三维鼠标的设计及其在虚拟现实中的应用

论文摘要

本文讨论了一种三维鼠标的设计问题,并且将鼠标的三维操作和虚拟环境进一步结合起来。目标是实现用鼠标的三维操作以代替传统的二维操作,使光标可以沿屏幕纵深方向运动,为三维交互操作建立可以漫游的场景。本文首先是讨论了一个基于STM32的三维鼠标实现方案。该系统采用STM32作为控制芯片,通过对加速度计ADXL345的数据采集获得X,Y,Z方向的加速度值,并将加速度值转化为三维鼠标的空间位置的变化,并通过USB接口传递给PC机,利用Windows操作系统的鼠标驱动程序实现三维鼠标的功能。论文重点阐述了各功能模块的硬件设计,包括信号采集模块、最小系统、USB模块、电源模块和JTAG测试模块。同时说明了各个模块实现的过程,包括硬件电路图和PCB版图的绘制,完成整体的硬件制作并测试。在软件设计方面则详细介绍了如何通过编程实现在I2C模式下STM32对加速度计ADXL345的控制及数据读取,以及如何使用MFC建立三维鼠标移动模拟界面,并使用USB驱动以实现STM32与PC之间的通信。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的内容
• 第二章 三维鼠标的基本结构及硬件设计
• 2.1 三维鼠标设计与虚拟现实应用的总体框架
• 2.2 单片机最小系统和信号采集模块硬件电路设计
• 2.2.1 EK-STM32F/PS 开发板简介
• 2.2.2 STM32 简介
• 2.2.3 单片机最小系统硬件电路设计
• 2.3 加速度计模块的设计
• 2.3.1 加速度传感器的选择
• 2.3.2 加速度计ADXL345 功能简介
• 2.3.3 加速度计模块硬件电路设计
• 2.4 电源模块的设计
• 2.5 USB 的设计
• 2C 通信模式介绍'>2.6 I²C 通信模式介绍
• 2.7 JTAG 测试模块
• 第三章 三维鼠标的软件设计
• 2C 接口通信模块'>3.1 I²C 接口通信模块
• 3.2 数据采集与处理电路软件设计
• 3.2.1 IAR EWARM 开发环境概述
• 3.2.2 数据采集与处理
• 3.3 USB 通信模块
• 3.3.1 USB 固件程序的设计
• 3.3.2 USB 固件程序的实现过程
• 第四章 鼠标移动模拟界面的实现
• 4.1 开发平台的选择
• 4.2 数据结构
• 4.3 图形的显示
• 4.4 鼠标的移动
• 4.5 鼠标中键滚动
• 第五章 系统的调试
• 5.1 系统调试
• 5.2 硬件调试
• 5.3 软件调试
• 5.4 总体调试
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间公开发表的学术论文
• 致谢