紅外線遙控鼠標器的原理,如何進行安裝和調(diào)試

鼠標器是用來產(chǎn)生控制屏幕光標移動的一種裝置，是計算機最重要的外部輸入設備之一，可用于人機會話的圖形系統(tǒng)。鼠標器和計算機之間有一根連線，并且需要在桌面（鼠標墊）上進行操作。在使用計算機和大屏幕投影機作多媒體教學時，由于鼠標器操作的牽制，會使教員的教學活動受到限制，不利于教學雙方的交流。本文介紹的一種紅外遙控鼠標器，用紅外線取代了鼠標器和計算機之間的連線，用按鍵控制光標的移動，解決了上述鼠標器使用不便的問題。

機械式鼠標器的工作原理

為了說明紅外線遙控鼠標器的工作原理，有必要先講一下普通鼠標器的工作原理。

鼠標器按其工作原理可分為機械式和光電式兩種，最常見的是機械式鼠標器?，F(xiàn)在的機械鼠標器實際上是光機鼠標器，即將滾輪的機械轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成光信號，再變?yōu)殡娦盘枴Ｏ旅嬉赃@種鼠標器為例說明其工作原理。

在機械式鼠標器底部有一個露出一部分的塑膠小球，當鼠標器在操作桌面上移動時，小球隨之轉(zhuǎn)動，在鼠標器內(nèi)部裝有三個滾軸與小球接觸，其中有兩個分別是X軸方向和Y軸方向滾軸，用來分別測量X軸方向和Y軸方向的移動量，另一個是空軸，僅起支撐作用。拖動鼠標器時，由于小球帶動三個滾軸轉(zhuǎn)動，X軸方向和Y軸方向滾軸又各帶動一個轉(zhuǎn)軸（稱為譯碼輪）轉(zhuǎn)動。譯碼輪（見圖1）的兩側(cè)分別裝有紅外發(fā)光二極管和光敏傳感器，組成光電耦合器。光敏傳感器內(nèi)部沿垂直方向排列有兩個光敏晶體管A和B，如圖2所示。由于譯碼輪有間隙，故當譯碼輪轉(zhuǎn)動時，紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線時而照在光敏傳感器上，時而被阻斷，從而使光敏傳感器輸出脈沖信號。光敏晶體管A和B被安放的位置使得其光照和阻斷的時間有差異，從而產(chǎn)生的脈沖A和脈沖B有一定的相位差，利用這種方法，就能測出鼠標器的拖動方向。也就是說，脈沖A比脈沖B的相位提前時，表示一個移動方向；反之，脈沖B比脈沖A的相位提前時，表示另一個移動方向。同時，脈沖信號周期也能反映出移動速度。檢測到的X軸方向和Y軸方向移動的合成即代表了鼠標器的移動方向。將上述電信號重新編碼后形成串行信號，再通過串行口COM1或COM2輸入計算機，計算機即可判斷鼠標器的移動方向。由以上的敘述可以得出結(jié)論：如果給X軸方向和Y軸方向光敏傳感器的輸出端送入兩組脈沖信號，控制每一組脈沖的相位差即能達到與拖動鼠標器相同的作用。本文介紹的紅外線遙控鼠標器正是根據(jù)這一原理設計的。

紅外線遙控鼠標器的工作原理

紅外線遙控鼠標器由紅外發(fā)射器和紅外接收器兩部分組成，其原理方框圖如圖3所示。

紅外發(fā)射器電路如圖4所示。IC1為編碼器集成電路VD5026，和它配對的譯碼器集成電路為VD5027或VD5028。VD5026的①～⑧腳為地址端A0～A7，⑩～13腳為數(shù)據(jù)端D0～D3（和VD5028配合使用時可作地址端A8～A11），17腳為編碼信號輸出端，其輸出信號對IC2A、IC2B等組成的40kHz脈沖發(fā)生器的信號進行調(diào)制。調(diào)制后的脈沖信號經(jīng)IC2C、IC2D后由VT1推動紅外發(fā)光二極管VD5、VD6發(fā)射紅外線。IC2C、IC2D有緩沖和整形的作用。R5為編碼器VD5026的振蕩電阻，它和配對的解碼器VD5027的振蕩電阻應該取相同的阻值，以保證時鐘頻率一致，否則將不能譯碼。數(shù)據(jù)端D0～D3的電平?jīng)Q定了鼠標器的移動方向和左、右鍵的工作狀態(tài)，其電平受S1～S6的控制，其中S1、S2控制X軸方向的正向和反向移動，S3、S4控制Y軸方向的正向和反向移動，S5、S6分別為鼠標器的左、右控制鍵。所按的鍵同D0～D3電平和工作狀態(tài)的關系見附表。

附表

由表1可以看出，通過按鍵即可對鼠標器進行各種操作，例如要使鼠標器向左上方移動，可先按S2向左移動，再按S3向上移動，也可以同時按S2、S3直接向左上方移動。［page］

紅外線接收器電路如圖5所示。CX20106是紅外遙控接收集成電路，它由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形電路等組成。VD1輸入IC1的紅外信號，經(jīng)過解調(diào)后由⑦腳輸出，再由IC3F反相后得到與VD5026的17腳輸出相同的編碼信號。此信號通過VD5027的14腳輸入，由于VD5027的地址碼A0～A7和發(fā)射器VD5026的地址碼A0～A7相同（都設置為低電平），所以VD5027能對與其相連的編碼信號進行正確解碼，其結(jié)果是能使VD5027的D0～D3輸出與VD5026的D0～D3相同的電平，從而完成相應的動作。

IC3為六“非”門集成電路，其中IC3A和IC3B與R5和C4等組成方波發(fā)生器，其脈沖頻率主要由R5、C4的值決定。R6、C5、IC3D等組成移相電路，移相量由R6、C5的值決定。當脈沖頻率調(diào)整時，R6、C5的值也應作相應的調(diào)整。IC3的各有關腳的輸出波形見圖6，從圖中可以看出，若以IC3的⑥腳輸出脈沖為基準，則⑧腳輸出脈沖相位超前，10腳輸出脈沖相位滯后。

IC4、IC5為四“非門”集成電路，兩者組成控制門電路，其中IC4C、IC4D、IC5D組成光標沿X軸方向移動的控制電路，IC4A、IC4B、IC5C組成光標沿Y軸方向移動的控制電路，IC5A為左鍵控制電路，IC5B為右鍵控制電路。

P1的①、②腳接鼠標器的Y軸方向原光敏傳感器兩個光敏晶體管的輸出端，③、④腳接鼠標器的X軸方向原光敏傳感器兩個光敏晶體管的輸出端，⑤、⑥腳接鼠標器的左、右鍵的接點，連接電路如圖7所示。

下面分別以控制光標沿X軸正方向移動和控制鼠標器左鍵為例說明這一部分電路的工作原理。

當發(fā)射器按下S1后，接收器IC2的D0端輸出高電平，使“與”門IC4D的13腳為高電平，而IC2的D1端為低電平，使IC5D腳為高電平，這樣就使從IC4D的腳輸入的脈沖信號得以從IC5D的14腳輸出，這時P1的③、④腳輸出給鼠標器的脈沖信號為④腳相位超前，光標向X軸正方向移動；同理，如果按下發(fā)射器S2鍵，則接收器P1的③、④腳輸出給鼠標器的脈沖信號為④腳相位滯后，光標向X軸負方向移動。當S1、S2均不按下時，IC2的D0、D1端均為低電平，

IC5D的11腳為低電平，P1的④腳沒有脈沖信號輸出，雖然這時P1的③腳有脈沖信號輸出，但由于沒有兩個脈沖信號進行相位比較，光標在X軸方向不會產(chǎn)生移動。相關點的脈沖信號波形見圖8。

如果按下發(fā)射器的S5，則接收器IC2的D0、D1同時輸出高電平，IC5A的③腳輸出低電平，相當于按下鼠標器的左鍵。需要說明的是：由于D0、D1均為高電平，IC4C的10腳、IC4D的11腳輸出相位相反的脈沖信號，在任一時刻IC5D的、13腳均有一端為低電平，從而使IC5D的11腳輸出高電平，因此按S5不會使光標產(chǎn)生X方向的移動。

對于控制光標沿Y軸方向移動和控制鼠標器右鍵，其工作原理可依此類推。

安裝和調(diào)試

主要元器件的型號和參數(shù)在圖4、圖5中均己標注。安裝和調(diào)試的一個很重要的工作是用于改裝的鼠標器的選擇，筆者用作試驗的鼠標器是美上美機械鼠標器。根據(jù)圖5所示電路的要求，鼠標器的集成電路必須為正電壓供電（相對于地），左、右鍵控制信號必須為低電平有效，即不按鍵時控制端對地為正電壓。滿足以上兩個條件的機械鼠標器均可使用。下面以美上美機械鼠標器為例具體說明接線方法。先拆掉X軸、Y軸方向的光敏傳感器（鼠標器中光敏傳感器為三個引腳，紅外發(fā)光二極管為兩個引腳）及左、右鍵按鈕開關，將圖5中P1⑦、⑧腳的連線和鼠標器電路板的地相連，X軸方向的光敏傳感器有三個安裝孔，其中一個為公共端，另兩個為信號輸出端，這兩個輸出端分別接P1的③腳和④腳，Y軸方向的連線與此類似。

調(diào)試時，按下S1，如光標向相反的方向即X軸負方向移動，只要調(diào)換一下和鼠標器電路板相連接的P1的③、④腳的線即可；按下S3，如光標向相反的方向Y軸負方向移動，只要調(diào)換與鼠標器電路板相連的P1的①、②腳即可。X軸、Y軸正方向正確了，負方向也就自然正確了。為了制作和使用方便，可將鼠標器的電路板拆下，與接收器的電路板裝在一個盒子里。

如果用其它機械鼠標器進行改裝，接收器部分的控制電路可能要作適當改動。

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