等，较为传统的机械和光电鼠标随着技术的发展逐渐被市场淘汰。无线鼠标以无线技术和计算机进行通信，没有了电线的束缚，使得无线鼠标的使用更加方便。无线鼠标的通信方式通常有蓝牙、WIFI、IrDA（Infrared）、Zigbee等，市场主流无线鼠标则是采用27MHz、2.4G、蓝牙这几种无线通信技术。

发射电路和接收电路是构成无线鼠标的重要部分。本文将介绍利用超再生接收芯片设计无线鼠标，完成无线鼠标基本数据的传输功能，验证超再生接收可利用于无线鼠标的应用中。本文的介绍将涉及无线鼠标的发展、原理，利用超再生接收设计无线鼠标，最后作出数据和方案分析，以及对于方案改进的总结。

关键词：无线鼠标；超再生接收；无线编解码。

THE DESIGN OF WIRELESS MOUSE BASED ON SUPER-REGENERATIVE RECEIVER

04011514 Ying Zhou

Supervised by Jian Xu and Qiong Wang

Abstract

Today, the standard of people’s life gradually improved. The rapid development of information technology give us a lot of convenience, and the appearance of the computer has changed the lives of everyone. Today, the computer has become the essential tool in our life. As an important peripheral to manipulate the computer, the mouse can control the movement of the cursor and make the use of the computer become more convenient. So, mouse is always the object of people’s study.

Now, the mouse appearing on the market is optical mouse or laser mouse, and the traditional mechanical and optical mouse are eliminated as the development of the technology. Wireless mouse communicate with the computer by wireless technology. Without the shackles of wires, the use of the mouse becomes more convenient. The communication of the wireless mouse usually have Bluetooth,WIFI, IrDA (Infrared), Zigbee. And the wireless mouse on the market use 27MHz, 2.4G, Bluetooth as the wireless communication technologies.

Transmitting circuit and the receiving circuit constitute the important part of the wireless mouse. This article describes the wireless mouse designed with super-regenerative receiver. And the mouse functions to complete the transfer of basic data,and verify that super-regenerative receiver can be used for applications in the wireless mouse.This introduction will involve the development of a wireless mouse, the principle, the wireless mouse designed by super-regenerative receiver , and finally make data and program analysis, as well as the summary of improvements of the program.

Key words: wireless mouse; super-regenerative receiver; wireless encoding and decoding

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2鼠标相关知识 1

1.2.1鼠标发展历程 1

1.2.2鼠标分类 1

1.2.3鼠标性能参数 2

1.3超再生接收相关知识 3

1.4课题研究意义及内容 4

第二章 基于超再生接收的无线鼠标原理 6

2.1无线鼠标原理 6

2.1.1 无线鼠标原理 6

2.1.2 PS/2接口协议 7

2.2超再生接收原理 11

第三章 方案设计 15

3.1芯片介绍 15

3.1.1超再生接收芯片 15

3.1.2编解码芯片 16

3.2整体方案设计 19

3.3硬件电路设计 20

3.3.1发射编码电路 20

3.3.2接收解码电路 21

第四章 无线鼠标制作及方案验证 23

4.1发射端制作 23

4.2接收端制作 23

4.3方案验证 23

第五章 总结与展望 27

5.1总结 27

5.2后续工作 28

参考文献 30

致 谢 31

第一章 绪论

1.1引言

如今，无线鼠标已经成为人们使用计算机必不可少的外部设备，对其的研究不仅可以让无线鼠标的使用更加符合人们的要求，而且在提高无线鼠标的性能方面有着不可小觑的作用。超再生接收是编解码电路中比较常见的形式，其在使用方面有着价格低廉、灵敏度高等优点，将超再生接收应用于无线鼠标的设计之中，可以使得无线鼠标的成本更加低廉，使用灵敏度提高。本文将对基于超再生接收的无线鼠标进行研究和设计。

1.2鼠标相关知识

1.2.1鼠标发展历程

鼠标原型诞生于1968年，发展至今已经有了40多年的历程。1983年出现第一只光学机械鼠标，由罗技发明；第一代光电鼠标产生于80年代初；第一只光学鼠标诞生于1999年，由微软与安捷伦公司合作发布。综上，我们可以发现，鼠标的发展期经历了从早期的机械滚轮鼠标到后来的光电鼠标，以及如今市场上出现的高端的激光鼠标，这些进展都让鼠标的使用更加方便快捷，让用户的体验更加完善。

1.2.2鼠标分类

从鼠标诞生以来，经历的演变已有多次，因而鼠标的种类也有很多，我们根据不一样的分类标准对鼠标种类进行一个简单的总结，便于大家对鼠标有进一步的了解。

首先，我们可以根据鼠标的外形进行简单分类。从外形区分，我们可以将鼠标主要分为两键鼠标和三键鼠标。通常两键鼠标和三键鼠标的左右按键功能上没有区别，三键鼠标的中间按键会在特殊的软件使用时有一定的作用。现在市场上出现了滚轮鼠标和感应鼠标，这两种是普遍使用于笔记本电脑的鼠标，滚轮和感应板可以控制光标的移动，使得鼠标操作更加方便。根据鼠标的接口类型，我们可以将鼠标分为串行鼠标、PS/2鼠标和总线鼠标。总线鼠标与计算机的接口是连接在总线接口卡上，串口鼠标与计算机是通过串行口连接的，根据串行口的针数，分为9针接口和25针接口。PS/2鼠标与计算机通过一个6针微型DIN接口相连。

无线鼠标的分类则与以上分类方式有很大区别。无线鼠标根据无线传输技术可以分为27MHz射频、2.4GHz和蓝牙传输技术。27MHz射频是指使用27MHz无线频带的一项技术，这项技术由罗技于1991年首次应用于无线鼠标之中。27MHz频段的优点是成本低，而且受干扰风险相对而言较低，如今这项技术与应用已经相当成熟，但该频段的最远传输距离仅有6英尺，折合标准约为180厘米，这对于无线鼠标的远距离控制是相当不利的。其次，这类无线鼠标只支持单向传输，即发射端可以向接收端传送数据和信号，但接收端是没有办法向发射端传送的。而且27MHz技术传输速率低，导致无线鼠标必须连续工作，这就使得鼠标的功耗变得很大。这些都是27MHz技术没有办法广泛应用于各类无线网络设备的重要原因。2.4GHz无线网络技术的出现则解决了以上27MHz的大多数不足之处。2.4G技术具有低电压、高效率的特点，其成本相对而言较低，而且做到了可以支持双向告诉数据的传输，最远无线控制距离可以达到100米。该技术广泛适用于工业数据传输、无线鼠标键盘、遥控玩具等，是目前市场上的无线设备应用较多的技术。蓝牙技术是我们比较耳熟能详的，手机数据之间的传输，蓝牙耳机、蓝牙音箱等，在当今生活已经成为人尽皆知的技术产品。蓝牙基于的是成本比较低的收发器芯片，功耗较低，因而也获得了广泛的应用。但蓝牙的传输距离相对于2.4GHz而言较短，可以支持短距离的数据传输。

1.2.3鼠标性能参数

我们存在很多的参数来衡量鼠标的性能，例如我们需要去衡量鼠标的灵敏性或者定位精度，还是鼠标的使用体验等，都需要一些标准或者参数来衡量这些性能。这一节我们详细介绍一下鼠标的性能参数。

1. 分辨率

鼠标的分辨率是衡量鼠标定位精度的一个重要标准，是我们选择一款鼠标需要考虑的重

点依据之一。鼠标分辨率对于鼠标的性能有决定性作用。鼠标分辨率，我们简称为DPI，指的是鼠标定位精度，DPI的单位dpi或是cpi，dpi指每英寸像素数，cpi指每英寸采样率。我们将鼠标分辨率定义为鼠标每移动一英寸能准确定位的最大信息数。鼠标分辨率分为硬件和软件分辨率，前者可以反映鼠标的实际能力，而后者是通过软件来模拟效果。Dpi和cpi的使用之处不一样，dpi通常用于打印机或扫描仪，因为其反映的为一个静态的指标。我们通常使用cpi来表示鼠标分辨率，因为cpi可以反映动态指标。

关于cpi反映鼠标定位精度的性能，我们可以具体这么理解。如今市面上使用的鼠标大多数为400dpi或者800dpi的，这两者的区别在于，前者我们将其移动一英寸，指针将会接收到400次来自鼠标移动信号，光标就会在电脑屏幕上移动400个像素。而800dpi的鼠标，我们将其移动一英寸，将会收到800次来自鼠标的移动信号，光标移动的像素为800个。换而言之，我们如果将鼠标移动800分之一英寸的距离，400dpi的鼠标不会产生光标移动，而800dpi的鼠标将会产生光标的移动。所以，当鼠标分辨率越高，则鼠标的移动速度相对而言就会较快，定位精度也就比较精确了。

1. 扫描频率

扫描频率是衡量鼠标性能的另一重要指标。扫描频率，我们可以简单将其理解为鼠标每

秒钟扫描的次数。由其定义，我们不难发现，当鼠标每秒扫描的次数越多的时候，我们可以获得的用于比较的图像就会越多，此时的定位精度就会越高。目前市场上的鼠标能达到6000次/秒的扫描频率，具有比较好的定位性能和精度。

1. 反应速度

这个就是比较浅显层次上的理解了。鼠标的响应速度，就是我们移动鼠标时，光标做出

反应的速度。这对使用者的使用体验有很大的影响，当然，这也是可以根据大家不同的需要进行个性化设置的。例如游戏中使用的鼠标需要的就是极高的鼠标反应速度，这对于每个游戏者在选择鼠标的时候，是一个重要的参考条件。

4）人体构造

鼠标的设计及使用不仅需要考虑到各种软硬件方面的性能需求，还需要考虑的是用户的使用体验。由于人们的手型或者是用力习惯等，大家使用鼠标的方式是不一样的。如何将鼠标的设计更加贴合人们的使用体验，这也是鼠标设计厂商需要考虑的问题。是将鼠标设计成两键还是三键，是将中间按键设计成滚轮或者是球状，按键按下去需要使用的力度等，这些都需要对用户的使用习惯进行长期调研统计，才能制造出使用户心水的鼠标。如何针对于鼠标不一样的用途设计出分类使用者的鼠标特性，也是需要鼠标设计者用心考虑的问题。

总之，对于鼠标的性能选择，每个人会有不一样的标准，不一样的鼠标用途也有相异的设计方案。我们以上所列的几点都是普遍需要考虑的设计因素，是生产厂家和设计者需要重点考虑的性能参数。

1.3超再生接收相关知识

1992年，超再生接收机由阿姆斯特朗（Armstrong）发明成功。超再生接收机在真空管的时代，完成了只需要一个管子就能完成信号的接收，放大，检波这样的任务。如果利用两个真空管，那么就能实现高于50000的增益。

不同于普通再生式电路，利用正反馈加强输入信号，超再生式的电路利用的是输入信号来影响本地的震荡信号，即我们可以简单的理解为，超再生接收机利用正反馈原理，将信息放大，然后将放大的信息再次反馈到输入端，再次放大，如此循环下去。因而，不难理解的是，超再生接收电路必然具有极高的增益。超再生接收机具有很多优点，这些优点也是其能够沿用至今的重要原因。其不仅电路简单，只需一个晶体管即可完成接收、放大、检波、功放这些功能，而且其灵敏度高，具有较高的增益。能使其广泛应用于生活的另一个优势则是其制作成本低，体积小。这样的优势使得超再生接收机非常受欢迎。超再生接收机是到目前为止沿用最早的接收机技术之一。综合其优势，我们也不难看出，超再生接收在低功耗和小型电路中将会具有非常广阔的应用前景。但是，超再生也存在一些缺点，需要我们继续改进。超再生接收机的选择性较差，而且不具备较强的抗干扰能力。在接收过程中，如果接收距离较近，则很容易产生阻塞。其频率稳定性较差，而且灵敏度在全波段不稳定，容易产生较大的起伏，因而主要是用作固定频率的接收机。

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