[[alternative]]The study of 2.4GHz wireless touch mouse and its application

碩士[[abstract]]本論文主要探討2.4GHz與觸碰滑鼠之原理及其製作，在不改變現今機械式按鍵滑鼠產品使用習慣的前提下，整合電子及機構的特性，及增加客製化的功能，以提高產品的競爭力，此無線觸碰滑鼠之製作可由電子、機構及軟體方面進行探討。 在電子方面，可由微控制器(Microprocessor Control Unit，MCU) 整合CPU(Central Processing Unit，CPU)、射頻晶片、IO、memory等一些功能去探討以減少周邊零件數量、匹配及費用，提高CPU與射頻晶片的契合度、增加穩定性。 在機構方面，探討將現今之按壓結構改變為觸碰方式，如此可減少開模的費用及增加產品功能設計的靈活度。 而在軟體方面，利用演算法及功能的判斷，不僅可以替代傳統的滑鼠機械式按鍵，同時還可以增加客製化的功能。 此論文將針對硬體及軟體方面，對於2.4GHz無線滑鼠進行整合性設計及研究之探討。[[abstract]]In this thesis it is mainly to discuss the design principle and fabrication process of a 2.4 GHz wireless touch mouse from the consideration of not changing the familiar or got used way the user in using the current touch mouse; it integrates electronics and the characteristics of mechanism in the wireless touch mouse fabrication; it is not only increasing the customization features of the products but also improving the products competitiveness. In the electronics part it is by way of using microprocessor control unit (MCU) to integrate the functions of central processing unit (CPU), RF chip, IO, memory etc. so as to reduce the required number in the peripheral parts, in the matching requirement among parts and the incurring cost; and finally to improve the conformity between CPU and RF chips and to increase their stability. In the product mechanism it considers of how to change the product features from the current pressing mode into touch mode so as to decrease the product cost and to improve the product’s flexibility. In the software it utilizes algorithms and features decisions to replace the fabrication process of the conventional pressing mode mouse and then to improve the product’s flexibility. Overall in this thesis it will consider from the integration of software and hardware features to design a 2.4 GHz wireless touch mouse to replace the conventional press mode mouse.[[tableofcontents]]目錄 致謝 I 中文摘要 II ABSTRACT III 目錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.1.1 研究動機 1 1.1.2 研究目的 1 第二章 傳統滑鼠的發展與規格簡介 3 2.1 滑鼠發展歷史 3 2.2 系統架構 4 2.3 基本原理 5 2.3.1 跳頻技術(FHSS)及直接序列(DSSS)展頻技術 5 2.3.1.1 跳頻技術 (FHSS) 6 2.3.1.2 直接序列展頻技術 (DSSS) 6 2.3.1.3 避免衝突的技術 7 2.4 滾輪操作原理 9 2.4.1 鼠標Z軸滾輪編碼器工作原理 9 2.4.2 鼠標Z軸線路設計 10 第三章 觸碰滑鼠規格與設計 12 3.1 系統架構 12 3.2 觸碰感應的種類 13 3.2.1 電阻式 14 3.2.2 電容式 15 3.2.3 音波式 15 3.2.4 光學式 16 3.3 電容式觸控 17 3.3.1 電容式觸控原理 17 3.3.1.1 電容量變動的感測操作 17 3.3.1.2 弛張振盪 19 3.3.2 電容式觸控應用 19 3.3.3 電容式觸控介質 20 3.3.3.1 ITO Film 20 3.3.3.2 PCB Pad 22 3.3.4 PCB 電容量與外部觸發電容量對應關係 24 3.3.5 電容式觸控Layout Rule 26 3.3.6 電容式觸內部微控制器運算解析 28 3.3.7 感應度柱狀圖應用程式 30 3.3.8 資料量運算法及處理方式 32 3.3.8.1 數據穩定 33 3.3.8.2 數據發生突波 33 3.3.8.3 數據波動較為抖動 34 3.3.8.4 數據波動抖動嚴重 35 3.3.9 電容式觸碰的應用 38 第四章 RF設計 42 4.1 RF傳輸方式 42 4.2 調幅及解調變原理 43 4.3 跳頻機制 46 4.4 電路板設計 50 第五章 結論 53 參考文獻 54 圖目錄 圖 1.1 滑鼠內部組裝圖 2 圖 2.1 無線滑鼠內部方塊圖 4 圖 2.2 展頻技術方塊圖 5 圖 2.3 工作於2.4 GHz頻帶之頻道結構 7 圖 2.4 工作於2.4GHz ISM頻段無線系統的訊號比較 8 圖 2.5 Z軸滾輪編碼器線路設計 11 圖 3.1 無線滑鼠內部方塊圖 12 圖 3.2 電阻式結構圖 14 圖 3.3 電容式結構圖 15 圖 3.4 音波式手指按壓反射示意 16 圖 3.5 光學式手指按壓遮蔽示意 17 圖 3.6 無觸發時，電容感應情況 18 圖 3.7 手指按壓示意圖 18 圖 3.8 手指按壓對應電容示意圖 18 圖 3.9 手指接近時電容改變 19 圖 3.10 手指按壓示意圖 20 圖 3.11 ITO film 疊構圖 20 圖 3.12 PCB 疊構圖 22 圖 3.13 IC Size及PCB VIA相對位置 23 圖 3.14 電容疊構示意圖 24 圖 3.15 PCB及手指等效電容示意圖 25 圖 3.16 PCB 上層按鍵佈局 26 圖 3.17 PCB 上層按鍵間距定義 26 圖 3.18 PCB 下層線徑佈局 27 圖 3.19 PCB 下層X軸線徑補償 27 圖 3.20 PCB 下層Y軸線徑補償 28 圖 3.21 電容感應內部示意圖 29 圖 3.22 電容感應波形圖 29 圖 3.23 電容感應增量示意圖 30 圖 3.24 電容感應前應內部電容量示意圖 31 圖 3.25 電容感後應內部電容量示意圖 31 圖 3.26 容感應增量示意圖 33 圖 3.27 電容感應增量示意圖 33 圖 3.28 電容感應增量示意圖 34 圖 3.29 電容感應增量示意圖 35 圖 3.30 Gnd分割示意圖 36 圖 3.31 電源串聯輸入 36 圖 3.32 電源並聯輸入 36 圖 3.33 同步訊號示意圖 37 圖 3.34 模式切換按鍵 39 圖 3.35 左右鍵區域示意圖 39 圖 3.36 滾輪區域示意圖 40 圖 3.37 直式設計觸碰板 41 圖 3.38 橫式設計觸碰板 41 圖 4.1 RF 2.4GHZ 無線滑鼠傳輸方塊圖 42 圖 4.2 典型的天線示意圖 43 圖 4.3 調幅及解調變原理方塊圖 44 圖 4.4 頻率跳頻示意圖 46 圖 4.5 跳頻軌跡圖 48 圖 4.6 ASUS RT-N16 802.11n 路由器 49 圖 4.7 跳頻軌跡圖 49 圖 4.8 滑鼠內部疊構圖 50 圖 4.9 切割地示意圖 51 圖 4.10 割地示意圖 51 圖 4.11 樹狀輸入電源圖 52 表目錄 表 2.1 無線滑鼠內部動作波形表 10 表 3.1 觸碰感應的種類比較 13 表 3.2 觸控手勢定義 38 表 4.1 Channel data 表 46[[note]]學號: 700440158, 學年度: 10