本文選題：無線空中鼠標 + MEMS　； 參考：《華僑大學》2013年碩士論文

【摘要】：作為最重要的人機交互設備之一，鼠標以其快捷、準確、直觀的屏幕定位和控制能力，方便了用戶與計算機之間的交互，增強了系統(tǒng)的功能。其中，鼠標的定位方式和精度是輸入設備的重要參數(shù)，它的定位方法、精確度與所采用測量系統(tǒng)的性能和組合方式密切相關，也直接影響著用戶的操控體驗。 隨著微處理器和MEMS（微機電系統(tǒng)：Micro-Electro-Mechanical-System）技術的快速發(fā)展，采用加速度傳感器、陀螺儀、磁阻傳感器、RF射頻模塊和微處理器構成的無線空中鼠標系統(tǒng)，已經(jīng)成為繼光電鼠標之后的新一代鼠標發(fā)展的趨勢。作為一種新的輸入設備，無線空中鼠標不需要借助任何平面，，就可以直接在空間中實現(xiàn)鼠標的功能。 本文的主要任務是研究并設計一款基于MEMS技術的無線空中鼠標，實現(xiàn)無線空中鼠標的小型智能化、低成本，并具有高定位精度和平滑性。 本文對單軸組合和雙軸無線空中鼠標的結構和定位方式進行了電路設計和算法上的較大改進，提出了一種基于三軸陀螺儀、三軸加速度傳感器和三軸磁阻傳感器信息融合的無線空中鼠標設計方案并實現(xiàn)。通過采用加速度傳感器、陀螺儀、磁阻傳感器、STM32微處理器、無線收發(fā)模塊、單片機和USB接口來構建整個無線空中鼠標系統(tǒng)。在系統(tǒng)算法中，利用加速度傳感器和磁阻傳感器的靜態(tài)特性和長時間穩(wěn)定性補償陀螺儀的誤差，使系統(tǒng)誤差迅速收斂，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，其中加速度傳感器主要補償俯仰角和橫滾角的誤差，磁阻傳感器主要補償航向角的誤差。該系統(tǒng)從各個器件的選型到軟件設計均充分考慮到鼠標易操作、高精度和高平滑性的問題，在保證鼠標小體積、低成本和實時性的前提下，實現(xiàn)了鼠標系統(tǒng)從運動數(shù)據(jù)的采集、處理、解算、映射、編碼、無線收發(fā)和控制電腦整個鼠標工作過程。 仿真數(shù)據(jù)和對比測試結果都表明：本文中提出的多傳感器信息融合算法、光標映射編碼等方法是有效的，而且基于這些算法設計的三軸無線空中鼠標具有較高的定位精度和平滑性。
[Abstract]:As one of the most important human-computer interactive devices, the mouse has the ability of quick, accurate and intuitive screen positioning and control, which facilitates the interaction between users and computers and enhances the functions of the system. Among them, the positioning mode and precision of mouse are important parameters of input equipment. Its positioning method and accuracy are closely related to the performance and combination of the measurement system used, and also directly affect the user's control experience. With the rapid development of microprocessor and MEMS (micro electromechanical system) technology, the wireless aerial mouse system is composed of acceleration sensor, gyroscope, magnetoresistive sensor, RF RF module and microprocessor. It has become the development trend of the new generation mouse after the photoelectric mouse. As a new input device, wireless aerial mouse can realize the function of mouse directly in space without any plane. The main task of this paper is to study and design a wireless aerial mouse based on MEMS technology, which can realize the small intelligence, low cost, high positioning accuracy and smoothness of wireless aerial mouse. In this paper, the circuit design and algorithm of uniaxial combination and biaxial wireless aerial mouse are improved greatly, and a novel three-axis gyroscope is proposed. Design and implementation of wireless aerial mouse for information fusion of three axis acceleration sensor and three axis magnetoresistive sensor. The whole wireless aerial mouse system is constructed by using acceleration sensor, gyroscope, magnetoresistive sensor STM32 microprocessor, wireless transceiver module, single chip microcomputer and USB interface. In the system algorithm, the static characteristics of acceleration sensor and magnetoresistive sensor and the long-time stability compensation gyroscope error are used to make the system error converge rapidly and realize the stable operation of the system. The acceleration sensor mainly compensates the error of pitch angle and roll angle, and the magnetoresistive sensor mainly compensates the error of heading angle. In this system, the problems of easy mouse operation, high precision and high smoothness are fully taken into account in the selection of each device and the software design. On the premise of ensuring the small volume, low cost and real time of mouse, the system realizes the collection of moving data from the mouse system. Processing, solving, mapping, coding, wireless transceiver and control of the computer's entire mouse working process. Simulation data and comparative test results show that the proposed multi-sensor information fusion algorithm, cursor mapping coding and other methods are effective. Moreover, the three-axis wireless air mouse designed based on these algorithms has high positioning accuracy and smoothness.
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TP334.2

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;產(chǎn)品世界[J];傳感器世界;2002年03期

2 石云波,劉俊,張文棟;MEMS中的封裝技術研究[J];微納電子技術;2003年Z1期

3 黃子倫;控制MEMS封裝成本的圓片規(guī)模封裝[J];電子與封裝;2003年06期

4 焦正,吳明紅;日本基于MEMS傳感器的研究進展[J];傳感器世界;2004年01期

5 金鈴;MEMS技術研究及應用[J];現(xiàn)代雷達;2004年12期

6 孟寶文;王全收;;System Four數(shù)字傳感器工作與測試原理分析[J];物探裝備;2007年S1期

7 李志堅;微電子機械系統(tǒng)(MEMS)發(fā)展展望[J];電子商務;1997年01期

8 邵雯雯,惠春,徐愛蘭;BST-MEMS移相器開關[J];電子元件與材料;2004年10期

9 趙繼德,李應良,馬傳龍;共面波導結構MEMS濾波器的設計[J];電子元件與材料;2005年02期

10 吳群,傅佳輝;MEMS射頻與微波應用技術新進展[J];電子器件;2001年04期

相關會議論文 前10條

1 陳新雋;劉曉平;戴若犁;劉昊揚;;多MEMS傳感器的嵌入式姿態(tài)測量系統(tǒng)設計[A];2011年機械電子學學術會議論文集[C];2011年

2 梁杰;李中華;;MEMS的微管道流動特征數(shù)值模擬研究[A];2003空氣動力學前沿研究論文集[C];2003年

3 于華男;張勇;馬小艷;;制導彈藥用MEMS慣性導航系統(tǒng)發(fā)展與關鍵技術綜述[A];微機電慣性技術的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢——慣性技術發(fā)展動態(tài)發(fā)展方向研討會文集[C];2011年

4 張玉祥;李華成;馬柳藝;;基于MEMS器件的交互筆運動跟蹤研究[A];第九屆全國信息獲取與處理學術會議論文集Ⅰ[C];2011年

5 胡星星;滕云田;;基于MEMS傳感器的小型智能化強震儀[A];中國地震學會第14次學術大會專題[C];2012年

6 李建飛;薛兵;張俊峰;朱小毅;王曉蕾;;應用于MEMS加速度計的小型恒溫系統(tǒng)的實現(xiàn)[A];中國地震學會第14次學術大會專題[C];2012年

7 張文明;孟光;;MEMS旋轉機械微轉子結構的材料選用研究[A];第9屆全國轉子動力學學術討論會ROTDYN'2010論文集[C];2010年

8 陳述官;黃軍輝;;MEMS傳感器在汽車電子上的應用研究與展望[A];教育部中南地區(qū)高等學校電子電氣基礎課教學研究會第二十屆學術年會會議論文集（下冊）[C];2010年

9 趙興海;杜亦佳;鄭英彬;陳穎慧;高楊;鮑景富;蘇偉;;D波段MEMS波導濾波器研究[A];2011年全國微波毫米波會議論文集（下冊）[C];2011年

10 林日樂;滿欣;周倩;李文蘊;謝佳維;張巧云;;石英MEMS陀螺[A];微機電慣性技術的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢——慣性技術發(fā)展動態(tài)發(fā)展方向研討會文集[C];2011年

相關重要報紙文章 前10條

1 ;測試會議聚焦MEMS[N];計算機世界;2003年

2 ;歐洲的MEMS工業(yè)[N];中國電子報;2002年

3 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所 焦繼偉;MEMS滿足未來移動通信需要[N];中國電子報;2004年

4 易人;MEMS:小角色的大未來[N];計算機世界;2003年

5 劉恕;微機電系統(tǒng)：從能看到能用[N];科技日報;2005年

6 ;Intel悄然推出手機MEMS模塊[N];計算機世界;2004年

7 本報記者 徐勐　通訊員 蘇媛;國家高新區(qū)MEMS研究院落戶淄博[N];淄博日報;2010年

8 ;傳感器熱衷于MEMS市場將加速整合[N];電子報;2008年

9 本報記者 馮健;磁傳感器：與MEMS結合拓展導航市場[N];中國電子報;2010年

10 記者 衛(wèi)新華;我市全面啟動MEMS研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作[N];重慶日報;2001年

相關博士學位論文 前10條

1 董良;MEMS集成室溫紅外探測器研究[D];清華大學;2004年

2 楊海波;多孔硅基MEMS非制冷紅外探測器微結構與工藝研究[D];天津大學;2010年

3 張正元;射頻微機械開關與放大器關鍵技術研究[D];重慶大學;2004年

4 王春田;MEMS數(shù)字檢波器采集系統(tǒng)技術研究[D];中國地質大學（北京）;2011年

5 杜廣濤;新型MEMS磁敏傳感器的研究[D];西南交通大學;2011年

6 王鵬;基于MEMS矢量水聽器陣列的聲目標定向定位技術研究[D];中北大學;2013年

7 王佩紅;基于MEMS技術的微型電磁式振動能量采集器的研究[D];上海交通大學;2010年

8 肖功利;MEMS金屬/電介質光子晶體的強透射特性研究[D];復旦大學;2009年

9 李莊;用于高場不對稱波形離子遷移譜儀的MEMS振簧式靜電計研究[D];中國科學技術大學;2010年

10 關樂;基于宏模型技術的MEMS系統(tǒng)級仿真研究[D];大連理工大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 周獲;基于MEMS技術的無線空中鼠標的研究[D];華僑大學;2013年

2 宿智娟;MEMS寬帶毫米波天線陣列研究[D];上海交通大學;2010年

3 付宇輝;基于MEMS航位推算系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學;2010年

4 曾昊騁;MEMS開關與頻率可重構天線的研究與設計[D];電子科技大學;2010年

5 華晨輝;MEMS超聲分離器的二維簡正模式的研究及實驗分析[D];電子科技大學;2010年

6 趙明銳;基于MEMS硅基底L波段微帶天線的研究與設計[D];電子科技大學;2010年

7 孟麗娜;基于MEMS的微驅動器研制及其特性研究[D];黑龍江大學;2005年

8 苑海靜;船用MEMS航姿測量系統(tǒng)算法研究與實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學;2010年

9 牛凱;4×4MEMS光開關陣列的設計與實驗研究[D];清華大學;2004年

10 趙磊;梳齒式MEMS光開關的分析與改進[D];西安電子科技大學;2010年

本文編號：1948577