光電鼠標設計的方案和鼠標芯片的介紹

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1、光電鼠標設計的方案和鼠標芯片的介紹本文由亦skyer貢獻doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。中國電腦教育報相對于傳統(tǒng)的機械式鼠標，光電鼠標具有定位準確、移動流暢且不易臟污等優(yōu)點。并且，隨著光電鼠標價格的不斷下跌，取代機械式鼠標而成為市場主流的趨勢已不可阻擋。今天，筆者就以方正品牌機配備的光電鼠標為例，帶領大家一起去見識一下光電鼠標的內(nèi)部“風光”。光電鼠標的工作原理光電鼠標與機械式鼠標最大的不同之處在于其定位方式不同。光電鼠標的工作原理是：在光電鼠標內(nèi)部有

2、一個發(fā)光二極管，通過該發(fā)光二極管發(fā)出的光線，照亮光電鼠標底部表面（這就是為什么鼠標底部總會發(fā)光的原因）然后將光電鼠標底部表面反射回的一部分光線，。經(jīng)過一組光學透鏡，傳輸?shù)揭粋€光感應器件（微成像器）內(nèi)成像。這樣，當光電鼠標移動時，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。最后利用光電鼠標內(nèi)部的一塊專用圖像分析芯片（DSP，即數(shù)字微處理器）對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理，通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，來判斷鼠標的移動方向和移動距離，從而完成光標的定位。光電鼠標通常由以下部分組成：

3、光學感應器、光學透鏡、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。下面分別進行介紹：光學感應器光學感應器是光電鼠標的核心，目前能夠生產(chǎn)光學感應器的廠家只有安捷倫、微軟和羅技三家公司。其中，安捷倫公司的光學感應器使用十分廣泛，除了微軟的全部和羅技的部分光電鼠標之外，其他的光電鼠標基本上都采用了安捷倫公司的光學感應器。圖1光電鼠標內(nèi)部的光學感應器安捷倫公司的光學感應器主要由CMOS感光塊（低檔攝像頭上采用的感光元件）和DSP組成。CMOS感光塊負責采集、接收由鼠標底部光

4、學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)部的DSP進行運算和比較，通過圖像的比較，便可實現(xiàn)鼠標所在位置的定位工作。圖2光學感應器內(nèi)部的組成方式圖1是方正光電鼠內(nèi)部的光學感應器，它采用的是安捷倫公司的H2000-A0214光學感應元件，其芯片內(nèi)部的組成方式可參見圖2。圖3是H2000-A0214光學感應器的背面，從圖中我們可以看到，芯片上有一個小孔，這個小孔用來接收由鼠部底部的光學透鏡傳送過來的圖像。圖3光學感應器背面的小孔用來接收由鼠部底部的光學透鏡傳送過來的

5、圖像光電鼠標的控制芯片控制芯片負責協(xié)調(diào)光電鼠標中各元器件的工作，并與外部電路進行溝通（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中的“管家婆”。圖4是羅技公司的CP5919AM控制芯片，它可以配合安捷倫的H2000-A0214光學感應元件，實現(xiàn)與主板USB接口之間的橋接。當然，它也具備了一塊控制芯片所應該具備的控制、傳輸、協(xié)調(diào)等功能。這里有一個非常重要的概念大家應該知道，就是dpi對鼠標定位的影響。dpi是它用來衡量鼠標每移動一英寸所能檢測出的點數(shù)，dpi越小，用來定位的點數(shù)就越少，定

6、位精度就低；dpi越大，用來定位點數(shù)就多，定位精度就高。圖4羅技公司的CP5919AM控制芯片通常情況下，傳統(tǒng)機械式鼠標的掃描精度都在200dpi以下，而光電鼠標則能達到400甚至800dpi，這就是為什么光電鼠標在定位精度上能夠輕松超過機械式鼠標的主要原因。9890501at2008-7-2110:45:56光學透鏡組件光學透鏡組件被放在光電鼠標的底部位置，從圖5中可以清楚地看到，光學透鏡組件由一個棱光鏡和一個圓形透鏡組成。圖5光學透鏡組件由一個棱光鏡和一個透鏡組成其中，棱光鏡負責將發(fā)光二極管發(fā)出的

7、光線傳送至鼠標的底部，并予以照亮。圓形透鏡則相當于一臺攝像機的鏡頭，這個鏡頭負責將已經(jīng)被照亮的鼠標底部圖像傳送至光學感應器底部的小孔中。通過觀看光電鼠標的背面外殼，我們可以看出圓形透鏡很像一個攝像頭（如圖6）！圖6光電鼠標的背面外上的殼圓形透鏡很像一個攝像頭通過試驗，筆者得出結論：不管是阻斷棱光鏡還是圓形透鏡的光路，均會立即導致光電鼠標“失明”。其結果就是光電鼠標無法進行定位，由此可見光學透鏡組件的重要性。發(fā)光二極管光學感應器要對缺少光線的鼠標底部進行連續(xù)的“攝像”，自然少不了“攝影燈”的支援。否則，

8、從鼠標底部攝到的圖像將是一片黑暗，黑暗的圖像無法進行比較，當然更無法進行光學定位了。圖7光電鼠標內(nèi)部的發(fā)光二極管通常，光電鼠標采用的發(fā)光二極管（如圖7）是紅色的（也有部分是藍色的），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，一部分通過鼠標底部的光學透鏡（即其中的棱鏡）來照亮鼠標底部；另一部分則直接傳到了光學感應器的正面。用一句話概括來說，發(fā)光二極管的作用就是產(chǎn)生光電鼠標工作時所需要的光源。9890501at2008-7-2110:46