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51单片机与PS2鼠标通信教程及代码.doc
学习 51 单片机与 PS2 鼠标程序 滚轮识别，显示 3D 坐标
简介：PS2 鼠标，具有滚轮识别，LCD1602 显示 3D 坐标，有 LED 指示灯，等等~~~~~~其
实发现学起来也很简单。
由于在网上找不到 51 单片机可以识别鼠标带滚轮的完整可用程序，也就是 3D，X，Y，
Z；轴功能的程序，笔者花了很长时间尝试，终于整出来了，特拿出来与所有单片机菜鸟
分享。
第一步：
1 PS/2 接口和协议
1.1 接口的物理特性
PS/2 接口和协议简介
PS/2 接口用于许多现代的鼠标和键盘,由 IBM 最初开发和使用｡物理上的 PS/2 接口有两种类型的连
接器:5 脚的 DIN 和 6 脚的 mini-DIN｡图 1 就是两种连接器的引脚定义｡使用中,主机提供+5V 电源给鼠标,鼠
标的地连接到主机电源地上｡
1.2 接口协议原理
PS/2 鼠标接口采用一种双向同步串行协议｡即每在时钟线上发一个脉冲,就在数据线上发送一位数
据｡在相互传输中,主机拥有总线控制权,即它可以在任何时候抑制鼠标的发送｡方法是把时钟线一直拉低,
鼠标就不能产生时钟信号和发送数据｡在两个方向的传输中,时钟信号都是由鼠标产生,即主机不产生通信
时钟信号｡
如果主机要发送数据,它必须控制鼠标产生时钟信号｡方法如下:主机首先下拉时钟线至少 100μs
抑制通信,然后再下拉数据线,最后释放时钟线｡通过这一时序控制鼠标产生时钟信号｡当鼠标检测到这个时
序状态,会在 10ms 内产生时钟信号｡如图 3 中 A 时序段｡主机和鼠标之间,传输数据帧的时序如图 2､图 3 所
示｡2.2 数据包结构在主机程序中,利用每个数据位的时钟脉冲触发中断,在中断例程中实现数据位的判断
和接收｡在实验过程中,通过合适的编程,能够正确控制并接收鼠标数据｡但该方案有一点不足,由于每个
CLOCK 都要产生一次中断,中断频繁,需要耗用大量的主机资源｡
2 PS/2 鼠标的工作模式和协议数据包格式
2.1 PS/2 鼠标的四种工作模式
PS/2 鼠标的四种工作模式是:Reset 模式,当鼠标上电或主机发复位命令 0xFF 给它时进入这种模
式;Stream 模式鼠标的默认模式,当鼠标上电或复位完成后,自动进入此模式,鼠标基本上以此模式工
作;Remote 模式,只有在主机发送了模式设置命令 0xF0 后,鼠标才进入这种模式;Wrap 模式,这种模式只用
于测试鼠标与主机连接是否正确｡
PS/2 鼠标在工作过程中,会及时把它的状态数据发送给主机｡发送的数据包格式如表 1 所示｡
Byte1 中的 Bit0､Bit1､Bit2 分别表示左､右､中键的状态,状态值 0 表示释放,1 表示按下｡Byte2 和 Byte3
分别表示 X 轴和 Y 轴方向的移动计量值,是二进制补码值｡Byte4 的低四位表示滚轮的移动计量值,也是二进
制补码值,高四位作为扩展符号位｡这种数据包由带滚轮的三键三维鼠标产生｡若是不带滚轮的三键鼠标,产
生的数据包没有 Byte4 其余的相同｡
第二步：
11.3 PS/2 鼠标原理
目前最常见的鼠标有 PS/2 鼠标和 USB 鼠标。本章介绍 PS/2 鼠标。PS/2 鼠标有 4 种工作模式，
具体如下：
（1）复位模式。当上电后或接收到复位命令 FF 后鼠标即处于此模式。鼠标进行自检和初始化，
再向主机发送 0xFA，0xAA 和 0x00，一些参数将恢复到默认值，即采样率为 100sample/s 非自动流速、
流模式、分辨率为 4 计数/mm、禁止状态。
（2）流模式。如果有按键或滚轮动作，即向系统发送信息，最大发送速率就是可编程的采样率。
（3）遥控模式。只有主机发送了模式设置指令 0xF0 后，鼠标才进入这种模式。
（4）这种模式只用于检测鼠标与主机是否连接正确，在该模式下鼠标收到什么就返回什么，除
非收到退出卷绕指令 0xEC 或复位指令 0xFF。
流模式是默认模式。大多数应用系统使用流模式，鼠标的任何动作都会报告给主机。也可以使用
遥控模式，主机使用 0xEB 命令请求数据，鼠标进行应答。
标准的 PS/2 协议数据格式为 3 字节，如表 11-4 所示。鼠标的按键和滚动信息都采用这种格式汇
报给主机。
Y
表 11-4 标准的 PS/2 协议数据格式
Y
Sig
n
Overflo
w
Overflo
w
X
1
X
Sig
n
X movement
Y movement
Middl
e
Butto
n
Right
Butto
n
Left
Butto
n
标准鼠标指支持左右移动和三个鼠标键。微软智能鼠标支持滚轮。当主机向鼠标发送魔幻序列 0xF3
0xC8 0xF3 0x64 0xF3 0x50 后，鼠标进入滚轮模式。此时读取鼠标 ID 返回 0x03。此后通信过程使用如
表 11-5 所示的 4 字节协议。
表 11-5 字节的 PS/2 协议数据格式
Y
Sig
Overflo
Overflo
Y
X
X
Sig
1
Middl
e
Right
Butto
Left
Butto
w
w
n
n
X movement
Y movement
ZH movement
其中 ZH 和 ZL 都采用二进制补码表示，范围为-8～7。
Butto
n
n
n
ZL movement
此外，鼠标还有只能 IE 鼠标和台风（Typhoon）鼠标，通信协议与上述还有不同。目前最常见的
鼠标就是这两种。
主机和鼠标之间的通信命令有很多。主机向鼠标发出的每一个字节和命令鼠标都必须采用 0xFA
应答，但是重传命令 0xFE 除外。如果鼠标接收的命令或数据是错误的，鼠标发送 0xFE 表示 NACK，
如果下一个字节重复错误，鼠标使用 0xFC 表示连续错误。
0xD0 表示读扩展 ID，可最长达 256 字节。
0xD1～0xDF 是提供商特定命令，如 0xD1 是 Logitech PS/2++命令。
0xE1 表示读取第二个 ID。
0xE2 表示 IBM TrackPoint。
0xE6 表示设置鼠标比例为原始比例 1:1，即 X movement 和 Y movement 都以原始值发送。
0xE7 表示设置鼠标比例为原始比例 2:1，即如果 X movement 或 Y movement 大于等于 6，则乘以
2 后发送；如果小于 6，则 0，1，2，3，4，5 分别被放大到 0，1，1，3，6，9。
0xEA 表示设置鼠标到流模式。
0xEB 表示读取鼠标数据，即读取一个 3 字节或 4 字节的包。
0xEC 清除卷绕模式。
0xEE 表示设置鼠标到卷绕模式。
0xF0 表示设置鼠标到遥控模式。
0xF2 表示读取鼠标 ID。
0xF3 表示设置鼠标采样率。
0xF4 表示设置鼠标使能。
0xF5 表示设置鼠标停止。
0xF6 表示设置鼠标到默认值。
0xFE 表示请求重新发送。
0xFF 表示复位。
鼠标还有一些其他的更加复杂的命令，读者可参考有关文献。
第三步：
/********************** XXXX.C 部分*********************/
#include
#include"mouse.h"
#include"LCD1602_4.h"
#include"DELAY52.h"
sbit beep=P3^7;
void main()
{
LCD1602_Init();//初始化液晶 1602
CLEARSCREEN;//清屏
Init_mouse();
delayms(500);
num(0,2,mouse_byte);//x 坐标值
delayms(500);
host_to_mouse(0xf3);
num(0,2,mouse_byte);
num(0,10,1);
delayms(500);
delay10us(1);
host_to_mouse(0xc8);
num(0,2,mouse_byte);
num(0,10,2);
delayms(500);
delay10us(1);
host_to_mouse(0xf3);
num(0,2,mouse_byte);
num(0,10,3);
delayms(500);
host_to_mouse(0x64);
num(0,2,mouse_byte);
num(0,10,4);
delayms(500);
host_to_mouse(0xf3);
num(0,2,mouse_byte);
num(0,10,5);
delayms(500);
host_to_mouse(0x50);
num(0,2,mouse_byte);
num(0,10,6);
delayms(50);
delay10us(1);
host_to_mouse(0xf2);
num(0,2,mouse_byte);
num(0,10,7);
delayms(50);
if(mouse_byte==0x03)
{
LCD1602_write_string(0,0,"OK");
delayms(500);
}
else
{LCD1602_write_string(0,0,"DE");
delayms(500);}
delayms(500);
while(1)
{
led=1;
CLEARSCREEN;//清屏
LCD1602_write_string(0,0,"x:");
num(0,2,move_x);//x 坐标值
LCD1602_write_string(0,8,"y:");
num(0,10,move_y);//y 坐标值
LCD1602_write_string(1,8,"z:");
num(1,10,move_z);//y 坐标值
if(mouse_data[0]&0x01)//如果点下左键
{
beep=0;
LCD1602_write_string(1,0,"left");
}
else if(mouse_data[0]&0x02)//如果点下右键
{
beep=0;
LCD1602_write_string(1,0,"right");
}
else if(mouse_data[0]&0x04)//如果点下中键
{
beep=0;
LCD1602_write_string(1,0,"middle");
}
else
{
beep=1;
LCD1602_write_string(1,0,"nothing");
}
delayms(50);
}
}
/********************XXX.H 文件部分**********************/
#ifndef MOUSE_H
#define MOUSE_H
#include"DELAY52.h"
#include"LCD1602_4.h"
#define delay10 {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}
#define delay100 {delay10 delay10 delay10 delay10 delay10 delay10 delay10 delay10 delay10 delay10;}
sbit mouse_SDA=P3^4;//数据线 P3_5 计数器 0 输入端口
sbit mouse_CLK=P3^3;//时钟线 P3_3 外部中断 1 输入端口
sbit led=P3^6;
bit pp=0;
bit ACK=0;
uchar recv=0;
uchar bdata mouse_byte; //接收字节 bdata-->可寻址的片内 RAM
sbit mouse_byte_bit0=mouse_byte^0;//mouse_byte 第 0 位
sbit mouse_byte_bit1=mouse_byte^1;//mouse_byte 第 1 位
sbit mouse_byte_bit2=mouse_byte^2;//mouse_byte 第 2 位
sbit mouse_byte_bit3=mouse_byte^3;//mouse_byte 第 3 位
sbit mouse_byte_bit4=mouse_byte^4;//mouse_byte 第 4 位
sbit mouse_byte_bit5=mouse_byte^5;//mouse_byte 第 5 位
sbit mouse_byte_bit6=mouse_byte^6;//mouse_byte 第 6 位
sbit mouse_byte_bit7=mouse_byte^7;//mouse_byte 第 7 位
uchar bdata mouse_fuction;//功能信息字节
uchar mouse_buffer[11];//接收位数据缓冲区
uchar mouse_buffer_bit=0;//mouse_buffer[mouse_buffer_bit]
uchar mouse_data[4];//接收鼠标数据缓冲区,分别存放:功能信息字节,x 位移量,y 位移量
uchar mouse_data_bit=0;//mouse_data[mouse_data_bit]
uint move_x=10000;//存放横坐标
uint move_y=10000;//存放纵坐标
uchar move_z=0;
void Init_mouse(void)
{
//中断触发方式 0
//
//开放中断
TCON=0x00;
EA=1;
EX1=1;//允许外部中断 1
// ET0=0x01;//允许全局中断，允许设定时器/计数器 0 溢出中断 开定时器中断 0
PX1=1;//设置中断优先级
设外部中断 1 为最高优先级别
//
}
/***********************************************************************
发送数据
************************************************************************/
void host_to_mouse(uchar cmd)
{
uchar i;
EX1=0;
mouse_CLK=0;
delay100;
delay100;
ACC=cmd;
pp=~P;
mouse_SDA=0;
mouse_CLK=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
//获得奇偶校验位
while(mouse_CLK==1);
mouse_SDA=cmd&0x01;
cmd>>=1;
while(mouse_CLK==0);
}
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