基于2.4GHz射頻通信的多功能鼠標設計

歡迎進入IT技術社區論壇，與200萬技術人員互動交流 >>進入 多功能無線鼠標包括無線發射部分和無線接收部分，其中發射部分是關系到其總體性能好壞的關鍵部分。本系統以nRF24L01為核心構建無線發射模塊。 nRF24L01是一款新型單片射頻收發器件，工作于2．4～2．

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　　多功能無線鼠標包括無線發射部分和無線接收部分，其中發射部分是關系到其總體性能好壞的關鍵部分。本系統以nRF24L01為核心構建無線發射模塊。

　　nRF24L01是一款新型單片射頻收發器件，工作于2．4～2．5 GHz ISM頻段；內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊，并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低，在以0 dBm的功率發射時，工作電流只有11．3 mA；接收時，工作電流只有12．3 mA；多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節能設計更方便。

　　多功能無線鼠標是一款使用電池供電的手持設備，功耗是衡量其性能的一個重要標準。本設計所選用的主控芯片是MSP430F413，它是一種16位超低功耗的混合信號處理器，在活躍模式下最大電流為350μA，RAM數據保持方式下耗電僅0．1μA。光傳感器芯片選用ADNS-5030。這款芯片體積小，功耗低，在工作模式下，它的工作電流最大為17 mA；僅在光傳感器工作的時候，LED才被點亮，這樣會使光傳感器的功耗進一步下降(小于1 mA)。

　　本文在介紹多功能無線鼠標發射部分開發過程的同時，對其設計應用中的注意事項和優化方法作了相應的論述。在設計過程中，多注意細節和優化方法可使設計更加順利，并為大規模算法提供有效的時間。

　　1 硬件電路設計

　　多功能無線鼠標發射部分主要實現光傳感器位移、按鍵鍵值的采集，并通過無線發射給接收器。主要由控制部分、光傳感器部分、鼠標按鍵和鍵盤部分以及無線發射部分組成。系統框圖如圖1所示。

　　1．1 無線發射部分

　　無線發射部分是多功能無線鼠標的主要部分，本設計以nRF24L01為核心構建無線發射模塊。

　　nRF24LOl具有無條件使用2．4 GHz全球開放ISM頻段，內置硬件CRC檢錯和一點對多點通信地址控制等特點，數據傳輸率為2 Mb／s，126個頻道；能滿足多點通信和跳頻通信的需要；功耗低，供電電壓為1．9～3．6 V，待機模式下工作電流為22μA，掉電模式下僅為900 nA。這些是nRF24L01的主要優點。

　　無線發射部分的電路原理如圖2所示。

　　1．2 電源管理

　　手持系統對低功耗有較嚴格的要求。MSP430系列單片機有5種低功耗模式。在一定時間內無操作的情況下，可以使其進入某一種低功耗模式，這時的工作電流可以控制在十幾μA以下。

　　對于外圍器件，如光傳感器和無線發射部分，設置了一個開關，在主控芯片進入低功耗模式之前先切斷它們的電源，使系統的功耗進一步降低。而在有操作到來的時候，主控芯片從低功耗模式返回到活躍模式，首先將外圍器件的電源開關打開，這樣可以保證系統正常工作。低功耗電源控制電路如圖3所示。開關由一個PNP型的晶體管構成，基極作為控制信號的輸入，發射極為電壓輸入，集電極為電壓輸出?？刂菩盘柕碾娖阶兓梢钥刂凭€路上電源的通斷。

　　1．3 光傳感器部分

　　光傳感器ADNS-5030用于鼠標的定位。ADNS-5030的正常工作電壓為3．3 V，在光傳感器的設計中需要將電池供電輸出的3．O V電壓轉換成其所需要的3．3 V電壓。電路采用HT7733芯片來完成電壓的轉換。ADNS-5030通過SPI總線與主控芯片進行數據通信，其連接方式如圖4所示。

　　1．4 按鍵與鍵盤

　　多功能無線鼠標的按鍵與普通鼠標的按鍵功能基本相同，只是將普通鼠標的滾輪(wheel)改成了上下鍵的設計。這兩種設計的功能是相同的。鍵盤用于阿拉伯數字、字母以及各種功能鍵的輸入。采用矩陣式的手機鍵盤，節省了主控芯片的I／O口資源。

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