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计算机鼠标工作原理

10-04 23:11:49 | http://www.5idzw.com | 电子基础知识 | 人气:331
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下面介绍光电鼠标的传感器与其他部件如何协同工作:

  • CMOS传感器将每一幅图像都发送给数字信号处理器(DSP)进行分析。
  • DSP检测各图像中的图案,并分析图像中图案的位置如何变动。
  • 根据一系列图像中图案位置的变化,DSP确定鼠标的移动距离并将相应坐标发送给计算机。
  • 计算机根据从鼠标接收到的坐标信息,移动屏幕上的光标。这个过程每秒发生数百次,使得光标的移动看上去非常流畅。

在这张照片中,可以看到鼠标底部的传感器。
在这张照片中,可以看到鼠标底部的传感器。

与轨迹球鼠标相比,光电鼠标具有下列优势:

  • 没有可移动的零部件,这意味着磨损更少、故障率更低。
  • 灰尘无法进入鼠标内部并干扰跟踪传感器。
  • 增加的跟踪分辨率意味着响应更顺畅。
  • 不需要鼠标垫等专用表面。

苹果公司将自己的光电鼠标转变成了一件时髦的艺术品。
苹果公司将自己的光电鼠标转变成了一件时髦的艺术品。

推陈出新
另一种类型的光电鼠标已经存在了十多年。在最初的光电鼠标技术中,一束汇聚的光线发射到一个反射率很高的鼠标垫,然后从鼠标垫表面反射到传感器上。鼠标垫上有由较暗的线条构成的网格。每次移动鼠标时,网格会使光束中断。光束中断时,传感器会向计算机发送一个信号并且光标会移动相应的量。
这种光电鼠标很难使用,要求您在握住它的时候必须使其与鼠标垫正好成直角,才能确保光束和传感器对齐。此外,如果鼠标垫损坏或遗失,那么在买到新的鼠标垫之前,这种鼠标将无法使用。而当今的光电鼠标对于用户更加友好并且更加可靠。

光电鼠标的精度

许多因素影响着光电鼠标的精度,其中最重要的一个方面是分辨率。分辨率是在您移动鼠标时光学传感器及聚焦透镜所能“看到”的每英寸的像素数。分辨率表示为点每英寸(dpi)。分辨率越高,鼠标就越灵敏,而且移动鼠标以获得响应所需的距离就越短。

多数鼠标的分辨率为400或800dpi。然而,专为电子游戏而设计的鼠标可提供高达1600dpi的分辨率。某些游戏鼠标允许您在玩的过程中降低分辨率,让鼠标在需要进行小幅度、慢速运动的情况下灵敏度低一些。

过去很长一段时间内,有线鼠标的响应速度较之无线鼠标更为迅速。然而,随着无线技术及光学传感器的改进,这个事实正在改变。影响鼠标质量的其他因素包括:

  • 光学传感器的大小——如果其他鼠标部件可以应付的话,尺寸越大越好。大小从16x16像素到30x30像素不等。
  • 刷新率——指的是在您移动鼠标时传感器采集图像的频率。如果其他鼠标部件可以处理得来的话,通常是越快越好。刷新率为每秒1500到6000个图像样品。
  • 图像处理速率——指的是光学传感器的大小与刷新率的综合指标。依然是越快越好,速率为48.6万到580万像素/秒。
  • 最大速度——指的是您可以移动鼠标并获得精确轨迹的最大速度。越快越好,速度为0.4到1米/秒。<-- Page Break -->

无线鼠标

多数无线鼠标使用射频(RF)技术向计算机传输信息。由于基于射频,RF设备需要两个主要部件:发射器和接收器。其工作原理如下:

  • 发射器安装在鼠标外壳内。它发送一个电磁(射频)信号将鼠标移动和所单击鼠标键的相关信息进行编码。
  • 接收器与计算机相连。它接受信号,将信号解码并传送到鼠标驱动程序软件和计算机操作系统。
  • 接收器可以是插入计算机中的单独设备、插入扩展插槽内的专用卡,也可以是内置部件。

MX900和扩展坞
Logitech供图
MX900和扩展坞

许多电子设备都使用射频进行通信,包括手机、无线网络和车库自动门。为了在通信时不产生冲突,不同类型的设备指定了不同的频率。较新式的手机使用的频率为900兆赫,车库自动门的工作频率为40兆赫,而802.11b/g无线网络的工作频率为2.4千兆赫。兆赫(MHz)表示“每秒100万周”,“900兆赫”表示“每秒有9亿个电磁波”。千兆赫(GHz)表示“每称10亿周”。要了解有关RF和频率的更多信息,请参见无线电频谱工作原理。

优势

与常用于短距离无线通信的红外线技术(如电视遥控器)不同,RF设备在发射器(鼠标)和接收器之间不需要畅通的瞄准线。正如使用无线电波通信的其他类型的设备一样,无线鼠标信号可以穿过桌子或显示器等障碍物。

RF技术为无线鼠标提供了大量额外优势,其中包括:

  • RF发射器需要很低的功率,可以使用电池操作
  • RF部件很便宜
  • RF部件重量轻

与目前市场中的多数鼠标一样,无线鼠标采用光学传感器技术而非早期的轨迹球系统。光学技术提高了精度,并且几乎可以让您在任何表面上使用无线鼠标——就线缆不再将您束缚在计算机附近这一点上来说,这是一个重要功能。

配对和安全性

为了使鼠标中的发射器与其接收器通信,它们二者必须配对。这意味着,这两个设备使用一个公共识别码以相同的频率在同一个信道工作。信道仅仅是一个特定频率的代码。配对目的是排除自其它源和RF设备的干扰。

配对方法随鼠标厂商而不同。某些设备在提供时已经预先配对。其他设备则使用配对序列等方法,当您按特定按钮或者转动接收器和/或鼠标上的滚轮时,配对会自动开始。

为了保护鼠标向接收器发送的信息,多数无线鼠标都包括一个加密方案将数据加密为不可读取的格式。一些设备还使用一种跳频方法,使得鼠标和接收器按照预定方式自动改变频率。这样可以进一步防止干扰和窃听。

蓝牙鼠标

无线鼠标普遍采用的一种RF技术是蓝牙。蓝牙技术可以将打印机、耳机、键盘和鼠标等外设与计算机和掌上型电脑(PDA)等支持蓝牙的设备进行无线连接。由于蓝牙接收器可以一次支持多个蓝牙外设,因此蓝牙也称为个人局域网 (PAN)。蓝牙设备的传输范围大约为10米。

蓝牙使用RF技术在2.4GHz的频带上工作。它通过一种称为扩频跳频的技术避免了多个蓝牙外设之间的干扰。802.11b/g无线网络等无线上网设备也在2.4GHz频带上工作,同样的还有一些无绳电话和微波炉。1.2版本的蓝牙提供了自适应跳频(AFH),这是一种专门避免与其他2.4GHz通信之间发生干扰的增强型跳频技术。

为什么叫蓝牙?

Harald Bluetooth是公元10世纪末期的丹麦国王。他努力将丹麦及挪威的一部分统一为一个王国并将基督教引入丹麦。他留下了一块大型纪念碑“Jelling神谕古文石”来纪念他的父母。Harald Bluetooth于公元986年在与儿子Svend Forkbeard的一场战争中被杀死。选择这一名称作为标准是要表明来自波罗的海地区(包括丹麦、瑞典、挪威和芬兰)的公司对通信行业的重要性,即使该名称与这种技术的工作原理毫不粘边。

射频鼠标

另一种常见的无线鼠标是工作频率为27MHz、传输距离大约为2米的RF设备。最近,2.4GHz的射频鼠标进入市场,它的传输距离更远(大约10米),而且传输速度更快、干扰更少。一个房间内有多个射频鼠标可能会导致串扰,这意味着接收器可能无意间接收来自错误鼠标的信息传输。配对与多信道有助于避免这个问题。
一般情况下,RF接收器插入USB端口并且不接受除鼠标(可能还有与鼠标一起销售的键盘)以外的任何外设。专供笔记本电脑配套使用的一些便携式鼠标带有一个紧凑型接收器,不使用时可以放在鼠标内部的插槽中。

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