鼠標的結構圖和工作原理：鼠標結構分析

隨着時代的進步和科技的發展，電腦成為辦公的主要工具之一，一直以來，鼠標作為我們最頻繁接觸的電腦輸入設備之一，似乎並沒有受到人們過多的關注。雖然我們每天都在使用鼠標，但是你真的了解鼠標的工作原理嗎？今天我們就一起來詳細地聊聊鼠標，了解鼠標的種類和工作原理。

1、世界上第一款鼠標

1968年12月9日，全世界第一個鼠標誕生於美國加州斯坦福大學，它的發明者是Douglas Englebart博士。鼠標的英文原名是「Mouse」，Englebart博士設計鼠標的初衷就是為了使計算機的操作更加簡便，來代替鍵盤那繁瑣的指令。他製作的鼠標是一隻小木頭盒子，工作原理是由它底部的小球帶動樞軸轉動，並帶動變阻器改變阻值來產生位移信號，信號經計算機處理，屏幕上的光標就可以移動。

它的基本工作原理是：當移動鼠標器時，它把移動距離及方向的信息轉換成脈衝送到計算機，計算機再把脈衝轉換成鼠標器光標的坐標數據，從而達到指示位置的目的。

世界第一款鼠標

世界上第一款鼠標的問世，證明了電腦輸入設備進入了一個新的時代，以至鼠標成為現如今不可或缺的電腦外設產品。

應用的進步讓人們對鼠標開始提出更多的要求，包括舒適的操作手感、靈活的移動和準確定位、可靠性高、不需經常清潔，鼠標的美學設計和製作工藝也逐漸為人所重視。現如今的鼠標已經呈多元化發展趨勢，從機械鼠標、光電鼠標、激光鼠標到前不久最新推出的觸控式鼠標等，都擁有各自的用戶群體。

根據工作原理和內部結構，鼠標可分為三大類：機械鼠標、光機式鼠標、光電鼠標。

2、機械鼠標

機械鼠標內部構造

機械鼠標工作原理

機械鼠標又名滾球鼠標，主要由滾球、輥柱和光柵信號傳感器組成。通過ps/2口或串口與主機相連。接口使用四根線，分別為電源、地、時鐘和數據。正常工作時，鼠標的移動轉換為水平和垂直柵輪不同方向和轉速的轉動。柵輪轉動時，柵輪的輪齒周期性遮擋紅外發光管發出的紅外線照射到接收組件中的甲管和乙管,從而甲和乙輸出端輸出電脈衝至鼠標內控制芯片。由於紅外接收組件中甲乙兩管垂直排列，柵輪輪齒夾在紅外發射與接收中間的部分的移動方向為上下方向，而甲乙接收管與紅外發射管的夾角不為零，於是甲乙管輸出的電脈衝有一個相位差。鼠標內控制芯片通過此脈衝相位差判知水平或垂直柵輪的轉動方向，通過此脈衝的頻率判知柵輪的轉動速度，並不斷通過數據線向主機傳送鼠標移動信息，主機通過處理使屏幕上的光標同鼠標同步移動。

顯而易見，這種機械鼠標的精度受到了桌面光潔度、採樣精度等多方面因素的制約，因此並不適合在高速移動或者大型遊戲中使用。不過，由於這種第一代機械鼠標出現的時候，大部分PC的系統軟件和操作軟件都只是剛剛開始使用GUI，因此這個矛盾並不突出。

鑒別機械鼠標的方法很簡單，把鼠標翻轉過來，如果下面有小圓球，就是機械鼠標。

機械鼠標內部結構

隨着新產品的更新換代，機械鼠標被淘汰後，市面上已經很難找得出機械鼠標了。

3、光機鼠標

光機鼠標及內部結構圖

為了克服機械鼠標精度不高、結構容易磨損的弊端，羅技公司在1983年設計出了第一款光學機械式鼠標，簡稱光機鼠標。

光機鼠標是在純機械式鼠標上進行改良，通過引入光學技術來提高鼠標的定位精度，和機械鼠標一樣擁有一個膠質圓形小球，並連接着x、y轉軸，不同的是光機鼠標增加了發光二極管和感光芯片。

在鼠標移動時，滾輪帶動光柵和感光芯片一起運作，從而產生脈衝信號，通過鼠標內部的芯片處理之後被CPU接收，信號的數量和頻率對應着屏幕上的距離和速度。

藉助這種原理，鼠標的精度和靈敏度都有了大幅度提升，大大超過了原本的機械鼠標，並且成本低廉，迅速風靡市場，純機械式鼠標時代被取代。

4、光電鼠標

光電鼠標內部結構圖

光電鼠標通常由光學感應器、光學透鏡、發光二極管等結構組成。在光電鼠標內部有一個發光二極管，通過該發光二極管發出的光線，照亮光電鼠標底部表面（這就是為什麼鼠標底部總會發光的原因）。然後將光電鼠標底部表面反射回的一部分光線，經過一組光學透鏡，傳輸到一個光感應器件（微成像器）內成像。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

設計這種光電鼠標的初衷是將鼠標的精度提高到一個全新的水平，達到滿足專業應用的需求。

這種光電鼠標在精度上確實有很大進步，但是在使用中也有很大的缺陷。反射板稍有磨損或損傷，就會影響鼠標使用，甚至報廢，並且使用過程中移動方向必須和反射板中的網格垂直，造價也較為昂貴，所以很快就被市場淘汰了。

5、光學鼠標

雖然光電鼠標慘遭失敗，但是全數字化的工作方式、無機械結構和高於機械鼠標的精準度引起了業內的注意。

不久後，克服了光電鼠標缺陷的光學鼠標出現了，既保留了光電鼠標的高精度、無機械結構的特點，又具有高可靠性和耐用性，並且在使用過程中無需清潔液可保持良好的工作狀態，光學鼠標和上述所有鼠標都有明顯的差別，底部沒有滾輪，也不需要藉助反射板來實現定位，核心部件是發光二極管、微型攝像頭、光學引擎和控制芯片。

光學鼠標結構圖

工作時發光二極管照亮鼠標底部表面，微型攝像頭以一定時間間隔不斷進行圖像拍攝。鼠標在移動過程中產生的不同圖像傳送給光學引擎進行數字化處理，由定位芯片判斷出鼠標的移動方向和距離，分析出來的結果轉換成坐標偏移量從而實現光標定位。

6、激光鼠標

2004年，世界第一款激光鼠標同時誕生了，它便是羅技推出的MX1000激光無線鼠標，至此，激光鼠標的風潮開始興起，光學鼠標的地位開始岌岌可危，併流失部分用戶。由於羅技MX1000同時也是一款無線鼠標，因此，無線鼠標在04年後開始頻繁進入市場。

激光鼠標其實也是光電鼠標，只不過是用激光代替了普通的LED光．好處是可以通過更多的表面，因為激光是Coherent Light（相干光），幾乎單一的波長，即使經過長距離的傳播依然能保持其強度和波形；而LED 光則是Incoherent Light（非相干光）。

激光鼠標傳感器獲得影像的過程是根據激光照射在物體表面所產生的干涉條紋而形成的光斑點反射到傳感器上獲得的，而傳統的光學鼠標是通過照射粗糙的表面所產生的陰影來獲得。因此激光能對錶面的圖像產生更大的反差，從而使得「CMOS成像傳感器」得到的圖像更容易辨別，提高鼠標的定位精準性。

7、多點觸控鼠標

多點觸控 (又稱多重觸控、多點感應、多重感應，英譯為Multitouch或Multi-Touch)是採用人機交互技術與硬件設備共同實現的技術，能在沒有傳統輸入設備下進行計算機的人機交互操作。多點觸摸技術，能構成一個觸摸屏（屏幕，桌面，牆壁等）或觸控板，都能夠同時接受來自屏幕上多個點進行計算機的人機交互操作。

首先，我們從已經深入大家生活的MP3、手機的觸摸屏講起。包括比較高端的多點觸控屏，大部分IT產品採用的是電容式觸摸屏，和更早期的電阻式觸摸屏相比，電容式觸摸屏的市場前景更加廣闊。

電容式觸摸屏是一塊四層的複合玻璃屏，玻璃屏的內表面和夾層各塗有一層ITO（納米銦錫金屬氧化物，具有很好的導電性和透明性）。