您的电脑鼠标如何工作?

如果没有电脑鼠标,我们会在哪里?我们一直使用这些设备来控制我们的计算机,无论是用于游戏还是商业用途。计算机鼠标是任何计算机系统的重要组成部分。然而,我们很少考虑是什么为这些设备提供动力或它们是如何工作的。

第一台电脑鼠标

在 1960 年代初期,当计算机技术仍处于早期发展阶段时,一位名叫道格拉斯·恩格尔巴特(Douglas Engelbart)的发明家希望为用户开发一种更简单的方法来导航他们的计算机。 1964 年,他为可以在计算机屏幕上移动光标的设备构建了原型。

该设备具有吸引人的名称“显示系统的 XY 位置指示器”,从任何想象来看,它都不像现代计算机鼠标。

那是一个又大又笨重的木箱,被挖空了。在里面,有两个大轮子。一个在 X 轴上转动,另一个在 Y 轴上转动。因此,一个轮将记录沿 X 轴的运动,而另一个将记录沿 Y 轴的运动。显示系统的 XY 位置指示器有一根长编织线,末端为 13 针连接器。

1968 年,Engelbart 为该设备申请了专利(1970 年授予),并在 1968 年的演示中正式将该设备称为“鼠标”。从这一点上,计算机鼠标技术发展和变化成为今天的样子。

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如今,我们可以选择不同类型的电脑鼠标。每种类型都有自己的优点和缺点。

机械电脑鼠标

机械式电脑鼠标,顾名思义,是带有活动部件的类型。它们的底部有一个球,当它沿着表面移动时会旋转。在 1999 年光学计算机鼠标出现之前,机械鼠标是主要类型。

1968 年,德国 Telefunken 公司发明了第一款使用球的机械鼠标。该设备是一个半球体,底部有一个小轨迹球。 1973 年,Bill English 开发出第一只类似现代鼠标的鼠标;它与施乐 Alto I 计算机系统一起出售。

机械鼠标的工作原理

有几个主要组件使机械鼠标工作:

  • 是一个重钢球,涂有橡胶以增加牵引力。
  • 滚子是圆柱形件,与球接触并随之旋转。
  • 滚轮头是平盘,上面有细缝。它们连接到滚轮上,因此与它们一起旋转。
  • LED就像小灯泡一样,通过滚轮头上的狭缝传递光线。
  • 光传感器从 LED 接收光并将其转换为电信号。
  • 微控制器是一个小型微芯片,用于处理从滚筒接收到的数据。

球位于鼠标中间,两个滚轮直接接触。一个滚轮沿鼠标底部纵向运行,另一个滚轮横向运行。当球沿 X 轴旋转时,纵向滚子转动,反之亦然。

滚轮头位于滚轮的另一端。两个滚轮头都夹在 LED 和光传感器之间。 LED 向光传感器发出连续的光线,但被滚轮头挡住了。然而,由于滚轮头上有狭缝,细光束可以穿过滚轮头。

滚轮头的旋转使光传感器检测到闪光。这就是它如何知道鼠标正在向一个方向移动。当光传感器检测到闪光时,它会向微控制器发送信号。然后该数据由微控制器处理,然后将其发送到计算机。

光学鼠标

机械鼠标上市大约十年后,光学鼠标开始出现。光学鼠标不使用球和旋转滚轮,而是使用光来移动光标。 1982 年,一家名为 Mouse Systems Corporation 的公司向全世界推出了其光学鼠标。尽管它们的历史可以追溯到很久以前,但光学鼠标直到 2000 年代初才成为主流。

光学鼠标的工作原理

与机械鼠标不同,光学鼠标没有活动部件。主要部分是:

  • LED通过棱镜发出光。
  • 棱镜直接位于 LED 旁边。
  • 光传感器接收从表面反射的光。
  • DSP (数字信号处理器)处理来自光传感器的电信号。

LED 将强光(通常是红色)直接照射到棱镜中。光线从棱镜边缘反弹并直接射到表面上。该光从表面反射并击中光传感器。

光传感器使用与大多数数码相机类似的技术。传感器通常是 CMOS(互补金属氧化物半导体)光传感器。它分为许多称为照相站点的无限小部分。当光子撞击感光点时,它们会产生小电流。然后这些电流流向 DSP。

然后 DSP 处理电流并创建表面的小图像。当鼠标移动时,会创建另一张图片,鼠标比较两张图片。此过程每秒发生数百万次,从而使光标移动顺畅。

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机械与光学鼠标

尽管两种类型的鼠标都做同样的事情,但对于大多数用户来说,还是存在决定成败的明显差异。

为什么光学鼠标更好

光学鼠标的一个主要好处是没有移动部件。机械鼠标中的球在滚动时会沾上灰尘和碎屑,一段时间后会对准确性产生负面影响。您必须定期清洁鼠标以防止灰尘堆积。

光学鼠标可用于大多数表面,无论质地如何。机械鼠标要正常工作,球必须抓住表面,这意味着光滑的表面是不可能的。由于光学鼠标使用光,因此表面可以是光滑的或有纹理的。

为什么机械鼠标更好

尽管光学鼠标可以使用任何纹理的表面,但机械鼠标可以使用任何颜色的表面。这是因为光学鼠标中的光传感器无法识别某些颜色。当光电鼠标出现问题时,光标可以从一个地方跳到另一个地方。

机械鼠标用户不必担心光标跳动。但是,因为它们有移动部件,所以当球移动不多时,光标不可能跳到不同的位置。

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小设备,大帮助

几十年来,电脑鼠标一直是用户体验的重要组成部分。虽然还有其他方法可以控制您的计算机,但鼠标仍然是最方便的选择。从 1964 年的那个大木块到我们今天使用的纤巧的塑料设备,计算机鼠标一直并将永远是对计算机技术最重要的贡献之一。