红外线遥控鼠标器

　    鼠标器是用来产生控制屏幕光标移动的一种装置，是计算机最重要的外部输入设备之一，可用于人机会话的图形系统。鼠标器和计算机之间有一根连线，并且需要在桌面（鼠标垫）上进行操作。在使用计算机和大屏幕投影机作多媒体教学时，由于鼠标器操作的牵制，会使教员的教学活动受到限制，不利于教学双方的交流。本文介绍的一种红外遥控鼠标器，用红外线取代了鼠标器和计算机之间的连线，用按键控制光标的移动，解决了上述鼠标器使用不便的问题。

机械式鼠标器的工作原理

      为了说明红外线遥控鼠标器的工作原理，有必要先讲一下普通鼠标器的工作原理。

　　鼠标器按其工作原理可分为机械式和光电式两种，最常见的是机械式鼠标器。现在的机械鼠标器实际上是光机鼠标器，即将滚轮的机械转动转换成光信号，再变为电信号。下面以这种鼠标器为例说明其工作原理。

　　在机械式鼠标器底部有一个露出一部分的塑胶小球,当鼠标器在操作桌面上移动时，小球随之转动，在鼠标器内部装有三个滚轴与小球接触，其中有两个分别是X轴方向和Y轴方向滚轴，用来分别测量X轴方向和Y轴方向的移动量，另一个是空轴，仅起支撑作用。拖动鼠标器时，由于小球带动三个滚轴转动，X轴方向和Y轴方向滚轴又各带动一个转轴（称为译码轮）转动。译码轮(见图1)的两侧分别装有红外发光二极管和光敏传感器，组成光电耦合器。光敏传感器内部沿垂直方向排列有两个光敏晶体管A和B，如图2所示。由于译码轮有间隙，故当译码轮转动时，红外发光二极管发出的红外线时而照在光敏传感器上，时而被阻断，从而使光敏传感器输出脉冲信号。光敏晶体管A和B被安放的位置使得其光照和阻断的时间有差异，从而产生的脉冲A和脉冲B有一定的相位差，利用这种方法，就能测出鼠标器的拖动方向。也就是说，脉冲A比脉冲B的相位提前时，表示一个移动方向；反之，脉冲B比脉冲A的相位提前时，表示另一个移动方向。同时，脉冲信号周期也能反映出移动速度。检测到的X轴方向和Y轴方向移动的合成即代表了鼠标器的移动方向。将上述电信号重新编码后形成串行信号，再通过串行口COM1或COM2输入计算机，计算机即可判断鼠标器的移动方向。由以上的叙述可以得出结论：如果给X轴方向和Y轴方向光敏传感器的输出端送入两组脉冲信号，控制每一组脉冲的相位差即能达到与拖动鼠标器相同的作用。本文介绍的红外线遥控鼠标器正是根据这一原理设计的。

红外线遥控鼠标器的工作原理

　　红外线遥控鼠标器由红外发射器和红外接收器两部分组成，其原理方框图如图3所示。

　　红外发射器电路如图4所示。IC1为编码器集成电路VD5026，和它配对的译码器集成电路为VD5027或VD5028。VD5026的①～⑧脚为地址端A0～A7，⑩～脚为数据端D0～D3（和VD5028配合使用时可作地址端A8～A11），脚为编码信号输出端，其输出信号对IC2A、IC2B等组成的40kHz脉冲发生器的信号进行调制。调制后的脉冲信号经IC2C、IC2D后由VT1推动红外发光二极管VD5、VD6发射红外线。IC2C、IC2D有缓冲和整形的作用。R5为编码器VD5026的振荡电阻，它和配对的解码器VD5027的振荡电阻应该取相同的阻值，以保证时钟频率一致，否则将不能译码。数据端D0～D3的电平决定了鼠标器的移动方向和左、右键的工作状态，其电平受S1～S6的控制，其中S1、S2控制X轴方向的正向和反向移动，S3、S4控制Y轴方向的正向和反向移动，S5、S6分别为鼠标器的左、右控制键。所按的键同D0～D3电平和工作状态的关系见附表。

附表

　    由表1可以看出，通过按键即可对鼠标器进行各种操作，例如要使鼠标器向左上方移动，可先按S2向左移动，再按S3向上移动，也可以同时按S2、S3直接向左上方移动。

　　红外线接收器电路如图5所示。CX20106是红外遥控接收集成电路，它由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和整形电路等组成。VD1输入IC1的红外信号，经过解调后由⑦脚输出，再由IC3F反相后得到与VD5026脚输出相同的编码信号。此信号通过VD5027的脚输入，由于VD5027的地址码A0～A7和发射器VD5026的地址码A0～A7相同（都设置为低电平），所以VD5027能对与其相连的编码信号进行正确解码，其结果是能使VD5027的D0～D3输出与VD5026的D0～D3相同的电平，从而完成相应的动作。

   
   
      IC3为六“非”门集成电路，其中IC3A和IC3B与R5和C4等组成方波发生器，其脉冲频率主要由R5、C4的值决定。R6、C5、IC3D等组成移相电路，移相量由R6、C5的值决定。当脉冲频率调整时，R6、C5的值也应作相应的调整。IC3的各有关脚的输出波形见图6，从图中可以看出，若以IC3的⑥脚输出脉冲为基准，则⑧脚输出脉冲相位超前，脚输出脉冲相位滞后。

　　IC4、IC5为四“非门”集成电路，两者组成控制门电路，其中IC4C、IC4D、IC5D组成光标沿X轴方向移动的控制电路，IC4A、IC4B、IC5C组成光标沿Y轴方向移动的控制电路，IC5A为左键控制电路，IC5B为右键控制电路。

　　P1的①、②脚接鼠标器的Y轴方向原光敏传感器两个光敏晶体管的输出端，③、④脚接鼠标器的X轴方向原光敏传感器两个光敏晶体管的输出端，⑤、⑥脚接鼠标器的左、右键的接点，连接电路如图7所示。

     下面分别以控制光标沿X轴正方向移动和控制鼠标器左键为例说明这一部分电路的工作原理。

　　当发射器按下S1后，接收器IC2的D0端输出高电平，使“与”门IC4D的脚为高电平，而IC2的D1端为低电平，使IC5D脚为高电平，这样就使从IC4D的脚输入的脉冲信号得以从IC5D的脚输出，这时P1的③、④脚输出给

鼠标器的脉冲信号为④脚相位超前，光标向X轴正方向移动；同理，如果按下发射器S2键，则接收器P1的③、④脚输出给鼠标器的脉冲信号为④脚相位滞后，光标向X轴负方向移动。当S1、S2均不按下时，IC2的D0、D1端均为低电平.

　　IC5D的脚为低电平，P1的④脚没有脉冲信号输出，虽然这时P1的③脚有脉冲信号输出，但由于没有两个脉冲信号进行相位比较，光标在X轴方向不会产生移动。相关点的脉冲信号波形见图8。

　　如果按下发射器的S5，则接收器IC2的D0、D1同时输出高电平，IC5A的③脚输出低电平，相当于按下鼠标器的左键。需要说明的是：由于D0、D1均为高电平，IC4C的脚、IC4D的脚输出相位相反的脉冲信号，在任一时刻IC5D的、脚均有一端为低电平，从而使IC5D的脚输出高电平，因此按S5不会使光标产生X方向的移动。

　　对于控制光标沿Y轴方向移动和控制鼠标器右键，其工作原理可依此类推。

安装和调试

　　主要元器件的型号和参数在图4、图5中均己标注。安装和调试的一个很重要的工作是用于改装的鼠标器的选择，笔者用作试验的鼠标器是美上美机械鼠标器。根据图5所示电路的要求，鼠标器的集成电路必须为正电压供电（相对于地），左、右键控制信号必须为低电平有效，即不按键时控制端对地为正电压。满足以上两个条件的机械鼠标器均可使用。下面以美上美机械鼠标器为例具体说明接线方法。先拆掉X轴、Y轴方向的光敏传感器（鼠标器中光敏传感器为三个引脚，红外发光二极管为两个引脚）及左、右键按钮开关，将图5中P1⑦、⑧脚的连线和鼠标器电路板的地相连，X轴方向的光敏传感器有三个安装孔，其中一个为公共端，另两个为信号输出端，这两个输出端分别接P1的③脚和④脚，Y轴方向的连线与此类似。

　　调试时，按下S1，如光标向相反的方向即X轴负方向移动，只要调换一下和鼠标器电路板相连接的P1的③、④脚的线即可；按下S3，如光标向相反的方向Y轴负方向移动，只要调换与鼠标器电路板相连的P1的①、②脚即可。X轴、Y轴正方向正确了，负方向也就自然正确了。为了制作和使用方便，可将鼠标器的电路板拆下，与接收器的电路板装在一个盒子里。

　　如果用其它机械鼠标器进行改装，接收器部分的控制电路可能要作适当改动。