目前广泛使用的无线鼠标通常采用电池供电，定期更换电池给用户带来不便。本文设计了一种无接触供电CPT(Contact-less Power Transfer)的无线鼠标电路，如图1所示。

　无接触供电电路包括无接触电能发射电路和无接触电能接收电路两部分。无接触电能发射电路采用USB供电，电压为5 V，通过自激振荡电路产生约138 kHz的高频振荡电流；无接触电能接收电路采用感应耦合方式获取电能。鼠标垫内置无接触耦合原边载流线圈L31，无线鼠标内置副边载流线圈L32。L32采用无接触感应耦合方式获取电能，由MC34063集成稳压芯片构成BUCK稳压电路，负载电压为3.3 V。由于采用无接触供电，因此不需要电池。
　无线鼠标用无线模块nRF24E1构成信号发射和接收电路，该电路除具备有线鼠标全部功能外，还可以离开电脑远距离灵活操纵鼠标。无线鼠标信号接收电路采用USB与电脑连接，不占用电脑的无线传输网络通道。
　无线信号发射电路和无接触电能接收电路集中安装在一个印刷线路板上。无线信号接收电路和无接触电能发射电路可以根据需要安装在不同的印刷线路板上。其中无线信号接收电路可安装在电脑附近，无接触电能发射电路可根据安装位置的不同选择由电脑供电或是单独采用5 V电源供电。

1 无接触供电电路工作原理
　 图2为无接触供电电路原理图。分裂电感L21、L22和功率开关管Q1、Q2构成自激式推挽式变换器电路，每一个开关管的控制电压分别取自另外一个开关管的两端电压[1]。

　理想状态下，两个开关管的参数相同。初始时刻，开关管Q1、Q2都在关断状态。当电路接通时，电源电压同时作用于开关管的控制端，使它们同时导通。由于实际电路元件参数并不完全相同，使得两个开关管两端的电压不相等。通过正反馈，其中一个开关管完全关断，另一个开关管导通。随着谐振电容C3两端电压的改变，两个开关管在电压过零时交替导通和断开，系统自动运行在ZVS模式下。
L31、L32组成无接触耦合变压器，其中C3、C4为原、副边补偿电容，原边电源、原边变换器和原边载流线圈L31属于固定不动部分；副边感应线圈、副边变换器和负载为可移动部分。原、副边之间不存在电气连接。
　D1、D2和C5、C6构成倍压整流电路，经L4、C7滤波后由稳压芯片MC34063构成BUCK稳压电路。
　通过数学建模及PSpice软件仿真,得到无接触电能传输设计方案，限于篇幅该部分从略。
2 无线鼠标信号发射和接收电路工作原理
2.1 无线鼠标信号发射电路工作原理
　无线鼠标信号发射电路如图3所示。该电路由无线传输模块nRF24E1、25LC320、ADNS5030及其他外围电路组成。电源由无接触电能接收电路提供，为了减少能量消耗，供电电压定为3.1 V。

无线传输模块nRF24E1同时具有发射和接收功能，通过软件设定决定具体用于发射或是接收[2]。其通信频率为2.4 GHz，晶振频率为16 M， P07和P06为两路按键输入，分别为右键RSWITCH、左键LSWITCH和中键，中键与MOSI复用。MOSI为主机输出，从机数据输入，其中主机为单片机，从机为ADNS5030；SI为串行数据输入；MISO为主机输入，从机数据输出，复位期间为高电平。
　25LC320是一种E2PROM存储芯片,用于给无线传输模块nRF24E1内置的51单片机内核提供外接程序存储器。电路中25LC320采用贴片式封装，程序采用在线编程方式。
　ADNS5030是一种鼠标光电信号检测芯片，上电后由XY-LED端口发出闪烁的光信号，通过内置的CCD感光芯片检测鼠标前、后、左、右方向的移动信息。在鼠标移动时电平时序不同，无线传输模块nRF24E1根据电平时序状态判断转动方向[3]。
　在整个电路调试过程中，鼠标移动和滚轮移动较难实现，本文介绍滚轮识别设计算法。
　滚轮转动识别电路由发光二极管D2和光敏三极管Q1、Q2组成。滚轮安装在发光二极管D2和光敏三极管Q1、Q2之间，当滚轮上的辐条挡住光线时，光敏三极管Q1、Q2为低电平，否则为高电平。由于光敏三极管Q1、Q2在滚轮转动时电平时序不同，无线传输模块nRF24E1可根据电平时序状态判断是前向转动还是后向转动。
　电路的程序流程图如图4所示。

2.2 无线鼠标信号接收电路工作原理
　无线鼠标信号接收电路如图5所示。该电路由无线传输模块nRF24E1、外部存储芯片25LC320、鼠标专用通信芯片HT82M98A、USB端口及其他外围电路组成。

　由USB端口为HT82M98A提供5 V的电源,无线鼠标信号接收电路中，其他芯片使用的电源由HT82M98A自带的电压输出端口V33O提供，供电电压为3.3 V。无线传输模块接收到发射模块传来的移动信息后由I/O口传递到HT82M98A，HT82M98A再将数据传送到电脑的USB口。HT82M98A的端口USBD+/CLK连接USB数据正端；USBD-/DATA连接USB数据负端。
　X1、X2表示鼠标前后移动时(X方向）图像的数据；Y1、Y2表示鼠标左右移动时(Y方向）图像的数据。
　Z1、Z2表示鼠标中间滚轮转动的信号数据；M、R、L表示鼠标的左、中、右键按下时的数据；OSC1、OSC2外接6 MHz晶振；RESET表示复位输入端，启动时硬件自动复位。
　无线鼠标信号接收电路的程序流程图如图6所示。在流程图中，先判断鼠标前后左右移动时状态机X、Y方向的移动信息，再判断鼠标中间滚轮转动时状态机Z方向的移动信息。

3 实验结果与结论
设计输入电压Uin=5 V，Uo=3.1 V的无接触供电电路，实验波形如图7所示。负载为无线鼠标电路，测试负载范围为60 mW～273 mW。满输出负载为91 mA，273 mW，电路效率为52%，工作频率fs=138 kHz。经理论分析，该电路带负载能力最大可达到350 mW。

无线鼠标用无线模块nRF24E1构成信号发射和接收电路，可离电脑较远距离灵活操纵鼠标。无线鼠标信号接收电路采用USB与电脑连接，不占用电脑的无线传输网络通道。通过电脑控制面板内的自动安装驱动程序功能，可一次完成鼠标驱动的安装。实验证明电路可行。
参考文献
[1] 孙跃，王智慧，戴欣,等.非接触电能传输系统的频率稳定性研究[J].电工技术学报,2005，20(11):56-59.
[2] CHAN E， LUI D. High data rate wireless USB optical mouse solution using the MC68HC908QY4 and MC68HC- 908JB12s[Ｍ].Motorola，Hong Kong，Report No. DRM055/D. January 2004.
[3] HU A P，HUSSMANN S，Improved power flow control for contact-less moving sensor applications[M]. IEEE Power Electronics Letters，2004. (收稿日期：2011-01-17)