1鼠标电路简化及光电码盘精度提高
将机械鼠标改造成为角度传感器，只需要用到其光电码盘及光电检测模块，因此可以将鼠标的电路图简化成如图1所示的形式，包括发光二极管、光敏三级管、鼠标芯片。光电码盘每转过1周能够产生36个脉冲，再由鼠标芯片进行4倍频细分，使得光电编码器每转能够产生36×4=144个脉冲。即最小能够分辨的角度是360°÷144=2.5°，显然精度不够高，因此我们可以在光电码盘前端加上两级齿轮传动，来将分辨率放大16倍，其最小能够分辨的角度是360°÷（144×16）=0.15°≈0.2°，如图2所示。鼠标光电码盘的大小一般为20mm，考虑到尺寸的搭配，齿轮可以选用玩具车上的塑料齿轮，这种齿轮价格十分便宜。其模数一般为0.5mm，如：1、3号齿轮可以选用40齿（直径20mm），2、4号齿轮选用10齿（直径5mm）。
2软件设计
软件设计采用VisualBasic语言编程。程序包含两个部分，第一部分是将芯片初始化设置，去除自动加速功能。其具体方法是，程序向芯片发送十六进制代码E7，命令芯片关闭自动加速功能，当收到应答FA后，表明设置完成。加速功能去除后，程序执行第二部分，检测并计算码盘转角位移及速度。该部分程序中包含1个时钟控件Timer和1个计数器Counter。当光电码盘顺时针转过1个栅格时，计数器Counter加1，逆时针减1，由此可以求得角位移。将位移对时间进行微分，即可求得角速度，其具体方法是，时钟控件每秒触发1次，并记录下计数器当前值与前一秒的差值Ti。一般机械鼠标采用PS/2串口输出，对于一些不支持PS/2接口的电脑，采用一根PS/2转USB串口数据线就能将设备插入电脑。当设备插入电脑后，电脑实际上会将该设备识别为鼠标设备，因此当光电码盘旋转的过程中，鼠标指针也会做出相应运动。从而鼠标指针移动的步数可以准确地反映码盘转过的栅格数目。通过捕捉鼠标指针，可以使得计数器Counter的数值随着指针同步变化。然而当码盘总是朝着一个方向转动，鼠标指针可能超出边界而停止。对此可以在程序中加入一个判断函数，当指针超过边界时，立刻通过SetCursorPos（X0，Y0）函数将指针调回原点重新运动。程序流程图如图3所示。
3结语
本文提供了一种可快速将机械鼠标改造成为角度传感器的方法，能够实现一定精度的任意范围的角度测量．经过测试，其性能稳定。该方法最大的优点是无需开发单片机或者考虑外设与电脑的通讯协议，只需通过简单的编程或者直接运行本文所给出的程序代码，就能快速实现角位移及角速度的测量。
作者：唐灵俊 杨旸 周思柱 李宁 单位：长江大学机械工程学院
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