1  引言

　　个人计算机早已走入千家万户。成为工作、生活不可或缺的组成部分。但种类繁多的计算机接13线。如电源线、显示器线、打印机电缆、网线、音箱线、鼠标线、键盘线以及各种各样的USB接口线，常常计算机的后面凌乱不堪。随着无线技术的迅速发展。计算机的各种附属设备也有无线化的趋势。其中典型的是无线键盘和无线鼠标。当前的大部分无线键盘采用红外技术实现键盘与计算机之间的通信。将其作用距离限制在2米以内。本文设计了一种以单片机为的、利用无线射频技术的无线键盘接口。可以有效克服红外接13元线键盘作用距离短的问题。

　　2  AVR单片机特点

　　AVR单片机吸取了PIC及8051等系列单片机的优点。同时在内部结构上还作了一些重大改进。其主要的优点如下：

　　（1）内嵌高质量的Flash程序存储器，可反复擦写，支持ISP和lAP，便于产品的调试、开发、生产、更新。内嵌长寿命的EEPROM，可长期保存关键数据。避免断电丢失。片内大容量的RAM不仪能满足一般场合的使用。同时也更有效的支持使用语言开发系统程序。

　　（2）高速度、低功耗。具有SLEEP（休眠）功能。AVR的一条指令执行速度可达50ns（20MHz）。而耗电则在luA～2.5mA间。AVR采用Harvard结构。以及流水线的预取指令功能，即对程序的读取和数据的操作使用不同的数据总线。因此。当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取出。这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行。

　　（3）外设丰富。AVR单片机包含的外设有12C、SPI、EEPROM、RTC、看门狗定时器、ADC、PWM和片内振荡器等。可以真正做到单片。

　　（4）抗干扰性好。有看门狗定时器m巾n安全保护，可防止程序走飞，提高产品的抗干扰能力。此外，电源抗干扰能也很强。

　　（5）高度保密。可多次烧写的Flash且具有多重密码保护锁定（LOCK）功能，因此可低价快速完成产品商品化，且可多次更改程序（产品升级），方便了系统调试。而且不必浪费IC或电路板。大大提高了产品质量及竞争力。

　　（6）驱动能力强。具有大电流10～20mA（输出电流）或40mA（吸电流）的特点，可直接驱动LED、SSR或继电器。

　　（7）低功耗。具有6种休眠功能，能够从低功耗模式迅速唤醒。

　　（8）超功能精简指令。具有32个通用工作寄存器（相当于8051中的32个累加器1。克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象。片内含有128-4K字节SRAM。可灵活使用指令运算，适合使用功能很强的C语言编程，易学、易写、易移植。

　　（9）中断向量丰富。有34个中断源。不同中断向量人13地址不一样。可快速响应中断。

　　（10）可靠性高。AVR单片机内部有电源上电启动计数器，当系统RESET复位上电后。利用内部的RC看门狗定时器，可延迟MCU正式开始读取指令执行程序的时间。这种延时启动的特性，可使MCU在系统电源、外部电路达到稳定后再正式开始执行程序。提高了系统工作的可靠性，同时也可节省外加的复位延时电路。此外。内置的电源上电复位（POR）和电源掉电检测（BOD）。也有效提高了单片机的可靠性。

　　3  总体设计

　　无线键盘的总体组成框图如图1所示。系统主要由一个常规的102键ps／2键盘，两个AVR单片机。一个433.92MHz的发射装置和一个433.92MHz的接收装置构成。其中AVR单片机选用的是ATmega32。

图1 无线键盘总体框图

　　由图可以看出，无线键盘主要由两部分组成：键盘端和计算机端。在键盘端，一片ATmega32单片机一头连接键盘。另一头连接着射频发射装置。键盘与单片机及单片机与射频发射装置之间的通信都通过单片机内置的UART接口来完成。在计算机端，另一片ATmega32单片机与射频接收装置及计算机相连。接收装置与单片机及单片机与计算机之间的通信同样是利用单片机内置的UART接口模块来完成。(更多关于单片机的应用方案，请查看维库技术资料网 https://www.dzsc.com/data)

　　4  硬件设计

　　4.1 计算机端电路

　　计算机端的硬件电路如图2所示。计算机通过6针微型标准接头与单片机相连，并为单片机和射频接收装置供电。时钟线与单片机PORTA 13的第5个引脚相连。数据线则与PORTA的第4个引脚相连。这些引脚设置为带上拉电阻的输入端口。以保证空闲时时钟线与数据线都能被拉到高电平。PORTA口的第7个引脚串接一个51011的电阻与时钟线相连。PORTA口的第6个引脚串接另一个51011的电阻与数据线相连。这样就可以分别用PORTA口的第7引脚和第6引脚将时钟线与数据线下拉到低电平。而不必将第5和第4引脚短接到地以避免端口引脚的烧毁。射频接收装置采用的是Radiotronix的RCR一433一RP产品。该设备接收从无线键盘发送过来的信息。然后将其通过单片机的RXD发送到单片机。

图2 计算机端硬件电路

　　4.2 键盘端电路

　　键盘端的硬件电路如图3所示。键盘通过6针微型标准插座与单片机连接。键盘数据线与单片机PORTD的第7个引脚相连。时钟线则与单片机的第17个引脚相连。也即是说时钟线连接的是单片机的外部中断1端口。时钟线信号出现下降沿时触发单片机的外部中断。键盘将l位数据发送到单片机。然后单片机通过UART的TxD引脚将这位数据发送到射频发射装置。发射装置采用的是Radiotronix公司的RCT-433-AS.该装置将从单片机接收的数据发送到计算机端。

图3 键盘端硬件电路

　　5  软件设计

　　5.1 计算机端软件

　　计算机端的单片机软件主要完成从UART口接收数据。数据以字节为单位发送。在每个字节数据之前，有一串值为0xAA的初始化字节流。这样接收装置可以自动调节增益以便更好地处理输入数据。在初始化的字节流后面是0xFF字节，这表明下一个字节将是有效的数据字节。由于单片机利用UART接口模块从接收装置处接收数据。因此要不断有规律地查询UART检查是否新接收到数据。单片机利用如图4所示的状态机对所接收的效据进行解码。

图4 单片机解码状态机

　　5.2 键盘端软件

　　键盘端单片机软件主要完成两项任务：一是从键盘读取数据：二是将数据发送到发射装置。当敲击键盘时。键盘首先要在时钟线上产生一个时钟信号。同时将数据送到数据线。一旦时钟信号变低，单片机响应中断，从数据线上读取1字节数据。为了充分利用接收装置的自动增益控制功能以更准确地读取数据。

　　在每个字节之前有11字节的值为0xAA的初始化字节流及l字节的0xFF。此外，还利用定时器2跟踪数据发送的时间。如果超过25毫秒数据还没有发送成功。那么单片机控制发射装置不断地循环发送0xAA，0xFF，0xAA，0xFF。这样接收。

　　6  结语

　　本文简单介绍了AVR单片机的主要特点。并以ATmega32单片机为设计了一个无线键盘接口。该接口主要由两个ATmega32单片机。一个射频发射装置和一个射频接收装置构成，给出了完整的硬件电路。并介绍了软件的基本工作过程。该接口与普通的ps／2键盘相连即构成一个无线键盘。这种无线键盘能有效克服普通红外无线键盘作用距离比较短的缺点。