专利名称：光对管侦测电路及侦测方法
技术领域：
本发明有关一种光对管侦测电路及侦测方法，尤其是指一种应用于光电鼠标等光学式指针控制装置内的光对管侦测电路及侦测方法。
背景技术：
现有技术中，一般指针控制装置，如鼠标，都是藉由滚轮的转动，而产生信号，通过处理单位对信号的处理，将处理结果传回主控制器而控制显示设备上的指针(或光标)。目前的鼠标类型有机械式滚轮鼠标及光学式滚轮鼠标。其中机械式鼠标，其工作原理是以正负金属弹片将滚轮的转动值，传回计算机后反映在显示器屏幕上。然而，机械式滚轮鼠标的金属弹片容易粘满灰尘而导致动作失灵，且机械结构亦存在磨损问题，长期使用会给用户造成很大的不便。
通过光对管侦测技术可解决机械式鼠标所存在的上述缺陷。因此，光学式滚轮鼠标将光对管侦测技术引入进来。光学式滚轮鼠标一般都包括有两组或三组光电元器件。其中，如图1所示，每一组光电元器件包括用以发射光线的光敏二极管，即发射极和用以感知光线的光敏晶体管，即接收极，且光敏二极管与光敏晶体管分离设置，两者之间具有一栅格，此栅格置于滚轮内。当转动鼠标的滚轮时，滚轮带动栅格转动。由于栅格的转动，使得发射极发出的光线一会儿被阻挡而无法令接收极接收，一会儿又让光线被光敏晶体管接收，这样交替的进行。这样，接收极会因为交替的接收光线而产生波动信号。另外，一个信号处理单元(即光对管侦测电路)感知并处理该接收极的波动信号，最后传给主控制器，从而控制显示设备上的指针运动。
如图2所示，所述波动信号一般为由一对有相位差的脉冲信号组成，包括第一信号X1与第二信号X2。如图2a所示，当滚轮往前运动的时候，我们可以看到随着时间的推移，第一信号X1与第二信号X2均发生波动，且当第一信号X1为上升延，第二信号X2的电平为高的时候，此时信号处理单元输出+1；当第一信号X1为下降延，第二信号X2的电平为低的时候，此时信号处理单元输出+1；当第二信号X2为上升延，第一信号X1的电平为低的时候，此时信号处理单元输出+1；当第二信号X2为下降延，第一信号X1的电平为高的时候，此时信号处理单元输出+1。按照图2a所示的情况，信号处理单元会判断鼠标正在做往前的运动。
如图2b所示，当滚轮往前后运动的时候，当第一信号X1为上升延，第二信号X2的电平为低的时候，此时信号处理单元输出-1；当第一信号X1为下降延，第二信号X2的电平为高的时候，此时信号处理单元输出-1；当第二信号X2为上升延，第一信号X1的电平为高的时候，此时信号处理单元输出-1；当第二信号X2为下降延，第一信号X1的电平为低的时候，此时信号处理单元输出-1。按照图2b所示的情况，信号处理单元判断鼠标正在做往后的运动。
然而，内部及外部的因素如温度、电磁辐射及光线等等经常会干扰光对管的侦测精度。以下对上述温度、电磁辐射及光线等的干扰统称为噪音干扰。如图3所示，此为一个受噪音干扰而使得第一信号X1及第二信号X2产生不规则的波动的具体例子。我们可以看到，当有噪音干扰时，信号处理单元会根据第一信号X1及第二信号X2的波动而输出+1，+1，-1，-1，+1，+1，-1，-1…当信号处理单元在预设的时间间隔T1内进行运算，如加法运算，很有可能会取到+2或者-2，于是信号处理单元会把这个数值输出给主控制器而在显示器上控制指针移动，但这个动作并不是使用者移动鼠标本身而产生的，而实际上是由于噪音干扰而使第一信号X1及第二信号X2产生波动引起的。因此，噪音干扰会导致鼠标无法精确控制指针运动。
当然，如果我们把信号处理单元运算的时间间隔设定为在T2，我们会发现，信号处理单元进行加法运算后会取到的数值为0，而不会导致光标移动。但是，由于时间间隔是根据环境而定，且噪音干扰也不是事先可以预估的，所以噪音干扰而导致鼠标无法精确控制光标的现象无法被克服。
因此，我们需要设计一种可有效控制噪音对鼠标控制产生干扰的侦测电路与侦测方法。
内容本发明的目的在于提供一种可有效消除噪音干扰的光对管侦测电路及侦测方法。
本发明光对管侦测电路的目的主要通过如下技术方案实现一种光对管侦测电路，应用于光电式指针控制装置内，指针控制装置与主控制器相连并控制主控制器显示设备上的光标，指针控制装置包括有发射极、接收极及设置于发射极与接收极之间的栅格，发射极向接收极发射信号，栅格随着指针控制装置的运动转动而使得接收极获取波动信号，该光对管侦测电路与接收极相连，包括取值单元，接收波动信号并产生信号值；运算单元，预先设定时间间隔，对在该时间间隔内取值单元所产生的信号值进行运算；输出单元，接受数据并传送给主控制器；该光对管侦测电路还包括判断单元及处理单元，其中判断单元判断运算单元所产生的值是否为噪音干扰所产生的；处理单元将判断单元判断后认为是噪音引起的运算单元的值处理后输出；输出单元接受处理单元中传出的值。
本发明光对管侦测方法的目的主要通过如下技术方案实现一种光对管侦测方法，包括第一步，接收一对波动信号第一信号与第二信号；第二步，比较该第一、第二波动信号，产生信号值；第三步，预先设定一时间间隔，运算该时间间隔内的信号值产生计算值；第四步，判断预设时间间隔内的波动信号是否是由于噪音干扰引起的；第五步，如判断在预设时间间隔内，计算值是由于噪音干扰引起的，对第三步的计算值进行处理后输出；否则，将第三步的计算值直接输出；第六步，接收第五步的数据并输出。
与现有技术相比，本发明光对管侦测电路通过加入判断单元与处理单元而可有效的防止因外界温度、电磁辐射及光线等噪音而产生的干扰信号对鼠标等指针控制装置的影响。而同样的，本发明光对管侦测方法通过对接受到的信号进行判断与处理，而减少噪音干扰的影响。
图1是现有技术中的光对管侦测电路的应用环境示意图；图2是现有技术中一般指针控制装置产生的正常波动信号示意图；图3是受到噪音干扰后的波动信号示意图；图4是本发明光对管侦测电路及方法的流程示意图。
实施方式
参照图1所示，现有技术中，光对管侦测电路应用于指针控制装置内，如光学式滚轮鼠标。该指针控制装置与主控制器相连，包括发射极(即光敏二极管)、接收极(即光敏晶体管)及具有栅格的滚轮等基本元器件。现有技术的光对管侦测电路连接至所述接收极，并又与主控制器相连。现有技术的光对管侦测电路一般只负责取值、运算及输出，其中取值功能为根据波动信号而计算得出数值+1或-1；而运算功能为在设定的时间间隔内将上述数值进行计算而得出结果数据；又，输出功能为在将运算后的数据传送给主机来控制显示设备上光标的运动轨迹。然而，现有技术的光对管侦测电路无法消除指针控制装置周边的噪音对光标控制所产生的干扰，因此本发明主要针对光对管侦测电路这一部分做出改进而克服现有技术中存在的缺陷。
参照图4所示，本发明光对管侦测电路100，主要包括取值单元101、运算单元102、判断单元103、处理单元104及输出单元105。
所述取值单元101，参照图2或图3所示，根据接收极接收到的波动信号(该波动信号一般为一对具有相位差的脉冲信号，即包括第一信号X1与第二信号X2)，一般按照以下方法进行取值(1)当第一信号X1为上升延，第二信号X2的电平为高，此时取值单元101输出信号值S+1；(2)当第一信号X1为下降延，第二信号X2的电平为低，此时取值单元101输出信号值S+1；(3)当第二信号X2为上升延，第一信号X1的电平为低，此时取值单元101输出信号值S+1；(4)当第二信号X2为下降延，第一信号X1的电平为高，此时取值单元101输出信号值S+1；(5)当第一信号X1为上升延，第二信号X2的电平为低，此时取值单元101输出信号值S-1；(6)当第一信号X1为下降延，第二信号X2的电平为高，此时取值单元101输出信号值S-1；(7)当第二信号X2为上升延，第一信号X1的电平为低，此时取值单元101输出信号值S-1；(8)当第二信号X2为下降延，第一信号X1的电平为高，此时取值单元101输出信号值S-1。
一般来讲，如信号值S为正，表示指针控制装置100在做往前的运动；如信号值S为负，则表示指针控制装置100在做往后的运动。因此，如果在一个时间间隔内的信号值S发生连续的正负交替，很有可能是因为噪音干扰所产生的。
所述运算单元102，是在预设的时间间隔T内，将取值单元101所输出的信号值S进行计算，在本实施方式中为加法运算，而得到计算值V。由于在时间间隔T内，可能会因为各种噪音的干扰而产生不规则信号波动，而使得取值单元101所输出的值在+1或-1之间不规则的交替，所以计算值V可能为正值，也可能为负值。如果按照现有技术中，直接将该计算值V输出给主控制器而控制显示设备指针的话，那么，这些噪音干扰会导致光标在显示屏幕上不停的抖动而影响使用者精确定位光标。
为了防止噪音对光标控制的影响，我们需要对这部分噪音干扰所产生的计算值V进行处理来保障鼠标的正常使用及有效定位，因此本发明光对管侦测电路100加入判断单元103与处理单元104。
所述判断单元103的工作是根据在时间间隔T内，取值单元101及运算单元102所提供的信息数据进行分析判断，判断这些信息数据是否为噪音波动所产生的。所述判断单元103包括数值判断单元与方向判断单元，其中，数值判断单元为判断在一定的时间间隔T内运算单元102的计算值V是否在预设的参考值范围(即在K1与K2之间)内，如果不是则说明运算单元102的计算值V为指针控制装置100是正常运动中所产生的，反之则说明运算单元102的计算值V可能是由于噪音干扰引起的。而方向判断单元为判断取值单元101所输出的信号值S是否有方向的变化，即有正负值的变化，如果没有方向变化，说明运算单元102的计算值V为指针控制装置100是正常运动中所产生的，反之则说明运算单元102的计算值V可能是由于噪音干扰引起的。
举个例子，在时间间隔T内，如果取值单元101所输出的信号值均为+1或均为-1，可以认定该些信号值是指针控制装置100在正常的运动产生的而不是因为噪音干扰所产生的。
举例二，在时间间隔T内，运算单元102所输出的计算值V超出预设的取值范围即K1～K2之间，那么也认定此部分计算值V是指针控制装置在正常的运动所产生的而不是噪音干扰所产生的。
举例三，如果在时间间隔T内，运算单元102的计算值V在预设参考值K1或K2之间，且取值单元101所输出的信号值S在+1与-1之间变化，即表示有方向变化，那么我们可以认定此时是由于噪音的干扰才产生这些信息数据的。当然，也可以先判断取值单元101所输出的信号值S是否具有方向变化，再判断运算单元102的计算值V是否在预设参考值K1及K2之间。
其中，所述时间间隔T与参考值K1、K2的范围是根据硬软件环境及使用者的具体使用情况而定。在本发明具体的实施方式中，我们采用举例三中的方法，即我们将T值设定为5毫秒(ms)，将K1值设定为-4，K2值设定为3，我们发现，通过这样的方法可以有效的判断噪音干扰。
所述处理单元104，主要负责根据判断单元103的判断结果而对运算单元102的计算值V进行处理，具体如下如果判断单元103认定运算单元102所取到的计算值V为噪音干扰所产生，那么处理单元104会做归零处理，即将“0”值给输出单元105(诚然，也可输出一个较小的数值，并非一定为“0”)；如果判断单元103认定运算单元102所取到的计算值V不是噪音干扰所产生，那么处理单元104把这个计算值V直接传给输出单元105。
所述输出单元105，将处理单元104传过来的数据送给主控制器处理并控制显示器的指针运动。
诚然，本发明光对管侦测电路100，在上述实施方式的基础上还可以进一步做优化，在处理单元104内还增加一送值单元106。既在当次时间间隔T内，如果运算单元102的计算值V经判断单元103判断后认为是噪音干扰所引起的，把处理单元104会先把这个计算值V保持住，然后再将“0”值传给输出单元105，最后由该送值单元106把保持的计算值V传回给运算单元102。当接下来的时间间隔T’内，运算单元102需要把当次时间间隔T’内运算得到的计算值V’与上一次判断单元103保留下来的计算值V一起进行运算后得到新的计算值V”，并将V”传给判断单元103做判断。此时，判断单元103在数值判断时，需要用计算值V”来跟参考值K1、K2比较判断；而判断单元103在方向判断时，则只需要判断在当次时间间隔T’内，取值单元101的信号值S’是否有方向变化。
当然，如果当第一个时间间隔T内，如果运算单元102的计算值V经判断单元103判断后认为不是噪音干扰所引起的，那么该计算值V就不用传回给运算单元102在接下来的时间间隔T’内做运算。
在本发明光对管侦测电路100的取值单元101的取值方法可根据具体需要而重新定义该信号值S的取值方法。运算单元102的运算方法亦可以根据取值单元101的实际取值方法而适当的改变。
本发明光对管侦测电路100的重点在于经过判断单元103的判断后，通过处理单元104对数据信号进行处理，将判断为由于噪音干扰而产生的数据过滤后输出给主控制器，从而可有效减少噪音干扰对指针控制装置的影响。在本实施方式中，只是给出了一种比较合理的判断方法与过滤方法，诚然本发明光对管侦测电路100及其方法，具体采用何种判断及过滤方法，可根据取值单元101的取值及运算单元102的运算等实际因素而具体选择变化。
本发明光对管侦测方法，主要基于上述光对管侦测电路100而实现的，主要包括如下步骤第一步，接收波动信号，包括第一信号X1与第二信号X2。该第一信号X1及第二信号X2，具体可根据图2或图3所示。
第二步，比较该第一、第二波动信号，产生信号值S；所述一般取值方法可根据如下(1)当第一信号X1为上升延，第二信号X2的电平为高，此时输出信号值S+1；(2)当第一信号X1为下降延，第二信号X2的电平为低，此时输出信号值S+1；(3)当第二信号X2为上升延，第一信号X1的电平为低，此时输出信号值S+1；(4)当第二信号X2为下降延，第一信号X1的电平为高，此时输出信号值S+1；(5)当第一信号X1为上升延，第二信号X2的电平为低，此时输出信号值S-1；(6)当第一信号X1为下降延，第二信号X2的电平为高，此时输出信号值S-1；
(7)当第二信号X2为上升延，第一信号X1的电平为低，此时输出信号值S-1；(8)当第二信号X2为下降延，第一信号X1的电平为高，此时输出信号值S-1。
第三步，根据实际应用情况，预先设定一时间间隔T，对该时间间隔T内的信号值S进行运算，产生计算值V。在本实施方式中，采取加法运算。
第四步，判断预设时间间隔T内的波动信号及第三步的计算值V是否是由于噪音干扰引起的。该判断步骤包括两部分一、方向判断步骤，即对预设时间间隔T内的第二步的信号值S进行方向判断。其中方向判断步骤为判断信号值S是否具有方向变化，即如信号值为正，如+1，则认为此时的信号是由于往前运动而产生的，如信号值为负，如-1，则判断此时的信号是由于往后运动而产生的。
二、数值判断步骤，即预先设定参考值K1及K2，判断第三步的计算值V是否超出参考值K1或K2。如判断为计算值V位于K1及K2之间，则说明该计算值V可能是由于噪音干扰引起的。
综上所述，如判断在预设时间间隔T内，第二步的信号值S具有方向性，且第三步的计算值V没有超出参考值K1及K2，那么即判断此段时间间隔T内的信号值S及计算值V是由于噪音干扰引起的。如果方向判断步骤的结果为不具备方向性或者数值判断步骤的结果为超出参考值K1及K2的范围，则判断此段时间间隔T内的信号值S及计算值V不是由于噪音干扰引起的。
第五步，如判断时间间隔T内的计算值V是由于噪音干扰引起的，对第三步的计算值V进行处理后输出；否则，将第三步的计算值V直接输出。
根据第四步的判断结果，如判断此时的信号值S及计算值V是因为噪音干扰而引起的，那么需要对该计算值V进行处理。我们的处理方法是不把计算值V输出，而是输出“0”值(当然，如前所述，此时也可输出一个较小的数值，并非一定为“0”)。如判断此时的信号值S及计算值V不是因为噪音干扰而引起的，则对此时的计算值V不进行处理，直接输出。
第六步，将接收到第五步输出的数据作为最终结果输出。
诚然，本发明光对管侦测方法还可增加一送值步骤。我们将第五步中需要处理的计算值V，即由于噪音干扰而引起的那部分计算值V，保持住并回传到第三步中，并作为一个因子参与到下一次的运算中。
虽然上面已描述本发明的特定实施例，但是它们的目的不是对本发明的范围加以限制。本发明包括那些对本领域技术人员来说是显而易见的对所述实施例的更改和变化。
权利要求
1.一种光对管侦测电路，应用于光电式指针控制装置内，指针控制装置与主控制器相连而控制显示设备上的指针，指针控制装置包括有发射极、接收极及设置于发射极与接收极之间的栅格，发射极向接收极发射信号，栅格随着指针控制装置的运动转动而使得接收极获取波动信号，所述光对管侦测电路与接收极相连，包括取值单元，接收波动信号并产生信号值；运算单元，预先设定时间间隔，对在该时间间隔内取值单元所产生的信号值进行计算；输出单元，接受数据并传送出给主控制器；其特征在于所述光对管侦测电路还包括判断单元及处理单元，其中判断单元判断运算单元所产生的值是否为噪音干扰所产生的；处理单元将判断单元判断后认为是噪音干扰引起的运算单元的值进行处理后输出，认为不是由于噪音干扰引起的运算单元的值直接输出；输出单元接受从处理单元传出的数据。
2.如权利要求1所述的光对管侦测电路，其特征在于所述判断单元包括有数值判断单元与方向判断单元，如符合数值与方向判断单元的判断条件，则判断单元做出是由于噪音干扰引起的判断结果。
3.如权利要求2所述的光对管侦测电路，其特征在于所述数值判断单元内预设了参考值，将运算单元的运算结果与该参考值进行比较判断。
4.如权利要求3所述的光对管侦测电路，其特征在于所述取值单元接受到的波动信号为有相位差的脉冲信号，包括第一信号与第二信号。
5.如权利要求4所述的光对管侦测电路，其特征在于所述取值单元的取值方式是这样的当第一信号为上升延，第二信号的电平为高，此时取值单元输出信号值+1；当第一信号为下降延，第二信号的电平为低，此时取值单元输出信号值+1；当第二信号为上升延，第一信号的电平为低，此时取值单元输出信号值+1；当第二信号为下降延，第一信号的电平为高，此时取值单元输出信号值+1；当第一信号为上升延，第二信号的电平为低，此时取值单元输出信号值-1；当第一信号为下降延，第二信号的电平为高，此时取值单元输出信号值-1；当第二信号为上升延，第一信号的电平为低，此时取值单元输出信号值-1；当第二信号为下降延，第一信号的电平为高，此时取值单元输出信号值-1。
6.如权利要求5所述的光对管侦测电路，其特征在于所述预设的参考值为两定值，比较判断运算单元的运算结果是否介于两定值之间，如介于两定值之间，则数值判断单元判断此时的运算结果为噪音干扰引起的。
7.如权利要求6所述的光对管侦测电路，其特征在于所述时间间隔为5毫秒，且所述预设的参考定值分别为-4及3。
8.如权利要求2至7中任何一项中所述的光对管侦测电路，其特征在于所述方向判断单元，对设定的时间间隔内的取值单元所产生的信号值进行方向判断，如判断有方向变化，则判断此时的信号值及由此产生的运算单元的值是由于噪音干扰所引起的。
9.如权利要求8所述的光对管侦测电路，其特征在于所述取值单元的信号值为正，则认为此时的信号为往前运动而产生的，如信号值为负，则认为此时的信号为往后运动而产生的。
10.如权利要求1所述的光对管侦测电路，其特征在于所述处理单元的将运算单元的值进行归零处理后传给输出单元。
11.如权利要求1或10所述的光对管侦测电路，其特征在于所述光对管侦测电路的处理单元内还包括一送值单元，负责将判断为是噪音干扰所引起的那部分运算单元的值回传给运算单元。
12.如权利要求11所述的光对管侦测电路，其特征在于所述运算单元在下一次运算时将送值单元送来的值与当次时间间隔内的信号值一同进行运算处理。
13.如权利要求1所述的光对管侦测电路，其特征在于所述运算单元的运算为加法运算。
14.一种光对管侦测方法，包括第一步，接收一对波动信号，包括第一信号与第二信号；第二步，比较该第一、第二信号，产生信号值；第三步，预先设定一时间间隔，对该时间间隔内的信号值进行运算，产生计算值；第四步，判断第三步中预设时间间隔内的计算值是否是由于噪音干扰引起的；第五步，如判断在预设时间间隔内，第三步的计算值是由于噪音干扰引起的，则对第三步的计算值进行处理后输出；否则，将第三步的计算值直接输出；第六步，接收第五步的数据并输出。
15.如权利要求14所述的光对管侦测方法，其特征在于第四步中包括两个判断步骤方向判断步骤，即对预设时间间隔内的第二步的信号值进行方向判断；数值判断步骤，即预先设定参考值，判断第三步的计算值是否超出参考值；判断在预设时间间隔内，第二步的信号值具有方向性，且第三步的计算值没有超出参考值，那么即判断此段时间间隔内的计算值是由于噪音干扰引起的。
16.如权利要求15所述的光对管侦测方法，其特征在于所述两波动信号为脉冲信号，第二步的比较两信号产生信号值的方法为当第一信号为上升延，第二信号的电平为高，此时输出信号值+1；当第一信号为下降延，第二信号的电平为低，此时输出信号值+1；当第二信号为上升延，第一信号的电平为低，此时输出信号值+1；当第二信号为下降延，第一信号的电平为高，此时输出信号值+1；当第一信号为上升延，第二信号的电平为低，此时输出信号值-1；当第一信号为下降延，第二信号的电平为高，此时输出信号值-1；当第二信号为上升延，第一信号的电平为低，此时输出信号值-1；当第二信号为下降延，第一信号的电平为高，此时输出信号值-1。
17.如权利要求16所述的光对管侦测方法，其特征在于当信号值为+1时，判断此时侦测到的波动信号是由于向前运动引起的；当信号值为-1时，判断此时侦测到的波动信号是由于向后运动引起的。
18.如权利要求15所述的光对管侦测方法，其特征在于所述预设的参考值为两定值，比较第三步的运算值是否介于两定值之间，如第三步的运算值介于两定值之间，则判断第三步的计算值是由于噪音干扰引起的。
19.如权利要求18所述的光对管侦测方法，其特征在于所述时间间隔为5毫秒，且所述预设的参考定值分别为-4及3。
20.如权利要求14所述的光对管侦测方法，其特征在于第五步中，如判断在预设时间间隔内，第三步的计算值是由于噪音干扰引起的，对第三步的计算值进行归零处理后输出。
21.如权利要求14所述的光对管侦测方法，其特征在于所述光对管侦测方法还包括送值步骤，将第五步中需进行处理的计算值回传给第三步。
22.如权利要求21所述的光对管侦测方法，其特征在于第三步中，在下一时间间隔内，将传回的计算值与当次时间间隔内的信号值一同进行运算处理。
23.如权利要求14至22中任何一项中所述的光对管侦测方法，其特征在于所述第三步中，通过加法运算产生计算值。
全文摘要
本发明公开了一种应用于光电式指针控制装置内的光对管侦测电路及侦测方法。该指针控制装置用以控制主控制器的显示设备上的指针(或光标)，如光电鼠标。光对管侦测电路在取值单元、运算单元及输出单元的基础上，增加了判断单元及处理单元，通过判断单元对取值及运算单元的值的判断，确定目前指针控制装置是否受到温度、电磁辐射及光线等噪音的干扰，如判断是，则通过处理单元进行数据处理，最后把处理后的数据通过输出单元传送给主控制器而控制指针运动。应用本发明光对管侦测电路及方法，可有效的减少因外界温度、电磁辐射及光线等噪音而产生的干扰信号对指针控制装置的影响。
文档编号G06F3/033GK101089798SQ20061002757
公开日2007年12月19日 申请日期2006年6月12日 优先权日2006年6月12日
发明者梁少峰 申请人:埃派克森微电子(上海)有限公司