引言

　　目前，计算机已经在相当多的家庭中实现普及，成为了普通家电的一员。同时，计算机也从先前的科学计算、办公等功能更多地向多媒体、娱乐功能转移，成为家庭的多媒体娱乐中心。在这种背景下，一系列相关的计算机外延产品也相继出现。比如电脑分身卡，这种产品可以使两个以上用户同时使用同一台电脑，或者使书房的电脑同时也成为家庭中的多媒体娱乐中心。您只需躺在大厅的沙发上对着大屏幕液晶，及高保真环绕音响，就能体验真正的高清影音生活;或者您可以躺在床上就可以欣赏电影大片或玩一些小游戏。

　　在这样的应用中，现在的计算机输入设备就显得过时了。目前最重要的一个计算机输入设备――鼠标，无论是先前的机械式的，还是当前主流的光电式的，都不能离开一个桌面的使用环境。当我们躺在大厅的沙发上或躺在床上享受电脑的强大娱乐功能时，并不希望还得为手中的鼠标找一个平坦且反光度适合的桌面。同时，随着像wii这样的游戏控制器的流行，人们已经不能满足于拿着传统鼠标在桌上划来划去这样的游戏体验，对“空中鼠标”这样灵活、方便、趣味的输入设备的需求逐渐形成。

(资料图片仅供参考)

　　本文设计项目就是开发这样一个可以离开桌面，真正在空中使用的一款鼠标产品。

　　系统方案

　　此系统的电路原理如图1所示。电路可分为空中鼠标主体电路与接收电路两个部分，主体电路由两节7号电池进行供电，而接收电路由USB总线进行供电。主体电路为时代民芯公司的MXT8051控制器为核心，实时获取MEMS加速度传感器与各个按键以及滚轮的状态信息，通过信号处理技术进行处理后，整合成符合HID报告规范的数据包格式，传送给无线射频系统模块。无线射频模块再通过一定的通讯协议发送给空中鼠标接收电路。接收电路接收到有效的数据包后，通过USB接口将HID报告送到计算机，完成鼠标的一次输入过程。

　　同时，MXT8051也控制一些LED，指示鼠标的状态，也使鼠标更加美观。

　　硬件系统设计

　　从上面的介绍中，可以把整个硬件系统细分为以下几个主要模块：鼠标主体电路控制模块、MEMS运动传感器模块、无线收发模块和USB电路模块。各个模块之间相互配合工作。下面，将对各个模块逐一进行介绍。

　　主体电路控制模块

　　主体电路的控制模块以MXT8051微控制器为核心。MXT8051是北京时代民芯科技有限公司近期推出的一款高性能8位MCU，以高速单指令周期 8051 为核心。电路拥有丰富的外设，包括 PWM、UART、WDT，Timer 等，大容量存储器，内嵌 32Kx8 可在线编程 flash，10 位 AD，8 位 DA，若干OP，36x4 LCD driver、POR、LDO 以及可编程增益放大器(PGA)等模拟电路。电路集成片上调试系统，通过标准JTAG接口，快速诊断复杂 SoC，该调试系统具有不占用任何硬件资源可进行全速和单步运行、支持硬件断点、软件断点、以及观察内部特殊功能寄存器、程序指针和内部 RAM 等功能。

　　本系统中，使用GPIO口来捕捉按键状态。用外部中断计数滚轮转动，并同时用GPIO口判断转动的方向。MXT8051控制器中并没有SPI接口，这里，使用软件模拟的方法来获得SPI接口，驱动MEMS芯片和CC2400。MXT8051控制器提供了3路PWM输出，这里采用这3路PWM输出驱动3个LED，用以指示鼠标的状态。此部分电路如图2所示。