一種簡(jiǎn)單串行鼠標控制的單片機實(shí)現

發(fā)布時(shí)間:2010-3-19 20:58    發(fā)布者:蹦蹦
關(guān)鍵詞: 串行 , 單片機 , 鼠標
鼠標是一種快速定位器,通過(guò)移動(dòng)鼠標可以快速定位屏幕上的對象,是計算機圖形界面交互的必用外部設備。通常,鼠標通過(guò)微機中的串口或PS/2鼠標插口與主機連接。當在平面上移動(dòng)鼠標時(shí),通過(guò)機械或光學(xué)的方法把鼠標滾輪移動(dòng)的距離和方向轉換成脈沖信號傳送給計算機,計算機鼠標驅動(dòng)程序將脈沖個(gè)數轉換成鼠標的水平方向和垂直方向的位移量,從而控制顯示屏上光標箭頭隨鼠標的移動(dòng)而移動(dòng)。根據此原理,我們可利用鼠標的上位機驅動(dòng)程序來(lái)設計測控系統中的編碼器讀取軟件。

1 串行鼠標的原理及數據協(xié)議

鼠標一般劃分為以下功能模塊:微控制器、按鍵檢測、位置移動(dòng)檢測、RS232信號產(chǎn)生、5V電源產(chǎn)生器。

微軟公司與Mouse System公司的鼠標都采用串行輸入技術(shù)。微軟公司的協(xié)議格式為3個(gè)字節:第1字節的6、7位固定為1,4,5位分別為左右鍵狀態(tài),2、3位為上下移動(dòng)數據的高6、7位,0、1位為左右移動(dòng)數據的高6、7位;第2、第3字節發(fā)送的都是左右上下的其余6位數據,其中Y表示上下、X表示左右移動(dòng)的數據位。 Mouse System公司的協(xié)議格式為5個(gè)字節:1個(gè)字節用于描述3個(gè)按鍵的狀態(tài),2個(gè)字節為Y方向的相對坐標,另外2個(gè)字節為X方向的相對坐標,具體協(xié)議如表1 所列。由表1我們可以方便地制作鼠標。

表1 鼠標系統數據信息協(xié)議
Mouse System格式Microsoft格式
數字位7  6  5  4  3  2  1  07  6  5  4  3  2  1  0
字節11  0  0  0  0  L  M  R1  1  L  R  Y7  Y6 X7 X6
字節2X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X00  0  X5 X4 X3 X2 X1 X0
字節3Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y00  0  Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0
字節4X7 X6 X5 X4 X3 X2 X1 X0 
字節5Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0

L=左鍵狀態(tài)  M=中鍵狀態(tài)  R=右鍵狀態(tài)  1=按下  0=釋放
X7~X0=X軸(左右)運動(dòng)數據  Y7~Y0=Y軸(上下)運動(dòng)數據

2 AT89C51構成的鼠標電路

AT89C2051構成的鼠標接口電路如圖2所示。



硬件接口分配如下:
P1口完成對按鍵及X、Y方向的運動(dòng)掃描;
P3.1完成數據發(fā)送。

為較好地跟蹤鼠標狀態(tài),采用12MHz晶振,AT89C2051每μs執行1條指令,能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)跟蹤的要求。

3 軟件設計

設計的軟件要完成按鍵掃描、X方向/Y方向運動(dòng)掃描、數據發(fā)送等任務(wù)。在記數光電管產(chǎn)生脈沖的同時(shí),將數據按照規定格式發(fā)送到主機。脈沖的個(gè)數反映了移動(dòng)的距離,單位時(shí)間內脈沖數越多,鼠標移動(dòng)越快。

下面以X方向為例,詳細說(shuō)明方向的判斷及脈沖的記數。
X方向的2路信號為P1.2與P1.3,分別用X1與X2表示。當鼠標向左移動(dòng)時(shí),X1(P1.2)超前于X2(P1.3);當鼠標向右移動(dòng)時(shí),X1(P1.2)落后于X2(P1.3);假設測得X1、X2都為低電平0(圖3中a),若下一次測得X1為高電平1、X2為低電平0(圖3中b)。第三次檢測到X1、X2電平1(圖3中c),繼續向左移動(dòng),直到檢測到X1為低電平1、X2為高電平0(圖3中d),正好檢測到一個(gè)完整的脈沖,計數器加 1,接著(zhù)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。由此可見(jiàn),要完成一個(gè)脈沖的計數,需要檢測到四種不同的狀態(tài):X1=X2=0;X1=1,X2=0;X1=X2=1;X1=0,X2=1。
向右移動(dòng)的狀態(tài)為:X1=X2=0;X1=0,X2=1;X1=X2=1;X1=1,X2=0。正好與向左移動(dòng)的情況相反。



由此,可以根據本次測得的狀態(tài)與上一次的狀態(tài)比較的結果確定鼠標移動(dòng)的方向。
向上、向下的運動(dòng)檢測遵循同樣的原則。

根據以上分析,要完成一次計數,單片機至少要對每一種狀態(tài)檢測一次,這就需要單片機有較高的跟蹤速度。由實(shí)驗測得,最短的時(shí)間間隔在b與d處,即X1=X2=0變化到X1=X2=1或者X1=X2=1變化到X1=X2=0的過(guò)程中。鼠標正常移動(dòng)時(shí),間隔一般為300μs~500μs。即使在鼠標高速移動(dòng)時(shí),最小間隔也大于80μs。當AT89C2051采用12MHz晶振時(shí),程序正常掃描一遍的時(shí)間最大為50μs(包括數據處理與發(fā)送的時(shí)間),因此,能保證每種狀態(tài)都能掃描到。

在表1中,X7~X0反映X方向移動(dòng)的距離。如X值為正(X7=0),則表示鼠標向右運行;如果為負值(X7=1,即以補碼表示),表示向左運行。

同理,若Y值為正,表示鼠標向下運行;若為負,則表示向上運行。

在程序中,若檢測到鼠標狀態(tài)有變化,則延時(shí)多個(gè)循環(huán)(在每個(gè)循環(huán)中都對鼠標狀態(tài)檢測一遍),作為消除按鍵抖動(dòng)的時(shí)間。信息采用RS232格式,波特率為1200baud。為滿(mǎn)足鼠標1位起始位、7位數據,無(wú)奇偶校驗位以及2位停止位的數據格式,在程序中,對數據進(jìn)行了處理,將要發(fā)送的每個(gè)字節的最高位置為1。

主程序流程如圖4所示。在圖中,當檢測到按鈕狀態(tài)發(fā)化或者檢測到X、Y方向運行時(shí),置延時(shí)循環(huán)標志。為了發(fā)送3個(gè)字節信息,在串行口中斷程序中置標志位,使3個(gè)字節能連續發(fā)送完。



另外,當主機檢測鼠標時(shí),需要鼠標發(fā)送初始化報告,以檢測鼠標是束安裝。因此,在鼠標初始化過(guò)程中,首先要發(fā)送一個(gè)字節“4DH” (“M”,D7位置“1”則為“CDH”),使主機能夠檢測到鼠標已經(jīng)安裝。

完整的程序清單見(jiàn)網(wǎng)絡(luò )補充版(http://www.dpj.com.cn)。

4 結論

本文利用AT89C2051完成了鼠標移動(dòng)數據的讀取與PC機通信數據的傳送。該系統在Windows 95、98和Win2000XP下均調試通過(guò)。文中給出的硬件原理圖同樣可應用于測控系統中編程器信號的讀取,應用面較廣。

參考文獻

   1. 余永權 ATMEL89 系列單片機應用技術(shù) 2002
   2. 王有緒 PIC 系列單片機接口技術(shù)及應用系統設計 2000

作 者:山東濰坊科技職業(yè)學(xué)院 劉迎春 牟金秀 西安交通大學(xué) 畢宏彥  
來(lái) 源:?jiǎn)纹瑱C與嵌入式系統應用 2003(10)
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