于 帥, 趙 玫,2,楊智博, 楊洪勇

(1.魯東大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264025; 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)院，哈爾濱 150001)

基于MEMS技術(shù)的多媒體空中鼠標(biāo)

于 帥1, 趙 玫1,2,楊智博1, 楊洪勇1

(1.魯東大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264025; 2.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)院，哈爾濱 150001)

針對(duì)現(xiàn)有空中無(wú)線鼠標(biāo)存在通信距離短、電池供電局限性等問(wèn)題, 采用通信距離更長(zhǎng)的2.4GHz無(wú)線傳輸模塊以及可循環(huán)充電利用的鋰電池對(duì)空中無(wú)線鼠標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)；同時(shí)系統(tǒng)接收端采用USB設(shè)備通信，將大容量存儲(chǔ)設(shè)備與鼠標(biāo)設(shè)備整合復(fù)用，并實(shí)現(xiàn)二者功能的任意切換，從而提高了該鼠標(biāo)系統(tǒng)適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的能力;本系統(tǒng)采用多傳感器信息融合技術(shù)，對(duì)三軸陀螺儀和三軸加速度計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將采集到的數(shù)據(jù)傳送給STM32微控制器，用于計(jì)算鼠標(biāo)的位移、角度、角速度等參數(shù)；利用無(wú)線傳輸模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到接收端完成與計(jì)算機(jī)的通信，控制電腦并完成鼠標(biāo)的功能，同時(shí)USB設(shè)備的接收端可免插拔切換為U盤模式；從而實(shí)現(xiàn)基于MEMS技術(shù)的多媒體空中無(wú)線鼠標(biāo)的智能化和多功能化。

微機(jī)電技術(shù)；空中鼠標(biāo)；陀螺儀;加速度傳感器；USB設(shè)備

0 引言

自鼠標(biāo)誕生以來(lái)以其快捷、準(zhǔn)確、直觀的屏幕定位和控制能力，方便了用戶與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的交互，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能。受制于鼠標(biāo)的工作原理，在使用場(chǎng)合以及適用范圍上有著很大的局限性，使鼠標(biāo)很難脫離載體而獨(dú)立工作。隨著技術(shù)的進(jìn)步，時(shí)下鼠標(biāo)的種類愈來(lái)愈多，并且越來(lái)越多的跨界功能融入鼠標(biāo)，使得鼠標(biāo)的功能更加多樣化。文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)了一種基于光學(xué)鼠標(biāo)傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量的鼠標(biāo)，它能準(zhǔn)確判別轉(zhuǎn)向并且在1 000 r/min范圍內(nèi)具有良好的線性度和快速響應(yīng)性。文獻(xiàn)[2]的鼠標(biāo)系統(tǒng)融合了AD 公司的ADXL203MEMS微加速度計(jì)和無(wú)線射頻技術(shù)，使該鼠標(biāo)系統(tǒng)能達(dá)到比傳統(tǒng)鼠標(biāo)更高的控制精度、更高的 DPI，實(shí)現(xiàn)無(wú)按鍵的操作。同時(shí)針對(duì)鼠標(biāo)在 PC 機(jī)屏幕上移動(dòng)是在平面上的特點(diǎn)開發(fā)出一種利用三向加速度傳感器 MMA7455L 作為移動(dòng)信號(hào)采集的鼠標(biāo)，可以真正的實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)由平面轉(zhuǎn)向三維空間的自由操作[3]。文獻(xiàn)[3]使用 MMA7455L 加速度傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)光電傳感器作為鼠標(biāo)移動(dòng)信息的采集源，通過(guò)移動(dòng)補(bǔ)償算法，減少了三維空間移動(dòng)路徑轉(zhuǎn)化為平面移動(dòng)的誤差，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的功能。文獻(xiàn)[4]針對(duì)許多應(yīng)用場(chǎng)合如床上、長(zhǎng)途汽車座位上沒(méi)有桌面存在，傳統(tǒng)的光電鼠標(biāo)就不方便應(yīng)用的問(wèn)題。提出一種基于微機(jī)電系統(tǒng)慣性傳感器的鼠標(biāo)設(shè)計(jì)方法。

本文是根據(jù)空中定位以及MEMS (micro-electro-mechanical systems)技術(shù)的原理，采用多傳感器信息融合技術(shù)設(shè)計(jì)一款具有智能化和多功能化的多媒體無(wú)線空中鼠標(biāo)。本系統(tǒng)利用STM32處理器對(duì)加速度計(jì)以及陀螺儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并將采集后的數(shù)據(jù)利用RF射頻器發(fā)送到系統(tǒng)的接收端，再通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)與電腦端實(shí)行通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的各種功能。系統(tǒng)具有良好的容錯(cuò)能力以及適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的能力，同時(shí)采用了可循環(huán)充電技術(shù)，具有良好的快捷充電，節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，此外，本系統(tǒng)通過(guò)將存儲(chǔ)設(shè)備與鼠標(biāo)設(shè)備整合復(fù)用，因此對(duì)于教師、職員、以及各種需要公開演講的人群來(lái)說(shuō)，可以將文件方便快捷的存入到鼠標(biāo)的接收端，便于保存管理。

1 多媒體空中鼠標(biāo)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

本文利用發(fā)射端和接收端的協(xié)同工作共同實(shí)現(xiàn)多媒體空中鼠標(biāo)的功能。發(fā)射模塊集成在手持端，由使用者控制。接收模塊用來(lái)連接電腦或手機(jī)等設(shè)備。

空中鼠標(biāo)系統(tǒng)主控制無(wú)線發(fā)射模塊主要由姿態(tài)傳感器、STM32微控制器、無(wú)線傳輸模塊、電池充電管理單元以及激光燈組構(gòu)成。首先MEMS傳感器通過(guò)感知使用者的動(dòng)作來(lái)檢測(cè)加速度以及角速度等參數(shù)，解算出獲得鼠標(biāo)姿態(tài)所必須的四元數(shù)以及歐拉角，與此同時(shí)獲得發(fā)射模塊按鍵信息。然后，利用無(wú)線傳輸完成發(fā)射端與接收端的通信功能，最后接收端將接收到的數(shù)據(jù)以報(bào)告描述符的形式發(fā)送給USB主機(jī)。

空中鼠標(biāo)系統(tǒng)接收模塊主要由基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32微控制器、SD卡驅(qū)動(dòng)電路、NRF24L01射頻模塊構(gòu)成。當(dāng)接收端切換為存儲(chǔ)模式時(shí)，SD卡用來(lái)作為存儲(chǔ)介質(zhì)。接收模塊的主要完成的工作是將發(fā)射端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)USB總線發(fā)送給PC，而完成對(duì)PC設(shè)備端的遠(yuǎn)距離控制。同時(shí)USB 口既可以為充電式電池充電，也能供電給電源管理芯片。系統(tǒng)主要工作原理框圖如圖1所示。

圖1 多媒體空中鼠標(biāo)系統(tǒng)工作原理框圖

1.1 無(wú)線傳輸方式選擇

本文采用Nordic 公司的 nRF24L01 射頻收發(fā)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)位移和控制信息的無(wú)線通信。NRF24L01[5]是一款工作在2.4～2.5 G 的 ISM 頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片[5]，集成度高而且價(jià)格比較低，包括頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型 Shock-Burst 模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器和解調(diào)器。NRF24L01具有低功耗、低工作電壓、抗干擾性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等特性。此外，它內(nèi)置的多點(diǎn)通信控制可以為系統(tǒng)提供很大的擴(kuò)展的空間，是一款應(yīng)用比較廣泛的無(wú)線通訊芯片，比較適合應(yīng)用于游戲控制器、無(wú)線收音、計(jì)算機(jī)外設(shè)等設(shè)備。

1.2 微控制器選擇

本文采用由意法半導(dǎo)體 (ST)公司生產(chǎn)的Cortex_M3 STM32作為系統(tǒng)核心處理器。系統(tǒng)在發(fā)送端采用STM32F030C8T6處理器，原因是它能夠滿足本文對(duì)較低的功耗、較快的處理速度以及低調(diào)試成本等要求；同時(shí)其具有便捷的開發(fā)環(huán)境、極高的性價(jià)比及功能性等特點(diǎn)。系統(tǒng)在接收端采用的是STM32F103C8T6處理器，主要面向低端以及低功耗應(yīng)用，它同STM32F103C8T6處理器一樣具有相似的特點(diǎn)，是作為替換8/16位MCU的最佳選擇。

1.3 USB系統(tǒng)工作模式

一方面本文使用Micro SD卡與USB功能相結(jié)合來(lái)設(shè)計(jì)模擬U盤。另一方面，利用USB的人機(jī)接口功能完成鼠標(biāo)設(shè)備的基本功能。USB系統(tǒng)是由主機(jī)Host以及從機(jī)Device (設(shè)備) 組成的一種主從的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。一般的主機(jī)通常由單個(gè)或者幾個(gè)USB主控制器以及根集線器(Root Hub)構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理是USB主控制器的首要任務(wù)，連接主控制器和設(shè)備的任務(wù)則由根集線器來(lái)完成，他們之間的接口和通路也有根集線器來(lái)完成。

2 多媒體無(wú)線空中鼠標(biāo)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源管理電路

本文的手持發(fā)射端選用可充電鋰電池供電，采用Micro-USB標(biāo)準(zhǔn)接口充電，放電電壓區(qū)間是3.3～3.7 V。系統(tǒng)采用的充電管理芯片為TP4056，是一款恒流/恒壓線性充電管理芯片，同時(shí)還具有溫度檢測(cè)功能，防止充電溫度過(guò)高，具有充電指示和充電結(jié)束兩種LED狀態(tài)指示。

鋰電池充滿電時(shí)電壓高達(dá)4.2 V，而CPU供電為3.3 V左右，因此需要通過(guò)穩(wěn)壓芯片將電壓穩(wěn)定在3.3 V附近。在本文中發(fā)射端選取的穩(wěn)壓芯片同接收端一樣，同為SPX3819。該芯片具有電壓輸出噪聲較低以及低壓差特性，比較適合本文所用的充電電池情況。充電管理單元電路及穩(wěn)壓電路如圖2和3所示。

圖2 充電管理單元電路

圖3 穩(wěn)壓電路

2.2 晶振與濾波電路

晶振電路的作用在于向CPU以及其它電路提供工作時(shí)鐘。在電源和地之間的電容為去耦電容，去耦電容起到去除噪聲和蓄能的功能。

和去耦電容位置不同的電容被稱為旁路電容，它們都能降低電路的干擾。在相同的電路中：旁路電容的主要作用是濾除輸入信號(hào)帶來(lái)的高頻噪聲，而去耦電容的主要作用是濾除輸出信號(hào)中的干擾信號(hào)。晶振與濾波電路如圖4所示。

圖4 晶振與濾波電路

2.3 MEMS傳感器電路

微機(jī)電系統(tǒng)主要包括微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路等幾部分，而且融合了多種微細(xì)加工技術(shù)[6]。MEMS主要利用微型陀螺儀以及加速儀工作，能夠感知運(yùn)動(dòng)的速度與方向。由于加速度傳感器不能實(shí)現(xiàn)對(duì)載體運(yùn)動(dòng)的快速跟蹤，導(dǎo)致加速度傳感器在較短時(shí)間內(nèi)容易產(chǎn)生波動(dòng)，本文在鼠標(biāo)設(shè)計(jì)中將加速度傳感器作為輔助傳感器用來(lái)校正陀螺儀積分產(chǎn)生的偏差[6-10]。

同時(shí)MPU6050分別能檢測(cè)三軸加速度以及角速度，該傳感器數(shù)據(jù)采集精度高且功耗合理 (工作電流為6 mA，休眠模式下為25 μA)。MPU6050整合了三軸陀螺儀和三軸線加速度計(jì)，避免了加速度計(jì)和陀螺儀組合時(shí)的軸間差問(wèn)題，并且減小了包裝空間；并能夠以400 kHz 的速度提供 16 位精度的加速度數(shù)據(jù)。因此本文選用MPU6050模塊，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。同時(shí)采用最高速度為400 kHz的I2C接口在設(shè)備內(nèi)部的寄存器之間進(jìn)行通信，MPU-6050芯片內(nèi)部加速度計(jì)和陀螺儀的輸出精度為3個(gè)16位可調(diào)ADC輸出，并將輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為單片機(jī)采樣需要的數(shù)字量。MPU6050具備I2C通信接口，其外圍電路如圖5所示。

圖5 MPU6050模塊電路

2.4 2.4 G無(wú)線接口電路

NRF24L01 是通過(guò) SPI 串口來(lái)實(shí)現(xiàn)全部的 30 字節(jié)配置字的配置任務(wù)。NRF24L01與MCU的通信可通過(guò)IO軟件模擬SPI的方法或者硬件SPI接口兩種方式實(shí)現(xiàn)。IO口軟件模擬的方式可方便器件與各種MCU進(jìn)行通信，節(jié)省MCU的硬件資源。其原理圖如圖6所示。

圖6 NRF24L01通信模塊電路

2.5 接收端系統(tǒng)硬件原理圖設(shè)計(jì)

電腦USB端口通過(guò)檢測(cè)D+或者D-是否被拉高來(lái)判斷是否有USB設(shè)備插入。上拉電阻是接在D+上時(shí)對(duì)應(yīng)的是全速以及高速設(shè)備，接在D-上時(shí)對(duì)應(yīng)的為低速設(shè)備。另外NPN型三極管Q1作為上拉電阻的開關(guān)，在程序中通過(guò)對(duì)三極管的控制可以實(shí)現(xiàn)軟插拔的功能。USB接口電路如圖7所示。

圖7 USB接口電路

SPI模式下需要注意SD卡的電平匹配問(wèn)題，工作電壓為5 V的單片機(jī)需要通過(guò)三極管或其它方法進(jìn)行電平匹配或者采用串電阻限流的方法。SD卡接口電路如圖8所示。

圖8 SD卡接口電路

3 多媒體無(wú)線空中鼠標(biāo)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 發(fā)射端系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在發(fā)射端的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要用到了姿態(tài)解算、按鍵處理、數(shù)據(jù)發(fā)送等任務(wù)調(diào)度與任務(wù)間的通訊功能。首先，給微控制器上電復(fù)位以后，需立即對(duì)外設(shè)進(jìn)行初始化。其次，數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)射端設(shè)備的自檢系統(tǒng)檢測(cè)，若通過(guò)，則進(jìn)行下一步的任務(wù), 即系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、按鍵處理以及鼠標(biāo)系統(tǒng)的姿態(tài)解算等任務(wù)的處理。否則，系統(tǒng)將再次檢測(cè)數(shù)據(jù)直到通過(guò)為止。最后，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送、按鍵處理以及鼠標(biāo)系統(tǒng)的姿態(tài)解算等任務(wù)的處理。發(fā)射端鼠標(biāo)動(dòng)作任務(wù)調(diào)度和通訊處理的流程如圖9所示。

圖9 發(fā)射端流程圖

3.2 接收端系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

多媒體空中鼠標(biāo)的接收端是整個(gè)程序最基礎(chǔ)的部分，涉及到任務(wù)之間以及USB功能之間的切換。因此首先要實(shí)現(xiàn)對(duì)USB HID設(shè)備類的程序設(shè)計(jì)(即先完成USB作為鼠標(biāo)接收端的功能)；其次要完成SPI對(duì)SD卡的驅(qū)動(dòng)，在文件系統(tǒng)下能實(shí)現(xiàn)對(duì)SD卡的正常讀寫功能接收端的程序設(shè)計(jì)；最后，在實(shí)現(xiàn)以上功能的基礎(chǔ)上完成USB大容量存數(shù)程序的移植，并能夠?qū)崿F(xiàn)帶電狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)切換。完成上述過(guò)程就初步實(shí)現(xiàn)了鼠標(biāo)功能和U盤存儲(chǔ)功能。與發(fā)送端采用了相同的結(jié)構(gòu)與任務(wù)調(diào)度方法。接收端流程圖如圖10所示。

圖10 接收端流程圖

4 多媒體無(wú)線空中鼠標(biāo)系統(tǒng)

4.1 多媒體無(wú)線空中鼠標(biāo)系統(tǒng)實(shí)物平臺(tái)

通過(guò)對(duì)多媒體空中鼠標(biāo)系統(tǒng)發(fā)射端和接收端的硬件、軟件設(shè)計(jì)以及在MDK開發(fā)環(huán)境下調(diào)試，得到了本文所設(shè)計(jì)的多媒體空中鼠標(biāo)的實(shí)物圖，如圖11所示。

4.2 發(fā)射端姿態(tài)讀取及計(jì)算實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

鼠標(biāo)發(fā)射端姿態(tài)傳感器MPU6050集成三軸加速度計(jì)與三軸陀螺儀。每個(gè)陀螺儀各自負(fù)責(zé)檢測(cè)相應(yīng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，也就是檢測(cè)圍繞各個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。為校正角速度積分產(chǎn)生的誤差提高精確度，本文將加速度計(jì)作為鼠標(biāo)平臺(tái)的一個(gè)觀測(cè)量用來(lái)輔助校正陀螺儀。角速度經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后就能得到較高響應(yīng)度的鼠標(biāo)偏轉(zhuǎn)角即翻滾角、俯仰角、偏航角。可以看出，鼠標(biāo)具有較高的靈敏度。鼠標(biāo)工作過(guò)程中對(duì)角度的響應(yīng)如圖12所示。

圖11 多媒體無(wú)線空中鼠標(biāo)系統(tǒng)實(shí)物圖

圖12 工作中的鼠標(biāo)角度響應(yīng)

5 結(jié)論

本文首先給出了無(wú)線空中鼠標(biāo)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，主要包含鼠標(biāo)的接收端和發(fā)射端兩方面的設(shè)計(jì)以及無(wú)線傳輸模式、微控制器等選擇。其次是系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，主要包括接收端電源管理電路、晶振與濾波電路、MEMS傳感器電路、2.4 G無(wú)線接口等電路。再次給出了系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，包括計(jì)算系統(tǒng)狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、完成USB和SD卡掃描等任務(wù)。最后通過(guò)發(fā)射端姿態(tài)讀取及計(jì)算實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該系統(tǒng)具有較高的靈敏度,可以較好的實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)系統(tǒng)的功能。實(shí)驗(yàn)證明，本文所設(shè)計(jì)的空中無(wú)線鼠標(biāo)對(duì)現(xiàn)在的工作環(huán)境具有很廣的適應(yīng)性，并且更加靈敏和環(huán)保，相信對(duì)未來(lái)無(wú)線空中鼠標(biāo)的發(fā)展具有一定的借鑒意義。

[1] 劉冬冬,姜煒,張?zhí)旌?基于光學(xué)鼠標(biāo)傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法研究[J].傳感器與微系統(tǒng),2008,27(9):21-26.

[2] 湯 堅(jiān),陳文元,姜曉波,等.基于微加速度計(jì)的鼠標(biāo)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì),2008, 29(23): 6136-6138.

[3] 王 鵬,黃 冰,陳 婷.基于 MMA7455L 加速度鼠標(biāo)的研究[J] 傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2010,23(7):1044-1047.

[4] 陳建新,臧 晶,楊璐璐.基于MEMS傳感器的三維鼠計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程,2012,38(24):274-278.

[5] 陳麗娟,常丹華.基于nRF2401芯片的無(wú)線數(shù)據(jù)通信[J]. 電子器件,2006,29(1):248-250.

[6] 王淑華. MEMS傳感器現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].微納電子技術(shù), 2011, 48 (8): 516-521.

[7] 田亮亮,臧家偉,王國(guó)發(fā).基于MEMS的無(wú)線觸控鼠標(biāo)的電路設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2011,24(4):30-31.

[8] 段建雷,韓 鵬,樊愛(ài)軍,等.基于手機(jī)慣性傳感器空中優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2015,32(12):226-230.

[9] 江朝強(qiáng),石 睿,王云飛.基于MEMS 指環(huán)式低功耗無(wú)線三維鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)[J].儀器儀表裝置,2013,28(9):12-14.

[10] 劉 宇,鞠文斌,劉羽熙. MEMS 加速度傳感器計(jì)量檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 計(jì)測(cè)技術(shù),2010,30(4):5-8.

[11] 張家田,許 凱,嚴(yán)正國(guó).基于空中運(yùn)動(dòng)/手勢(shì)控制接口的空中鼠標(biāo)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù), 2016,39(6):143-146.

[12] 鄭建利,高 鋒,張崇軍,等.基于GPRS的可配戴生理信息無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,30(5/6):138-141.

[13] 楊 偉,肖義平.基于STM32F103C8T6 單片機(jī)的 LCD 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2014,33(20):29-34.

[14] 賴義漢,王 凱.基于 MPU6050 的雙輪平衡車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,26(1):53-57.

Multimedia Air Mouse Based on MEMS Technology

Yu Shuai1, Zhao Mei1,2, Yang Zhibo1, Yang Hongyong1

(1.School of Information and Electrical Engineering, Ludong University, Yantai 264025, China; 2.Department of Electrical Engineering and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)

The air wireless mouse system adopted much longer communication distance 2.4 GHz wireless transmission module and a rechargeable lithium battery is improved, in order to solve the existing problem of wireless air mouse, such as the shorter communication distance, the limitations of battery-powered and so on. It is well-adapted to the practical application environments that the receiver through the USB protocol can be reused as the massive storage device.The air wireless mouse system is adopted multi-sensor data fusion technology. Firstly, the real-time collected data through the three axis gyro and three axis accelerometer is transmitted to the STM32 microcontroller, used to calculate the mouse displacement, angle, angular velocity and other parameters. These datas will be sent to the receiver by wireless transmission module to achieve communication with the computer, which is controlled to perform the function of the mouse, the receiver of the USB device can be switched to plug-free U disk mode. The multimedia wireless air mouse achieve an intelligent and multi-functional task based on MEMS technology.

MEMS technology; air mouse； gyroscope; acceleration sensor；USB devices

2016-06-11；

2016-09-13。

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61273152,61304052；51407088)；2015年地方高校國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201510451088)。

于 帥(1995-)，男，碩士研究生，主要從事智能控制，嵌入式系統(tǒng)方向的研究。

楊洪勇(1967-)，男，教授，博士，主要從事多智能體編隊(duì)控制方向的研究。

1671-4598(2017)01-0114-05DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp

TP

A