介绍
鼠标是计算机的基本部件。发挥重要作用。随着科学技术的发展和市场需求。鼠标也在飞速发展。传统鼠标，无论是有线鼠标还是无线鼠标。由于控制原理，要么受线缆约束，要么依赖桌面等载体，适用场合和范围有限。因此，市场上迫切需要一种适用于各种场合的产品。能满足不同人群特殊功能需求的鼠标。3D无线鼠标的概念应运而生。本文通过MEMS加速度传感器的应用。触控模块和凌阳单片机完成了鼠标三维控制原理的阐述。以及实验中实际操作的记录，为现阶段新型多功能鼠标的制作提供参考。
1 3D无线鼠标的工作原理
射频鼠标一般分为两部分:发射模块(见图1)和接收模块(见图2)。发射模块集成在手持端，由用户控制。接收模块可与PC、笔记本等仪器连接。
图1发射模块系统框图
图2接收模块系统框图
发射模块主要由电阻式触摸屏、MEMS加速度传感器、16位凌阳单片机和nRF2401发射模块组成。其主要功能是采集和发送手势运动趋势信息。其中，触摸屏用于检测使用时坐标X和Y的变化，通过分析X和Y的变化趋势，模拟鼠标移动轨迹。MEMS加速度传感器用于通过将这些动作定义为特殊指令来感测用户的动作。实现鼠标的特殊功能键。同时，发射模块和接收模块之间的无线通信通过2.4GHz无线收发集成芯片完成。最后，接收端的USB驱动电路实现了PC端的鼠标控制功能。
其中，在对X、Y坐标的变化进行算法处理时，需要过滤掉运算过程中误差较大的坐标，简化鼠标的移动方向。通过固化和匹配，可以正确反映鼠标的整体运动趋势。从而更好地完成手势运动趋势的分析，实现鼠标的精确定位。
触摸屏检测装置和加速度传感器的硬件电路设计
在运动传感模块方面。Duck C2046用作四线电阻式触摸屏控制器。TSC2046以其低功耗和高速度被广泛应用于由电池供电的小型手持设备中。其与触摸屏连接的原理电路如图3所示。另一方面。采用型号为MXR9550的MEMS加速度传感器模块。它体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、易于集成、智能化。其原理电路如图4所示。它可以用来感知人的动作，比如挥动和摆动手臂，然后可以将不同的动作定义为特殊功能，比如翻页PPT和PDF，关闭窗口，切换窗口等。
图3 TSC 2046连接触摸屏的硬件原理图
图4 MEMS加速度传感器原理电路
3系统流程设计
在发送端。当系统通电时，控制芯片将始终检查触摸屏和MEMS加速度传感器的状态。当你滑动触摸屏或者晃动鼠标时，系统会接收到数据，凌阳单片机会对这些数据进行处理。可以判断手指在触摸屏上移动的轨迹，鼠标是否晃动。那么这些动作被定义为不同的指令。通过无线模块发送出去。该过程如图5所示。
图5手持程序流程图
在接收端，无线模块总是在等待捕捉传输的信号。接收成功后。控制芯片通过USB接口电路向计算机发送不同的命令。完成鼠标动作。从而实现无线鼠标的整个工作过程。程序如图6所示。
图6接收机程序流程图
4鼠标手势算法设计
因为每次采集的数据都很多，所以有一小部分数据存在误差。如果不对这些误差数据进行过滤，肯定会影响鼠标的移动轨迹。如何获取准确的触摸屏数据？是优化鼠标移动轨迹的关键。因此，在编程中。提出了一种优化鼠标轨迹的算法。大致思路如下:①过滤鼠标移动。如图7(a)所示。这一步是必要的，以消除一系列鼠标运动的小波动。②限制鼠标的移动方向，如图7(b)所示。对于简单的鼠标手势支持，只支持上、下、左、右四个方向。其他方向的所有运动都合并到这四个方向。一般是比较上下方向和左右方向的差异，取较大者为最终方向；③简化移动方向顺序，如图7(c)所示。这一步很简单。本来是右，右上，右上的序列，简化后变成右，右上；(多匹配动作顺序，如图7(d)所示。这一步是最难的，表面是过滤掉混合在长距离运动中的短距离运动。实际做法是将整个动作序列与一组预定义的动作序列进行匹配和比较。如果匹配失败，则过滤掉该序列中幅度最短的动作，然后进行匹配，以此类推，直到达到最终匹配。
图7手势算法演示
5结束语
阐述了3D无线射频鼠标汁设计的新思路，不仅革新了传统鼠标的实现原理，而且补充了其操作方式，使鼠标真正摆脱对线缆和载体的依赖成为可能。随着互联网应用的发展，移动办公的概念得到越来越多的支持。因此，本文设计的无线鼠标也可以顺应移动办公的趋势。
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