机电系统工程学作业.ppt

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1、鼠标简介,演讲人：华北电力大学*小组成员：*,鼠标简介,随着计算机技术的发展，鼠标与我们的生活、学习已经密不可分。鼠标的形式这么年已经发生很大的变化，但作为计算机输入设备这一基本功能并未改变。鼠标虽小，作为机电产品，有其完整的结构，下面我给大家具体介绍鼠标的结构与功能。,鼠标简介,鼠标 是计算机输入设备的简称，也是显示系统纵横位置指示器，因形似老鼠而得名“鼠标”（港台作滑鼠）。“鼠标”的标准称呼应该是“鼠标器”，英文名“Mouse”。鼠标的使用是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。,鼠标的工作原理,工作原理是：当移动鼠标时，它能把移动距离及方向的信息转换成脉冲送到电脑，电脑再把

2、脉冲转换成鼠标器光标的坐标数据，从而达到指示位置的目的。,鼠标的分类,按结构机械式、光电机械式、光电式、轨迹球、手写板式、网鼠式、手指感应式、笔触式。按接口COM接口、PS/2接口、USB接口。按按键两键鼠标（MS Mouse）、三键鼠标（PC Mouse）、多键鼠标。按用途笔记本电脑鼠标、台式电脑鼠标、平板电脑鼠标。按有无线缆连接有线鼠标、无线遥控鼠标。,鼠标简介,第一代鼠标（机械式）：1968年12月9日，全世界第一个鼠标诞生于美国加州斯坦福大学，它的发明者是Douglas Englebart博士。Englebart博士设计鼠标的初衷就是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。

3、他制作的鼠标是一只小木头盒子，工作原理是由它底部的小球带动枢轴转动，并带动变阻器改变阻值来产生位移信号，信号经计算机处理，屏幕上的光标就可以移动。自此，鼠标和PC就结下了那种难以用言语表达的不解之缘。,鼠标简介,第二代鼠标（光学机械式）1983年出现第一只光学机械式鼠标 第一款光机鼠标出自罗技，光机鼠标有着最多的使用群体。1996年，罗技已出产了1亿只鼠标，由这个数字就可见光机结构这一开明的伟大，也证明了罗技在光电鼠标时代来临之前当之无愧的霸主地位。,鼠标简介,第三代鼠标（光电式）：1999年，微软公司与安捷伦公司合作发布了光学引擎，以及第一只光学鼠标。当时微软并没有进入国内市场，互联网也远没

4、有今天这样发达，但据笔者了解当时在国内有很少有一部分人用上了IE1.0，并且附出了千元以上的代价。微软为我们带来的光电鼠标，而真正在国内普及光电鼠标，罗技作出了巨大的贡献。,鼠标简介,第四代鼠标（激光式）：2004年12月，全球首款激光鼠标推出。据悉，激光鼠标比发光二级管光电鼠标的定位要强20倍以上。因此，即使在经过特殊处理得极为光滑的表面，或是复杂木纹的表面，激光鼠标也能准确地进行定位。,鼠标简介,由于第一代和第二代已经被淘汰，而第四代鼠标还没有大规模英应用，所以我讲的是现在常用的光电鼠标。,光电鼠标结构,(Micro Control Unit)中文名称为微控制单元,电路板,光电鼠标,一个光

5、电鼠标的定位系统由三部分构成1.光源（LED）照射到表面2.光线照射到表面，经表面反射后到达成像传感器3.成像传感器集成电路负责连续采集表面图像信息,光电鼠标,鼠标移动时光学传感器(SENSOR)在不断的采集桌面上的每一个点,将采集的点位送到主控芯片(MCU)进行记忆并比较下一个点的位差.主控芯片(MCU)将比较出来的信号转换为相应的接口信息传输到电脑,从而达到光标上下移动的动作.,光电鼠标,光电鼠标与机械式鼠标最大的不同之处在于其定位方式不同。光电鼠标的工作原理是：在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面（这就是为什么鼠标底部总会发光的原因）。然后将光

6、电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜，传输到一个光感应器件（微成像器）内成像。,内容,这样，当光电鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。最后利用光电鼠标内部的一块专用图像分析芯片（DSP，即数字微处理器）对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断鼠标的移动方向和移动距离，从而完成光标的定位。,第一部分：光学感应器,主要内容光学感应器是光电鼠标的核心，目前能够生产光学感应器的厂家只有安捷伦、微软和罗技三家公司。其中，安捷伦公司的光学感应器使用十分广泛，除了微软的全部和罗技的部分光电鼠标之外，其他的光电鼠标基本上都采

7、用了安捷伦公司的光学感应器。,主要内容,安捷伦公司的光学感应器主要由CMOS 感光块（低档摄像头上采用的感光元件）和DSP 组成。CMOS 感光块负责采集、接收由鼠标底部光学透镜传递过来的光线（并同步成像），然后CMOS感光块会将一帧帧生成的图像交由其内部的DSP 进行运算和比较，通过图像的比较，便可实现鼠标所在位置的定位工作。图3 是H2000-A0214 光学感应器的背面，从图中我们可以看到，芯片上有一个小孔，这个小孔用来接收由鼠部底部的光学透镜传送过来的图像。,图2 光学感应器内部的组成方式,图3 光学感应器背面的小孔用来接收由鼠标底部的光学透镜传送过来的图像。,第二部分：光电鼠标的控制

8、芯片,控制芯片负责协调光电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电鼠标中的“管家婆”。,内容,图4 是罗技公司的CP5919AM 控制芯片，它可以配合安捷伦的H2000-A0214 光学感应元件，实现与主板USB 接口之间的桥接。当然，它也具备了一块控制芯片所应该具备的控制、传输、协调等功能。,图4 罗技公司的CP5919AM 控制芯片,内容,这里有一个非常重要的概念大家应该知道，就是dpi 对鼠标定位的影响。dpi 是它用来衡量鼠标每移动一英寸所能检测出的点数，dpi 越小，用来定位的点数就越少，定位精度就低；dpi 越大，用来定位点

9、数就多，定位精度就高。通常情况下，传统机械式鼠标的扫描精度都在200dpi 以下，而光电鼠标则能达到400 甚至800dpi，这就是为什么光电鼠标在定位精度上能够轻松超过机械式鼠标的主要原因。,第三部分：光学透镜组件。,光学透镜组件被放在光电鼠标的底部位置，从图 中可以清楚地看到，光学透镜组件由一个棱光镜和一个圆形透镜组成,主要内容,其中，棱光镜负责将发光二极管发出的光线传送至鼠标的底部，并予以照亮。圆形透镜则相当于一台摄像机的镜头，这个镜头负责将已经被照亮的鼠标底部图像传送至光学感应器底部的小孔中。通过观看光电鼠标的背面外壳，我们可以看出圆形透镜很像一个摄像头。,第四部分：发光二极管,光学感

10、应器要对缺少光线的鼠标底部进行连续的“摄像”，自然少不了“摄影灯”的支援。否则，从鼠标底部摄到的图像将是一片黑暗，黑暗的图像无法进行比较，当然更无法进行光学定位了。,内容,通常，光电鼠标采用的发光二极管是红色的（也有部分是蓝色的），且是高亮的（为了获得足够的光照度）。发光二极管发出的红色光线，一部分通过鼠标底部的光学透镜（即其中的棱镜）来照亮鼠标底部；另一部分则直接传到了光学感应器的正面。,内容,一句话概括来说，发光二极管的作用就是产生光电鼠标工作时所需要的光源。鼠标在移动的时候底部的发光二极管是高亮的，如果鼠标不动发光二极管是低亮，这一过程是靠其附近的一个三极管来实现的，如果发光二极管一直是

11、低亮，当你移动鼠标的时候没有高亮，也就是鼠标移动而指针不动，其他的各个按键都可以使用，说明你的鼠标的这个三极管烧了，这种现象很多，一般都是这个坏了，你可以动手自己更换一个同等型号的换上。,总结,光学鼠标通过底部的LED 灯，灯光以30 度角射向桌面，照射出粗糙的表面所产生的阴影，然后再通过平面的折射透过另外一块透镜反馈到传感器上。,总结,当鼠标移动的时候，成像传感器录得连续的图案，然后通过“数字信号处理器”(DSP)对每张图片的前后对比分析处理，以判断鼠标移动的方向以及位移，从而得出鼠标x,y 方向的移动数值。再通过SPI 传给鼠标的微型控制单元（Micro Controller Unit）。

12、鼠标的处理器对这些数值处理之后，传给电脑主机。传统的光电鼠标采样频率约为3000 Frames/sec（帧/秒），也就是说它在一秒钟内只能采集和处理3000 张图像。,总结,总结,根据上面所讲述的光学鼠标工作原理，我们可以了解到，影响鼠标性能的主要因素有哪些。第一，成像传感器。成像的质量高低，直接影响下面的数据的进一步加工处理。第二，DSP 处理器。DSP 处理器输出的x，y 轴数据流，影响鼠标的移动和定位性能。第三，SPI 与MCU 之间的配合。,第五部分：轻触式按键,没有按键的鼠标是不敢想象的，因而再普通的光电鼠标上至少也会有两个轻触式按键。方正光电鼠标的PCB 上共焊有三个轻触式按键。除了左键、右键之外，中键被赋给了翻页滚轮。翻页滚轮上、下滚动时，会使正在观看的“文档”或“网页”上下滚动。而当滚轮按下时，则会使PCB 上的“中键”产生作用。注意：“中键”产生的动作，可由用户根据自己的需要进行定义。,主要内容,当我们卸下翻页滚轮之后，可以看到滚轮位置上，“藏”有一对光电“发射/接收”装置。“滚轮”上带有栅格，由于栅格能够间隔的“阻断”这对光电“发射/接收”装置的光路，这样便能产生翻页脉冲信号，此脉冲信号经过控制芯片传送给Windows操作系统，便可以产生翻页动作了。,