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系統識別號 U0002-2406200810444700
中文論文名稱 一個無線3D滑鼠製作與研討
英文論文名稱 A study and implementation of wireless 3D mouse
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 鄭翔藝
研究生英文姓名 Hsiang-Yi Cheng
學號 795410207
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2008-06-04
論文頁數 53頁
口試委員 指導教授-汪柏
委員-郭更生
委員-洪文斌
中文關鍵字 加速度感測器  滑鼠  IEEE 802.15.4 
英文關鍵字 Accelerometer  Mouse  IEEE 802.15.4 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 滑鼠是一種很常見電腦輸入設備,使用它來移動螢幕上的游標進行操作,目前的滑鼠都必須要有一個參考平面供滑鼠操作,在某些場合上無法提供此環境供滑鼠操作,造成使用上受到限制。

加速度感測器具有在空間中測量加速度的能力,使用它感測操作滑鼠的動作,解決目前滑鼠需要參考平面的問題。IEEE 802.15.4是一種短距離、低傳輸率、低耗電的無線個人網路,本論文使用加速度感測器與IEEE 802.15.4實作3D無線滑鼠。

研究內容首先將對加速度感測器的特性進行分析,以瞭解加速度感測器在空間中運動的情形,並且分析出操作上之相關性。最後將實作出不需要提供桌面的環境下,也可以操縱滑鼠游標的裝置。
英文摘要 The mouse is a very common computer input devices. It used to move the cursor on the screen. At present, the mouse can not operate this environment in some places, must have a reference plane for the operation.

The accelerometer can detect acceleration in space. We use it to detect the mouse movements, and solve the problem of reference plane. In this paper, we used the IEEE 802.15.4 (The IEEE 802.15.4 is a short distance and low transmission rate and low-power wireless personal networking.) technique and the accelerometer to implement a wireless 3D mouse.

Our research methodology is the analysis of accelerometer character, and understood the movement in the space finds out relation between the accelerometer and the movement. Finally, we implement a wireless 3D mouse without a desktop environment.
論文目次 目 錄

目錄 ----------------------------------------I
圖目錄--------------------------------------IV
表目錄--------------------------------------VI
公式目錄-------------------------------------VII
第一章 緒論-------------------------------------1
1.1 研究動機及目的------------------------------1
1.2 研究內容-----------------------------------1
1.3 論文組織架構-------------------------------2
第二章 背景知識----------------------------------3
2.1 滑鼠動作原理簡介----------------------------3
2.1.1 滑鼠類型-------------------------------3
2.1.1.1 機械式滑鼠----------------------4
2.1.1.2 光學機械式滑鼠-------------------4
2.1.1.3 半光學式滑鼠---------------------5
2.1.1.4 光學式滑鼠----------------------5
2.1.1.5 雷射滑鼠------------------------6
2.1.2 滑鼠傳輸的介面-------------------------6
2.1.2.1 串列埠-------------------------6
2.1.2.2 PS/2--------------------------7
2.1.2.3 USB---------------------------7
2.1.2.4 紅外線-------------------------7
2.1.2.5 RF射頻-------------------------8
2.2 加速感測器簡介---------------------------8
2.3 無線個人網路簡介---------------------------11
2.3.1 IEEE 802.15.1與Bluetooth簡介--------11
2.3.2 IEEE 802.15.4與ZigBee簡介-----------13
第三章 系統架構---------------------------------15
3.1 系統實作平台介紹----------------------------15
3.2 程式發展環境--------------------------------18
3.2.1 整合開發環境-----------------------------18
3.2.2 視覺化圖形介面程式----------------------19
3.3 相關硬體簡介-------------------------------19
3.3.1 類比/數位裝置-------------------------19
3.3.2 加速度感測裝置-------------------------21
3.3.3 RF Modem------------------------------23
3.4 系統架構---------------------------------24
3.4.1 發射端設計說明-------------------------25
3.4.2 接收端設計說明-------------------------26
3.4.3 PC端測試視窗介面----------------------27
第四章 實驗的過程與結論-------------------------29
4.1 資料傳送延遲時間---------------------------29
4.2 加速度感測器輸出特性曲線------------------30
4.2.1 動態加速度輸出特性曲線---------------30
4.2.2 靜態加速度輸出特性曲線---------------34
4.3 實驗測試-------------------------------39
4.3.1信號的處理--------------------------39
4.3.2程式處理流程-------------------------41
4.3.3 滑鼠座標計算與方向判斷------------------43
4.3.4滑鼠的啟動與停止判斷----------------------44
4.3.5 實驗測試視窗----------------------------44
4.4 結論------------------------------------45
第五章 未來展望------------------------------47
參考文獻-----------------------------------48
附錄—英文論文---------------------------------49

圖 目 錄
圖2.1電容式加速度感測器結構圖----------------------10
圖2.2 加速度感測器測量方向示意圖------------------10
圖3.1 SRB實體圖---------------------------------15
圖3.2 SRB架構圖----------------------------------16
圖3.3 NRB實體圖----------------------------------16
圖3.4 NRB架構圖----------------------------------17
圖3.5 MC13213系統架構圖--------------------------18
圖3.6 靜態加速度示意圖-----------------------------23
圖3.7 系統架構圖----------------------------------25
圖3.8 SCI架構圖----------------------------------27
圖3.9 PC端測試視窗介面--------------------------28
圖4.1 +X軸 ±1.5G動態加速度ADC輸出資料-------31
圖4.2 -X軸 ±2G動態加速度ADC輸出資料-------31
圖4.3 -Y軸 ±4G動態加速度ADC輸出資料-------31
圖4.4 -Z軸 ±6G動態加速度ADC輸出資料-------32
圖4.5 +X軸 ±1.5G速度值--------------------33
圖4.6 -X軸 ±2G速度值--------------------33
圖4.7 -Y軸 ±4G速度值--------------------33
圖4.8 -Z軸 ±6G速度值--------------------34
圖4.9 +X軸 ±1.5G靜態加速度ADC輸出資料------34
圖4.10 -X軸 ±1.5G靜態加速度ADC輸出資料-------35
圖4.11 +Y軸 ±2G靜態加速度ADC輸出資料------35
圖4.12 +Z軸 ±4G靜態加速度ADC輸出資料------35
圖4.13 -Z軸 ±6G靜態加速度ADC輸出資料-------36
圖4.14 +X軸 ±1.5G地心引力示意圖--------------37
圖4.15 -X軸 ±1.5G地心引力示意圖--------------37
圖4.16 +Y軸 ±2G地心引力示意圖---------------37
圖4.17 +Z軸 ±4G地心引力示意圖---------------38
圖4.18 -Z軸 ±6G地心引力示意圖---------------38
圖4.19 +X軸 ±2G快速移動經過平均數處理-------40
圖4.20 +X軸 ±2G緩慢移動經過平均數處理-------40
圖4.21 +X軸 ±2G保持靜止經過平均數處理-------40
圖4.22動態加速度狀態定義圖1------------------41
圖4.23動態加速度狀態定義圖2------------------41
圖4.24狀態機--------------------------------42
圖4.25 G-Mouse測試視窗-----------------------45

表 目 錄
表3.1 加速度靈敏度與輸出電壓的對應表----------------21
表4.1程式執行時間---------------------------------29

公 式 目 錄
公式2.1-------------------------------------------9
公式3.1-----------------------------------------20
公式3.2-----------------------------------------21
公式3.3-----------------------------------------22
公式4.1-----------------------------------------43



參考文獻 參考文獻
[1]http://en.wikipedia.org/wiki/Computer_mouse
[2]http://www.runpc.com.tw/pdf/158/R158D07.pdf
[3]http://www.mousetrak.com/rs232mousespec.htm
[4]http://www.computer-engineering.org/ps2mouse/
[5]http://en.wikipedia.org/wiki/USB
[6]http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared
[7]http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E9%BC%A0%E6%A0%87&variant=zh-tw
[8] Freescale Semiconductor Inc., 「Technical Data MMA7260Q」, Rev3 04/2006
[9]金純、許光辰、孫睿, ”藍牙技術”, 五南出版社, p1-8~10,2002
[10]蘇慶輝、蘇慶宏, ”藍牙技術解說”, 全華科技圖書, p1-9~10,2001
[11] http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html
[12] Jin-Shyan Lee, A Survey on ZigBee Technology in Specifications and Test Programs, 第119期, 電腦與通訊
[13] Freescale Semiconductor Inc., 「13213 Evaluation Kits User’s Guide」, Rev1.0 9/2006
[14] Freescale, Inc. 「MC132xRM」, 10/2006 Rev. 1.1
[15] http://en.wikipedia.org/wiki/Successive_Approximation_ADC
[16] http://en.wikipedia.org/wiki/Acceleration
[17] Freescale Semiconductor Inc., 「Simple Media Access Controller (SMAC) User’s Guide」, Rev1.4 10/2006
[18] http://www.gct.ntou.edu.tw/Lab/aiwww/neural.html
論文使用權限
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