基于2.4 GHz射频通信的多功能鼠标设计

欢迎进入IT技术社区论坛，与200万技术人员互动交流 >>进入 多功能无线鼠标包括无线发射部分和无线接收部分，其中发射部分是关系到其总体性能好坏的关键部分。本系统以nRF24L01为核心构建无线发射模块。 nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2．4～2．

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　　多功能无线鼠标包括无线发射部分和无线接收部分，其中发射部分是关系到其总体性能好坏的关键部分。本系统以nRF24L01为核心构建无线发射模块。

　　nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2．4～2．5 GHz ISM频段；内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低，在以0 dBm的功率发射时，工作电流只有11．3 mA；接收时，工作电流只有12．3 mA；多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。

　　多功能无线鼠标是一款使用电池供电的手持设备，功耗是衡量其性能的一个重要标准。本设计所选用的主控芯片是MSP430F413，它是一种16位超低功耗的混合信号处理器，在活跃模式下最大电流为350μA，RAM数据保持方式下耗电仅0．1μA。光传感器芯片选用ADNS-5030。这款芯片体积小，功耗低，在工作模式下，它的工作电流最大为17 mA；仅在光传感器工作的时候，LED才被点亮，这样会使光传感器的功耗进一步下降(小于1 mA)。

　　本文在介绍多功能无线鼠标发射部分开发过程的同时，对其设计应用中的注意事项和优化方法作了相应的论述。在设计过程中，多注意细节和优化方法可使设计更加顺利，并为大规模算法提供有效的时间。

　　1 硬件电路设计

　　多功能无线鼠标发射部分主要实现光传感器位移、按键键值的采集，并通过无线发射给接收器。主要由控制部分、光传感器部分、鼠标按键和键盘部分以及无线发射部分组成。系统框图如图1所示。

　　1．1 无线发射部分

　　无线发射部分是多功能无线鼠标的主要部分，本设计以nRF24L01为核心构建无线发射模块。

　　nRF24LOl具有无条件使用2．4 GHz全球开放ISM频段，内置硬件CRC检错和一点对多点通信地址控制等特点，数据传输率为2 Mb／s，126个频道；能满足多点通信和跳频通信的需要；功耗低，供电电压为1．9～3．6 V，待机模式下工作电流为22μA，掉电模式下仅为900 nA。这些是nRF24L01的主要优点。

　　无线发射部分的电路原理如图2所示。

　　1．2 电源管理

　　手持系统对低功耗有较严格的要求。MSP430系列单片机有5种低功耗模式。在一定时间内无操作的情况下，可以使其进入某一种低功耗模式，这时的工作电流可以控制在十几μA以下。

　　对于外围器件，如光传感器和无线发射部分，设置了一个开关，在主控芯片进入低功耗模式之前先切断它们的电源，使系统的功耗进一步降低。而在有操作到来的时候，主控芯片从低功耗模式返回到活跃模式，首先将外围器件的电源开关打开，这样可以保证系统正常工作。低功耗电源控制电路如图3所示。开关由一个PNP型的晶体管构成，基极作为控制信号的输入，发射极为电压输入，集电极为电压输出。控制信号的电平变化可以控制线路上电源的通断。

　　1．3 光传感器部分

　　光传感器ADNS-5030用于鼠标的定位。ADNS-5030的正常工作电压为3．3 V，在光传感器的设计中需要将电池供电输出的3．O V电压转换成其所需要的3．3 V电压。电路采用HT7733芯片来完成电压的转换。ADNS-5030通过SPI总线与主控芯片进行数据通信，其连接方式如图4所示。

　　1．4 按键与键盘

　　多功能无线鼠标的按键与普通鼠标的按键功能基本相同，只是将普通鼠标的滚轮(wheel)改成了上下键的设计。这两种设计的功能是相同的。键盘用于阿拉伯数字、字母以及各种功能键的输入。采用矩阵式的手机键盘，节省了主控芯片的I／O口资源。

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