鼠標(biāo)那點(diǎn)事鼠標(biāo)工作原理分析

1、鼠標(biāo)那點(diǎn)事鼠標(biāo)工作原理分析2010-02-2400:00:00王成|責(zé)編：王成CBSi中國PChome |作者：本文導(dǎo)航頁:前言1第 頁：機(jī)械鼠標(biāo)的工作原理2第 頁：光電鼠標(biāo)工作原理3第 )2第4頁：光電鼠標(biāo)工作原理( 頁： 總結(jié)5第1前言經(jīng)歷了數(shù)年的飛速發(fā)展，如今的電腦配件以及周邊的外設(shè)已經(jīng)越來越好，我們最常用的鼠標(biāo)從滾輪到光電，從有線到無線，有著驚人的改變。 不過在鼠標(biāo)的工作原理方面，依然延續(xù)著昔日的經(jīng)典，沒有太多的改變，只是如今的鼠標(biāo)在性能上有著不小的突破盡管鼠標(biāo)產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)成為我們每天工作娛樂的必需品，但是對于鼠標(biāo)的工作原理， 相信了解的朋友并不多，畢竟技術(shù)這種東西比較枯燥，人們沒有太

2、多的興趣。不過今天小編在這里還是要給大家來溫習(xí)一下鼠標(biāo)的工作原理，感興趣的朋友不妨關(guān)注一下2機(jī)械鼠標(biāo)的工作原理The Light rurrf>nt testing method PRInfcmr ught 5airce/0幅、1a 3/ Constan! Voltaqe Sou iCe=C 35加 /。巾?! an d:i(pr?ak) =40nmNT4心mUM上Wmi.PEHWI9.M1l機(jī)械鼠標(biāo)是通過移動鼠標(biāo)，帶動膠球，膠球滾動又磨擦鼠標(biāo)內(nèi)分管水平和垂直兩個方向的柵輪滾軸，驅(qū)動?xùn)泡嗈D(zhuǎn)動。柵輪輪沿為格柵狀。緊靠柵輪格柵兩側(cè)，一側(cè)是一紅外發(fā)光管，另一側(cè)是紅外接收組件。紅外接收組件為一三端

3、器件，其.中包含甲乙兩個紅外接收管。在水平和垂直柵輪夾角正對方向有一壓緊輪，它使膠球無論向何方 向滾動都始終壓緊在兩個柵輪軸上。Package Dimensicn :通過ps/2 口或串口與主機(jī)相連。接口使用四根線， 分別為電源，地，時鐘和數(shù)據(jù)。正常工作時，鼠標(biāo)的移動轉(zhuǎn)換為水平和垂直柵輪不同方向和轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動。柵輪轉(zhuǎn)動時，柵輪的輪齒周期性遮擋紅外發(fā)光管發(fā)出的紅外線照射到接收組件中的甲管和乙管，從而甲和乙輸出端輸出電脈沖至鼠標(biāo)內(nèi)控制芯片。由于紅外接收組件中甲乙兩管垂直排列，柵輪輪齒夾在紅外發(fā)射與接收中間的部分的移動方向?yàn)樯舷路较?，而甲乙接收管與紅外發(fā)射管的夾角不為零，于是甲乙管輸出的電脈沖有一個相

4、位差。鼠標(biāo)內(nèi)控制芯片通過此脈沖相位差判知水平或垂直柵輪的轉(zhuǎn)動方向，通過此脈沖的移動信息，主機(jī)通過處理使屏幕頻率判知柵輪的轉(zhuǎn)動速度，并不斷通過數(shù)據(jù)線向主機(jī)傳送鼠標(biāo) 上的光標(biāo)同鼠標(biāo)同步移白色管有二個 估計(jì)白色管為 為桿么這個機(jī)械鼠標(biāo)是靠橡膠球帶動光柵輪的，用兩套光電對管是因?yàn)槭髽?biāo)有 X、Y軸兩個運(yùn)動方向，設(shè)僅橫向移動鼠標(biāo)，此時只有X軸方向的運(yùn)動，那么存在需要識別X軸的光柵輪是順時針還是逆時針轉(zhuǎn)動（也就是你的鼠標(biāo)是向左移還是向右移），這就只能夠依靠一套光電對管來探測（光電對管指的是發(fā)光和接收兩個元件），在光電接收管中按上下方位封裝好兩個光電三極管就能通過判斷兩個光電三極管的導(dǎo)通次序來得知光柵輪的轉(zhuǎn)動

5、方向了。你要用來測電機(jī)轉(zhuǎn)動很簡單，這個元件中間的引腳為公共集電極，1和3腳分別為兩個光電三極管的發(fā)射極，如果只需要測轉(zhuǎn)速而不需判斷電機(jī)轉(zhuǎn)動方向則只需要在電路中連接1、2或者2、3腳另一腳不接就是把這個元件當(dāng)作單個光電三極管在用了。光電鼠標(biāo)工作原光電鼠標(biāo) 的工作原理是：在光電鼠標(biāo)內(nèi)部有一個發(fā)光二極管，通過該發(fā)光二極管發(fā)出的光線，照亮光電鼠標(biāo)底部表面（這就是為什么鼠標(biāo)底部總會發(fā)光的原 因）。然后將光電鼠標(biāo)底部表面反射回的一部分光線，經(jīng)過一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)揭粋€光感應(yīng)器 件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當(dāng)光電鼠標(biāo)移動時，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連 貫圖像。最后利用光電鼠標(biāo)內(nèi)部的一塊專用圖像分

6、析芯片（ DSP ,即數(shù)字微處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進(jìn)行分析處理，通過對這些圖像上特征點(diǎn)位置的變化進(jìn)行分析，來判斷鼠標(biāo)的移動方向和移動距離，從而完成光標(biāo)的定位。光電鼠標(biāo)與機(jī)械式鼠標(biāo)最大的不同之處在于其定位方式不同。光電鼠標(biāo)通常由以下部分組成：光學(xué)感應(yīng)器、光學(xué)透鏡、發(fā)光二極管、接口微處理器、輕觸式按 鍵、滾輪、連線、PS/2或USB接口、外殼等。下面分別進(jìn)行介紹: 光學(xué)感應(yīng)器光學(xué)感應(yīng)器是光電鼠標(biāo)的核心，目前能夠生產(chǎn)光學(xué)感應(yīng)器的廠家只有安捷倫、微軟和羅技三家公司。其中，安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器使用十分廣泛，除了微軟的全部和羅技的部分光電鼠標(biāo)之外，其他的光電鼠標(biāo)基本上都采用了安捷倫公司的光

7、學(xué)感應(yīng)圖1光電鼠標(biāo)內(nèi)部的光學(xué)感應(yīng)器安捷倫公司的光學(xué)感應(yīng)器主要由CMOS感光塊（低檔攝像頭上采用的感光元件）和 DSP組成。CMOS感光塊負(fù)責(zé)采集、 接收由鼠標(biāo)底部光學(xué)透鏡傳遞過來的光線（并同步成像），然后CMOS感光塊會將一幀幀生成的圖像交由其內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算和比較，通過圖像的比較，便可實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)所在位置的定位工作 DSP圖2光學(xué)感應(yīng)器背面的小孔用來接收由鼠部底部的光學(xué)透鏡傳送過來的圖像光電鼠標(biāo)的控制芯片控制芯片負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)光電鼠標(biāo)中各元器件的工作，并與外部電路進(jìn)行溝通（橋接）及各種信號的傳送和收取。我們可以將其理解成是光電鼠標(biāo)中的“管家婆”。圖3是羅技公司的控制芯片，它可以配合安捷倫的光學(xué)感應(yīng)元件，實(shí)

8、現(xiàn)與主板USB接口之間的橋接。當(dāng)然，它也具備了一塊控制芯片所應(yīng)該具備的控制、傳輸、協(xié)調(diào)等功能。這里有一個非常重要的概念大家應(yīng)該知道,就是dpi對鼠標(biāo)定位的影響。dpi是它用來衡量鼠標(biāo)每移動一英寸所能檢測出的點(diǎn)數(shù)，dpi越小，用來定位的點(diǎn)數(shù) 越大，用來定位點(diǎn)數(shù)就多，定位精度就高。dpi就越少，定位精度就低；圖3羅技公司控制芯片通常情況下，傳統(tǒng)機(jī)械式鼠標(biāo)的掃描精度都在200dpi以下，而光電鼠標(biāo)則能達(dá)到400甚至800dpi ,這就是為什么光電鼠標(biāo)在定位精度上能夠輕松超過機(jī)械式鼠標(biāo)的主要原因。光電鼠標(biāo)工作原理光學(xué)透鏡組件光學(xué)透鏡組件被放在 光電鼠標(biāo) 的底部位置，從圖 5中可以清楚地看到，光學(xué)透鏡組

9、件由一個棱光鏡和一個圓形透鏡組圖4光學(xué)透鏡組件由一個棱光鏡和一個透鏡組成其中，棱光鏡負(fù)責(zé)將發(fā)光二極管發(fā)出的光線傳送至鼠標(biāo)的底部，并予以照亮。)! 5以看出圓形透鏡很像一個攝像圓形透鏡則相當(dāng)于一臺攝像機(jī)的鏡頭，這個鏡頭負(fù)責(zé)將已經(jīng)被照亮的鼠標(biāo)底部圖像傳送至光學(xué)感 應(yīng)器底部的小孔中。通過觀看光電鼠標(biāo)的背面外殼，我們可頭（如圖圖5光電鼠標(biāo)的背面外上的殼圓形透鏡很像一個攝像頭通過試驗(yàn)，筆者得出結(jié)論：不管是阻斷棱光鏡還是圓形透鏡的光路，均會立即導(dǎo)致光電鼠標(biāo)“失明”。其結(jié)果就是光電鼠標(biāo)無法進(jìn)行定位，由此可見光學(xué)透鏡組件的重要性。發(fā)光二極管光學(xué)感應(yīng)器要對缺少光線的鼠標(biāo)底部進(jìn)行連續(xù)的“攝像”，自然少不了 “攝影

10、燈”的支援。否則,行比較，當(dāng)然更無法進(jìn)行光學(xué)定位從鼠標(biāo)底部攝到的圖像將是一片黑暗，黑暗的圖像無法進(jìn)了圖6光電鼠標(biāo)內(nèi)部的發(fā)光二極管通常，光電鼠標(biāo)采用的發(fā)光二極管（如圖 6）是紅色的（也有部分是藍(lán)色的），且是高亮的（為了獲得足夠的光照度）。發(fā)光二極管發(fā)出的紅色光線，一部分通過鼠標(biāo)底部的光學(xué)透鏡（即其中的棱鏡）來照亮鼠標(biāo)底部；另一部分則直接傳到了光學(xué)感應(yīng)器的正面。用一句話概括來說，發(fā)光二極管的作用就是產(chǎn)生光電鼠標(biāo)工作時所需要的光源。輕觸式按鍵沒有按鍵的鼠標(biāo)是不敢想象的，因而再普通的光電鼠標(biāo)上至少也會有兩個輕觸式按鍵。方正光電鼠標(biāo)的PCB上共焊有三個輕觸式按鍵（圖 7）。除了左鍵、右鍵之外，中鍵被賦給

11、了翻頁滾輪。高級的鼠標(biāo)通常帶有 X、Y兩個翻頁滾輪，而大多數(shù)光電鼠標(biāo)還是像這個方正光電鼠標(biāo)一樣，僅PCB帶了一個翻頁滾輪。翻頁滾 輪上、下滾動時，會使正在觀看的“文檔”或“網(wǎng)頁”上下滾動。而當(dāng)滾輪按下時，則會使上的“中鍵”產(chǎn)生作用。注意：“中鍵”產(chǎn)生的動作，可由用戶根據(jù)自己的需要進(jìn)行定義。圖7方正光電鼠標(biāo)的 PCB上共焊有三個輕觸式按鍵當(dāng)我們卸下翻頁滾輪之后，可以看到滾輪位置上，“藏”有一對光電“發(fā)射/接收”裝置（如圖8）“滾輪”上帶有柵格，由于柵格能夠間隔的“阻斷”這對光電“發(fā)射/接收”裝置的光路，這樣便能產(chǎn)生翻頁脈沖信號，此脈沖信號經(jīng)過操作系統(tǒng)，便可以產(chǎn)生翻頁動作了。Windows 控制芯片傳送給.圖8光電“發(fā)射/接收”裝置除了以上這些，光電鼠