鼠标结构分析_鼠标结构图及工作原理

随着时代的进步和科学技术的发展，计算机已经成为办公的主要工具之一。长期以来，鼠标作为接触最频繁的计算机输入设备之一，似乎没有受到太多的关注。虽然我们每天都在使用鼠标，但你真的了解鼠标是如何工作的吗？今天我们来详细说说鼠标，了解一下鼠标的种类和工作原理。

1、世界上第一款鼠标

1968年12月9日，世界上第一只老鼠在美国加州斯坦福大学诞生。它的发明者是道格拉斯恩格巴特博士。鼠标的英文原名是“Mouse”，Englebart博士设计鼠标的初衷是为了让电脑的操作更简单，代替键盘繁琐的指令。他做的老鼠是一个小木箱。它的工作原理是底部的球体带动枢轴转动，带动变阻器改变电阻值产生位移信号。信号经过计算机处理后，屏幕上的光标就可以移动了。

它的基本工作原理是：在移动鼠标时，将移动距离和方向的信息转换成脉冲发送给计算机，计算机再将脉冲转换成鼠标光标的坐标数据，从而达到指示位置的目的。

世界上第一只老鼠

世界上第一个鼠标的出现，证明计算机输入设备已经进入了一个新的时代，鼠标已经成为当今不可或缺的计算机外设产品。

随着应用的发展，人们开始对鼠标提出了更多的要求，包括操作手感舒适、运动灵活定位准确、可靠性高、无需频繁清洗等。鼠标的美学设计和制造工艺也逐渐受到重视。如今，鼠标已经呈现出多元化的发展趋势，从机械鼠标、光电鼠标、激光鼠标到最近推出的触控鼠标等。它们都有自己的用户组。

根据工作原理和内部结构，鼠标可以分为三类：机械鼠标、光机鼠标和光电鼠标。

2、机械鼠标

机械鼠标的内部结构

机械鼠标的工作原理

机械鼠标，又称球鼠标，主要由球、滚轮和光栅信号传感器组成。通过ps/2端口或串行端口与主机连接。该接口使用四条线，即电源、接地、时钟和数据。在正常操作期间，鼠标的移动被转换为水平和垂直网格轮在不同方向和速度上的旋转。当栅轮转动时，栅轮的齿周期性地阻挡红外发光管发出的红外线照射接收组件中的A管和B管，使A、B的输出端向鼠标中的控制芯片输出电脉冲。由于红外接收组件中的A、B管垂直排列，光栅轮齿夹在红外发射和接收之间的部分运动方向为上下，A、B接收管与红外发射管的夹角不为零，因此A、B管输出的电脉冲之间存在相位差。鼠标内部控制芯片通过脉冲相位差判断水平或垂直格轮的旋转方向，通过脉冲频率判断格轮的旋转速度，并通过数据线不断将鼠标移动信息传输给主机，主机通过处理使屏幕上的光标与鼠标同步移动。

显然，这款机械鼠标的精度受到桌面流畅度、采样精度等诸多因素的制约，不适合高速移动或大型游戏。但是这第一代机械鼠标出现的时候，大部分PC系统软件和操作软件才刚刚开始使用GUI，所以这个矛盾并不突出。

识别机械鼠标的方法非常简单。把鼠标翻过来。如果下面有一个小球，那就是机械鼠标。

机械鼠标的内部结构

随着新产品的升级，机械鼠标被淘汰后，市场上很难找到机械鼠标。

3、光机鼠标

鼠标及内部结构图

为了克服机械鼠标精度低、结构易磨损的缺点

光机鼠标是在纯机械鼠标的基础上改进而来的，通过引入光学技术提高了鼠标的定位精度。和机械鼠标一样，光机鼠标有一个胶质的圆球，与X轴和Y轴相连。不同的是，光机鼠标增加了发光二极管和光敏芯片。

在老鼠身上

借助这种原理，鼠标的精度和灵敏度都有了大幅度提升，大大超过了原本的机械鼠标，并且成本低廉，迅速风靡市场，纯机械式鼠标时代被取代。

4、光电鼠标

光电鼠标内部结构图

光电鼠标通常由光学感应器、光学透镜、发光二极管等结构组成。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。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

设计这种光电鼠标的初衷是将鼠标的精度提高到一个全新的水平，达到满足专业应用的需求。

这种光电鼠标在精度上确实有很大进步，但是在使用中也有很大的缺陷。反射板稍有磨损或损伤，就会影响鼠标使用，甚至报废，并且使用过程中移动方向必须和反射板中的网格垂直，造价也较为昂贵，所以很快就被市场淘汰了。

5、光学鼠标

虽然光电鼠标惨遭失败，但是全数字化的工作方式、无机械结构和高于机械鼠标的精准度引起了业内的注意。

不久后，克服了光电鼠标缺陷的光学鼠标出现了，既保留了光电鼠标的高精度、无机械结构的特点，又具有高可靠性和耐用性，并且在使用过程中无需清洁液可保持良好的工作状态，光学鼠标和上述所有鼠标都有明显的差别，底部没有滚轮，也不需要借助反射板来实现定位，核心部件是发光二极管、微型摄像头、光学引擎和控制芯片。

光学鼠标结构图

工作时发光二极管照亮鼠标底部表面，微型摄像头以一定时间间隔不断进行图像拍摄。鼠标在移动过程中产生的不同图像传送给光学引擎进行数字化处理，由定位芯片判断出鼠标的移动方向和距离，分析出来的结果转换成坐标偏移量从而实现光标定位。

6、激光鼠标

2004年，世界第一款激光鼠标同时诞生了，它便是罗技推出的MX1000激光无线鼠标，至此，激光鼠标的风潮开始兴起，光学鼠标的地位开始岌岌可危，并流失部分用户。由于罗技MX1000同时也是一款无线鼠标，因此，无线鼠标在04年后开始频繁进入市场。

激光鼠标其实也是光电鼠标，只不过是用激光代替了普通的LED光．好处是可以通过更多的表面，因为激光是Coherent Light（相干光），几乎单一的波长，即使经过长距离的传播依然能保持其强度和波形；而LED 光则是Incoherent Light（非相干光）。

激光鼠标传感器获得影像的过程是根据激光照射在物体表面所产生的干涉条纹而形成的光斑点反射到传感器上获得的，而传统的光学鼠标是通过照射粗糙的表面所产生的阴影来获得。因此激光能对表面的图像产生更大的反差，从而使得“CMOS成像传感器”得到的图像更容易辨别，提高鼠标的定位精准性。

7、多点触控鼠标

多点触控 (又称多重触控、多点感应、多重感应，英译为Multitouch或Multi-Touch)是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备下进行计算机的人机交互操作。多点触摸技术，能构成一个触摸屏（屏幕，桌面，墙壁等）或触控板，都能够同时接受来自屏幕上多个点进行计算机的人机交互操作。

首先，我们从已经深入大家生活的MP3、手机的触摸屏讲起。包括比较高端的多点触控屏，大部分IT产品采用的是电容式触摸屏，和更早期的电阻式触摸屏相比，电容式触摸屏的市场前景更加广阔。

电容式触摸屏是一块四层的复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO（纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性）。

多点触控鼠标

2009年苹果公司推出了全球首款多点触控鼠标，然而进入2010年国内外设厂商雷柏推了国内第一款多点触控式鼠标-雷柏T1鼠标，这也预示着多点触控鼠标将会成为未来的主流。

多点触控技术是一项新的鼠标技术，触控技术的发展势头近几年可以说是非常的迅猛，但由于存在操作延迟、工作效率低等根本问题，短期内还不能够起到替代键鼠产品的作用。但是已经有键鼠外设厂商行动起来，开发出了结合触控技术的新产品。