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鼠标知识

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发表于 2012-2-2 13:54:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
  从接口上看鼠标可以分为COM、USB和PS/2三类,当前市场上只存在后两种接口类型的鼠标了。  从定位方式上看鼠标可以分为四大类:机械式、光机式、光电式和光学式(后来又出现的网络鼠标实际上是在原有两键鼠标的基础上增加了一个滚轮键,因此不单独分类)。机械式和光电式鼠标现在基本上已经看不到了。判断鼠标类型最简单的方法就是观察鼠标底部,光机鼠标底部有一个橡皮球,而光学鼠标底部则是半透明工程塑料做成的平面,通电后中间的一个小凹槽透出光线。下面分别仔细介绍一下光机鼠和光学鼠标的工作原理。

一、光机鼠标

  光机式鼠标的内部结构是由机械传动装置、位移传感器、按键、编码电路和连接线等组成,拆开鼠标后,我们就可以看到光机鼠标的内部结构。

光机鼠标的内部结构

  机械传动装置包括了滚动球、水平和垂直转轴及斜向支撑轮。鼠标内有一个橡皮球,在它的前方和右方各有一个滚轴和它相接触,当橡皮球滚动时会带动两个滚轴转动,前方滚轴的转动源自鼠标上下滑动,右方滚轴的转动来自鼠标左右滑动,这是位移传感器工作的先决条件。位移传感器包括了红外线发射管、接受管和圆盘光栅。圆盘光栅位于转轴另一端,外圈布满了条状或齿状光栅,其两侧分别有一个发光二级管(LED,light-emitting diode)和一个光敏管。当圆盘光栅滚动时,LED发出的光线不断被阻断,表示位移的脉冲就根据接收管先后感应到的光线顺序的不同而产生,再通过鼠标的控制芯片转换处理。互相垂直的传动轴分别对应着屏幕上的横轴和纵轴,脉冲信号的数量和频率决定了鼠标在屏幕上移动的距离和速度。

  鼠标的按键数量及种类根据自身市场定位而变化,不过基本都包括左、右两个按键。当我们点击鼠标按键时会听见清脆的响声,这是微动发出的声音,实际上鼠标按键功能是靠微动开关闭合(编码电路根据微动开关闭合后电位的变化进行信号转换)实现的。微动质量的好坏也是我们对鼠标手感评判的决定性条件之一。有的鼠标根据不同需求还增加了中键,侧键和滚轮,推动滚轮能让页面上、下移动。滚轮的结构原理与圆盘光栅差不多,上面布满了光栅,通过滚轮阻挡红外线发射管的光线来控制屏幕上页面的移动。

二、光学鼠标

  光学鼠标的内部使用了一个很精密的光学传感器(Optical Sensor),也就是俗称的光眼。目前,高档的光学鼠标通常都采用安捷伦公司的光学感应器。光学传感器包含有光学组件、CMOS成像元件和专用图像分析处理芯片(DSP,即数字信号微处理器)。光学组件由棱镜和透镜组成。

光学鼠标的内部结构

  鼠标工作时,发光二极管会发出一束光线,一般情况下为红色(因为红色光源的LED技术最早面世,最成熟,价格也最低,组织零件生产和控制成本相对容易)。经棱镜反射后照射在鼠标操作平台(通常是鼠标垫)上,被照亮区域通过鼠标底部的光学透镜聚焦并投影到CMOS上拍摄下来,随后以黑白图片形式送给DSP。每隔一段时间,CMOS会根据这些反射光做一次快速拍照,所拍摄到的照片传送到处理芯片后,芯片会从照片中找到定位的关键点,并对比前后两次快照中关键点的位移大小和方向的变化,分析测量出它们的运动轨迹,最后将分析结果以数字信号的方式传达给计算机的相关设备,最终在显示器上体现成相应的鼠标运动。归纳起来这个过程就是表面—镜头(组)—光学传感器—CMOS—DSP—USB接口—PC屏幕坐标。

  值得注意的是,微软采用IntelliEye技术的自有品牌光学鼠标,实质就是将控制芯片、DSP和CMOS集成在一起,因此内部结构与其他鼠标有所差异。还有一点,平时我们常说的CMOS成像只是一个形象比喻,实际上鼠标的CMOS和我们一般所说的数码相机的CMOS器件不同,它只会捕获简单的动态物体,以单色点作为固定参考物。为了理解方便,我们还是以“成像”来形容鼠标CMOS的工作过程。

  鼠标控制芯片的主要作用是负责协调光学鼠标中各元器件的工作,并与外部电路进行沟通(桥接)及各种信号的传送和收取。我们可以将其理解成是光学鼠标中的“管家婆”。

三、鼠标参数

  我们可以看到,要实现滚轮带按键功能,只需在滚轮中轴任一端的下方增加一个微动开关即可。有的滚轮还带有发光功能,实质上也就是在滚轮旁边增加一个LED。

  平时我们选购鼠标主要根据鼠标的实际手感和标称参数做参考依据。光机鼠标主要以分辨率(dpi)为指标,而光学鼠标有两个基本指标:分辨率(简称cpi)和扫描频率(也称采样频率)。

  dpi即dot per inch,每英寸点数。举个例子,如果一个鼠标是800dpi,则表示鼠标每移动一英寸就传回800次坐标。或者再通俗一点,如果我们在桌面上划一条1英寸的线,那么一个800dpi的鼠标就可以在这条线上取800点,每个点都是其定位点。所以这个指标包含了精确度和最小需要移动距离两个方面的概念。关于这两方面讨论比较复杂,这里不再详述。需要知道的是光机鼠标的dpi值与转轴精度和光栅盘的栅格精度有关。

  光学鼠标指标中的分辨率cpi即count per inch,每英寸测量次数。由于光学鼠标和光机鼠标工作方式的差异,用物理滚动所形成的点数作为光学鼠标移动的计数方式不够严谨,于是就出现了cpi这个说法。当鼠标在桌面移动1英寸的时候,屏幕上的表现为400cpi的鼠标会比800cpi的鼠标少移动一倍的像素数,也就是说鼠标指针要移动得更缓慢一些。

  光学鼠标另一个重要的指标是扫描频率。扫描频率指每秒钟鼠标光学传感器中的CMOS将接收到的光反射信号转换为电信号的次数,转换次数决定了鼠标在高速移动的时候屏幕指针是否会由于无法判别光反射信号而乱飘。注意,采样率和扫描频率不是同一个概念。鼠标采样速率可以视为Windows操作系统确认鼠标位置的速率。一般情况下,采用USB接口的鼠标固定为120次/秒,而PS2接口的鼠标默认接口采样率比较低,只有60次/秒。

  由于光学鼠标是全封闭设计,有效避免了光机鼠标存在的如内部易进尘,移动精度易降低等毛病,而且由于机械部分比例大大减少,鼠标寿命得以延长。加之其越来越平易近人的价格,所以具备了在民用市场取代光机鼠标的条件,而且目前也确实存在这个趋势。
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发表于 2012-2-2 13:54:12 | 显示全部楼层
谢谢楼主,学习了
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发表于 2012-2-2 13:54:13 | 显示全部楼层
没图 ,新手看不懂
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发表于 2012-2-2 13:54:14 | 显示全部楼层
学习了
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发表于 2012-2-2 13:54:16 | 显示全部楼层
学习到了,谢谢:34;
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 楼主| 发表于 2012-2-2 13:54:17 | 显示全部楼层
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发表于 2012-2-2 13:54:19 | 显示全部楼层
谢谢楼主,学习了
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发表于 2012-2-2 13:54:20 | 显示全部楼层
学习了,学习了!
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