太陽(yáng)能充電無(wú)線鼠標(biāo)設(shè)計(jì)

相對(duì)于傳統(tǒng)的有線鼠標(biāo)，沒有束縛的無(wú)線鼠標(biāo)成為了越來(lái)越多人買鼠標(biāo)的選擇，更加簡(jiǎn)便的操控為用戶帶來(lái)舒適的體驗(yàn)。也隨著能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題日漸引起人們的重視，使用太陽(yáng)能作為電源供電沒有污染之余覆蓋率高，在我們?nèi)粘Ｉ钪?，基本都處在太?yáng)的照射下，這就提供了源源不斷的能源。

本文以太陽(yáng)能電池板作為內(nèi)部供能，將鋰電池作為內(nèi)部?jī)?chǔ)能元件，對(duì)鋰電池可以反復(fù)充電使用，減少了更換電池的費(fèi)用以及遺棄之后會(huì)出現(xiàn)的重金屬污染，并以最簡(jiǎn)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)將太陽(yáng)能充電技術(shù)、電量顯示、過(guò)充保護(hù)以集成在無(wú)線鼠標(biāo)上，從而很好的利用了太陽(yáng)能，設(shè)計(jì)方向符合現(xiàn)在倡導(dǎo)的節(jié)能理念。

一、無(wú)線鼠標(biāo)硬件電路設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能無(wú)線充電的硬件電路由太陽(yáng)能電池板、電源管理電路、鋰電池、穩(wěn)壓電路、鼠標(biāo)和基于單片機(jī)控制的顯示電路組成，如圖1所示。

（一）太陽(yáng)能板選擇：選用5V2W的單晶硅太陽(yáng)能PET電池板。工作電流為400MA，這么大的工作電流能保證即使在光照不是很充足的情況下依然會(huì)有比較不錯(cuò)的充電效果。

（二）鋰電池選擇：電池部分采用4.2V1000MAH的鋰電池，大容量提供穩(wěn)定的續(xù)航能力，通過(guò)升壓電路可以輸出穩(wěn)定的電壓給控制芯片和顯示屏使用。鋰電池又是可以循環(huán)利用的，符合使用綠色能源，減少?gòu)U棄電池污染的理念。

（三）電源管理芯片的選擇：電源管理電路的芯片采用TP4056。TP4056是一款完整的單節(jié)鋰離子電池采用的恒定電壓線性充電器。

其底部帶有散熱片的SOP8封裝與較少的外部元件數(shù)目使得TP4056成為便攜式應(yīng)用的理想選擇，同時(shí)TP4056還可以適合USB電源和適配電源工作。由于采用了內(nèi)部PMOSFET架構(gòu)，加上防倒沖電路，所以不需要外部隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或者高溫環(huán)境下對(duì)芯片加以限制。充電電壓固定在4.2V，而充電電流可通過(guò)一個(gè)電阻器進(jìn)行外部設(shè)置。

（四）穩(wěn)壓電路的選擇：穩(wěn)壓電路采用5V穩(wěn)壓模塊電路，這樣可以使電池提供低電壓穩(wěn)壓到5V后輸出給單片機(jī)和顯示屏工作。同時(shí)一部分電源經(jīng)過(guò)AMS1117穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后，輸出1.5V的電源給鼠標(biāo)使用。

（五）單片機(jī)的選擇：在太陽(yáng)能充電無(wú)線鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)中，采用STC12C5204AD芯片作為微控制器。STC12C5204AD是一款低功耗高性能的芯片，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的51單片機(jī)，功能強(qiáng)大，易于開發(fā)且資源豐富。

STC12C5204AD單片機(jī)管腳如圖2所示。其中20腳是電源管腳，接到穩(wěn)壓電路輸出的5V電壓，10腳是接地管腳。1腳是復(fù)位管腳，用于系統(tǒng)復(fù)位功能。4腳和5腳是外接晶振管腳，用來(lái)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)和顯示屏工作。8腳和9腳是定時(shí)器中斷管腳，本設(shè)計(jì)用這兩個(gè)管腳來(lái)檢測(cè)電源管理芯片的電平狀態(tài)，以判斷系統(tǒng)是否正在充電或者是充滿電了。11～15管腳是AD轉(zhuǎn)換管腳，這里用這5個(gè)I/O口來(lái)控制顯示屏顯示系統(tǒng)處于什么樣的狀。

（六）顯示屏的選擇：顯示屏選用66×102像素點(diǎn)陣的ST7585。ST7585具有體積小，便于驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，ST7585是一個(gè)用于圖形點(diǎn)陣液晶顯示的LCD。它包含66×102個(gè)像素和常用的驅(qū)動(dòng)電路。該芯片直接連接到處理器，只需要5個(gè)I/O口控制。

ST7585第一管腳是接地管腳，2腳和3腳都是電源管腳，分別可以接5V和3.3V電壓驅(qū)動(dòng)顯示屏，本設(shè)計(jì)采用的是5V電壓供電，所以把2腳接到電路中去，3腳放空，5腳是顯示屏復(fù)位管腳，上升沿工作，用于顯示屏初始化，6腳SCL管腳和9腳SDA管腳構(gòu)成I2C總線接口，7腳和8腳是顯示屏的讀寫管腳。本設(shè)計(jì)用單片機(jī)P11～P15管腳來(lái)控制顯示屏工作，顯示電池電量以及充電狀態(tài)。

（七）鼠標(biāo)的選擇：電腦外設(shè)發(fā)展到現(xiàn)在，大多都往著無(wú)線、節(jié)能和更有效率的方向發(fā)展。鼠標(biāo)的靈敏度也越來(lái)越高，功能也更加的多樣化，有長(zhǎng)時(shí)間不使用會(huì)自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式和手動(dòng)調(diào)節(jié)合適的DPI這些功能?？紤]到現(xiàn)在市面上的無(wú)線鼠標(biāo)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，本著簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)難度，減少開發(fā)時(shí)間的原因考慮，本方案采用了市面上方便購(gòu)買的使用單節(jié)干電池供電的無(wú)線鼠標(biāo)成品，通過(guò)改造其電源部分，為鼠標(biāo)加上可以進(jìn)行太陽(yáng)能充電的功能。

二、太陽(yáng)能充電鼠標(biāo)單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)的軟件程序設(shè)計(jì)主要完成以下工作。

（一）初始化：系統(tǒng)啟動(dòng)之后，開始初始化，初始化內(nèi)容包括：（1）定時(shí)器的初始化，開啟中斷標(biāo)志，定時(shí)器0工作方式為方式1，方便準(zhǔn)確檢測(cè)電源管理芯片的電平狀態(tài)，以判斷系統(tǒng)是否正在充電或者是充滿電。（2）串口初始化，波特率設(shè)置為晶振頻率11.0592M，方便用來(lái)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)和顯示屏工作。

（二）通過(guò)檢測(cè)電源管理芯片判斷太陽(yáng)能板是否給鋰電池充電：當(dāng)輸入電壓大于電源低電壓檢測(cè)閥值和芯片使能輸入端接高電平時(shí)，TP4056開始對(duì)電池充電，CHRG管腳輸出低電平，表示充電正在進(jìn)行。

（1）如果電池電壓低于3V，充電芯片用小電流對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電。（2）當(dāng)電池電壓超過(guò)3V時(shí)，充電芯片采用恒流模式對(duì)電池充電，充電電流由PROG管腳和GND管腳之間的電阻RPROG確定。（3）當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí)，充電電流逐漸減小，芯片進(jìn)入恒壓充電模式。當(dāng)充電電流減小到充電結(jié)束閥值時(shí)，充電周期結(jié)束，CHRG端輸出高阻態(tài)，STDBY端輸出低電位。

（三）實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前電池的電量：當(dāng)單片機(jī)通過(guò)串口與ST7585進(jìn)行通信，結(jié)合定時(shí)中斷對(duì)電池電壓的采樣，會(huì)在ST7585上顯示當(dāng)前0-100%的電量值。從而再次檢測(cè)電源管理芯片判斷太陽(yáng)能板是否給鋰電池充電，如此循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能給無(wú)線鼠標(biāo)的鋰電池充電。

總結(jié)

通過(guò)總體設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和軟硬件測(cè)試，最終完成了基于太陽(yáng)能充電無(wú)線鼠標(biāo)的設(shè)計(jì)，針對(duì)太陽(yáng)能是一種新型的綠色能源，其廣泛存在于生活中的每個(gè)角落，利用太陽(yáng)能作為鼠標(biāo)充電電源以代替干電池供電，具有環(huán)保節(jié)能的意義。

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