XI’AN JIAOTONG
UNIVERSITY
工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年 12月
,工程训练, 之一
讲义 V 1.1
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-2
第十讲 鼠标器分析
训练目的
? 了解典型机电一体化产品的设计思想。
? 认识用光电编码器测量平面位移的方法。
? 培养分析评价机电产品的初步能力。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-3
第十讲 鼠标器分析
本讲内容（ 2课时）
? 光机式鼠标器的结构
? 光机式鼠标器的原理
? 阅读材料 —— 鼠标器简介
? 训练内容
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-4
按接口分
串口 (COM)
PS/2口
USB
无线
按检测原理分
机械式
光机式
光电式
新型光电式
按按键分
双键
三键
滚轮
鼠标分类
§ 10.1 鼠标器简介
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-5
内部电路板光机式鼠标
外壳
滚动摩擦球、滚轴、光栅轮
X,Y坐标轴的光电对管
微动开关
集成电路芯片
§ 10.1 光机式鼠标器
鼠标结构
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-6
§ 10.1 光机式鼠标器
工作原理
? 鼠标实际上是一个 平面位移测量系统 。光电对管与小球、
滚轴、光栅轮组成 光电位移传感器 。
? 当移动鼠标时，橡胶球的滚动带动滚轴及光栅轮转动，
连续遮挡把光信号转换成电脉冲信号，脉冲信号数量的
多少对应于位移量的大小。
? 脉冲计数是以 增量累加 的方式测量位移。
? 每个接收元件中有两个光敏三极管，安置的位置间隔成
光栅轮槽（或孔）中心距的 3/4，这就使两个光敏三极
管输出脉冲的相位差 1/4周期，辨别两个脉冲哪一个领
先，就能够 辨别位移的方向 。
? 脉冲整形、方向辨别等工作由一片专用集成电路芯片完
成，这一芯片还处理第三键或附加滚轮的操作。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-7
§ 10.1 光机式鼠标器
工作原理
? 鼠标实际上是一个 平面位移测量系统 。光电对管与小球、滚轴、光栅轮组成 光电位
移传感器 。
? 当移动鼠标时，橡胶球的滚动带动滚轴及光栅轮转动，连续遮挡把光信号转换成
电脉冲信号，脉冲信号数量的多少对应于位移量的大小。
? 脉冲计数是以 增量累加 的方式测量位移。
? 每个接收元件中有两个光敏三极管，安置的位置间隔成光栅轮槽（或孔）中心距的
3/4，这就使两个光敏三极管输出脉冲的相位差 1/4周期，辨别两个脉冲哪一个领先，
就能够 辨别位移的方向 。
? 脉冲整形、方向辨别等工作由一片专用集成电路芯片完成，这一芯片还处理第三键
或附加滚轮的操作。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-8
§ 10.1 鼠标器简介
机械式鼠标
?原理 1：盒子下面有两个互相垂直的轮子，每个
轮子带动一个机械变阻器，滚轮带动轴旋转，
并使变阻器改变阻值，阻值的变化就产生了位
移讯号，在盒子的上面则有一个按钮开关提供
连通信号。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-9
§ 10.1 鼠标器简介
机械式鼠标
?原理 2：滚球和桌面接触，滚球推动滚轴
滚动，滚轴的另一边连着编码器（是圆形
的）在每个编码器上呈圆形排列的触点。
当滑球滚动时，经过传导，使触点会依次
碰到接触条，从而产生计算机容易辨认的，
“接通”和“断开”，也就是,0”和,1”
信号，再用一个芯片根据这些数据转换成
,X”和,Y”轴的位移，从而使光标移动
?纯机械式，容易磨损，使用寿命较短、精
度有限
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-10
§ 10.1 鼠标器简介
光机式鼠标
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-11
§ 10.1 鼠标器简介
光电式鼠标
?是由发光二极管和光敏管组成的光电耦合
器代替了小球，使用时必须在一块画有精
细网格线的专用反射板上滑动，利用移动
时反射光在经纬线处发生的变化，经镜头
照在光敏三极管上，从而将反射的光信号
转换成电信号。辨别方向的原理和控制芯
片都与光机式鼠标相同。
?这类鼠标轻巧耐用，位移分辩率和精度高，
传送速度快，但需要特殊的平板，价格较
贵。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-12
§ 10.1 鼠标器简介
新型光电式鼠标
?数字光电技术,实际上是一种“微型光学定位
系统”。这种“微型光学定位系统”每秒钟能
够发射 6000次红外线扫描鼠标下物体的表面，
用一种光电图像传感器，每隔几毫秒对照射表
面拍一次数字图像，取得图像后通过数字信号
处理器（ DSP）分析相邻两次数字图片的特性，
确定坐标的移动方向及数值。然后将每个细微
的移动方向与距离迅速而准确地传到计算机。
?这种鼠标的分辨率比较高，光标定位更加精准，
由于需要对图片进行扫描才能侦测、确定鼠标
的位移,扫描的频率 就成为衡量光电鼠标的一
项重要参数。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-13
串口 (COM)
PS/2
USB
无线 红外蓝牙
§ 10.1 鼠标器简介
鼠标器接口
UNIVERSITY
工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年 12月
,工程训练, 之一
讲义 V 1.1
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-2
第十讲 鼠标器分析
训练目的
? 了解典型机电一体化产品的设计思想。
? 认识用光电编码器测量平面位移的方法。
? 培养分析评价机电产品的初步能力。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-3
第十讲 鼠标器分析
本讲内容（ 2课时）
? 光机式鼠标器的结构
? 光机式鼠标器的原理
? 阅读材料 —— 鼠标器简介
? 训练内容
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-4
按接口分
串口 (COM)
PS/2口
USB
无线
按检测原理分
机械式
光机式
光电式
新型光电式
按按键分
双键
三键
滚轮
鼠标分类
§ 10.1 鼠标器简介
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-5
内部电路板光机式鼠标
外壳
滚动摩擦球、滚轴、光栅轮
X,Y坐标轴的光电对管
微动开关
集成电路芯片
§ 10.1 光机式鼠标器
鼠标结构
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-6
§ 10.1 光机式鼠标器
工作原理
? 鼠标实际上是一个 平面位移测量系统 。光电对管与小球、
滚轴、光栅轮组成 光电位移传感器 。
? 当移动鼠标时，橡胶球的滚动带动滚轴及光栅轮转动，
连续遮挡把光信号转换成电脉冲信号，脉冲信号数量的
多少对应于位移量的大小。
? 脉冲计数是以 增量累加 的方式测量位移。
? 每个接收元件中有两个光敏三极管，安置的位置间隔成
光栅轮槽（或孔）中心距的 3/4，这就使两个光敏三极
管输出脉冲的相位差 1/4周期，辨别两个脉冲哪一个领
先，就能够 辨别位移的方向 。
? 脉冲整形、方向辨别等工作由一片专用集成电路芯片完
成，这一芯片还处理第三键或附加滚轮的操作。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-7
§ 10.1 光机式鼠标器
工作原理
? 鼠标实际上是一个 平面位移测量系统 。光电对管与小球、滚轴、光栅轮组成 光电位
移传感器 。
? 当移动鼠标时，橡胶球的滚动带动滚轴及光栅轮转动，连续遮挡把光信号转换成
电脉冲信号，脉冲信号数量的多少对应于位移量的大小。
? 脉冲计数是以 增量累加 的方式测量位移。
? 每个接收元件中有两个光敏三极管，安置的位置间隔成光栅轮槽（或孔）中心距的
3/4，这就使两个光敏三极管输出脉冲的相位差 1/4周期，辨别两个脉冲哪一个领先，
就能够 辨别位移的方向 。
? 脉冲整形、方向辨别等工作由一片专用集成电路芯片完成，这一芯片还处理第三键
或附加滚轮的操作。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-8
§ 10.1 鼠标器简介
机械式鼠标
?原理 1：盒子下面有两个互相垂直的轮子，每个
轮子带动一个机械变阻器，滚轮带动轴旋转，
并使变阻器改变阻值，阻值的变化就产生了位
移讯号，在盒子的上面则有一个按钮开关提供
连通信号。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-9
§ 10.1 鼠标器简介
机械式鼠标
?原理 2：滚球和桌面接触，滚球推动滚轴
滚动，滚轴的另一边连着编码器（是圆形
的）在每个编码器上呈圆形排列的触点。
当滑球滚动时，经过传导，使触点会依次
碰到接触条，从而产生计算机容易辨认的，
“接通”和“断开”，也就是,0”和,1”
信号，再用一个芯片根据这些数据转换成
,X”和,Y”轴的位移，从而使光标移动
?纯机械式，容易磨损，使用寿命较短、精
度有限
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-10
§ 10.1 鼠标器简介
光机式鼠标
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-11
§ 10.1 鼠标器简介
光电式鼠标
?是由发光二极管和光敏管组成的光电耦合
器代替了小球，使用时必须在一块画有精
细网格线的专用反射板上滑动，利用移动
时反射光在经纬线处发生的变化，经镜头
照在光敏三极管上，从而将反射的光信号
转换成电信号。辨别方向的原理和控制芯
片都与光机式鼠标相同。
?这类鼠标轻巧耐用，位移分辩率和精度高，
传送速度快，但需要特殊的平板，价格较
贵。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-12
§ 10.1 鼠标器简介
新型光电式鼠标
?数字光电技术,实际上是一种“微型光学定位
系统”。这种“微型光学定位系统”每秒钟能
够发射 6000次红外线扫描鼠标下物体的表面，
用一种光电图像传感器，每隔几毫秒对照射表
面拍一次数字图像，取得图像后通过数字信号
处理器（ DSP）分析相邻两次数字图片的特性，
确定坐标的移动方向及数值。然后将每个细微
的移动方向与距离迅速而准确地传到计算机。
?这种鼠标的分辨率比较高，光标定位更加精准，
由于需要对图片进行扫描才能侦测、确定鼠标
的位移,扫描的频率 就成为衡量光电鼠标的一
项重要参数。
Industry Training Center, 工程训练, —— 力的测量与差动放大 2-13
串口 (COM)
PS/2
USB
无线 红外蓝牙
§ 10.1 鼠标器简介
鼠标器接口
