２００９·０８
中国电子商务
８９
光电鼠标芯片在无接触测距中的应用
张洪伟
姬升红
杨德清
青岛科技大学
２６６０４２
【摘
要】安捷伦（
Ａｇｌｉｅｎｔ
）公司的
ＡＤＮＳ－３０８０
芯片是广泛应用于
ＦＰＳ
电脑游戏、专业制图、电脑辅助设计工作站等具有较高
要求的一款高性能芯片，它可以更平滑、快速的对运动进行精确检测。本文介绍了一种基于
ＡＤＮＳ－３０８０
芯片组、单片机等器件组
成的系统，能够在无接触的条件下精确检测运动物体的移动方向和距离，具有灵敏度高，抗干扰性强等特点，本文重点介绍系统的
硬件设计和软件设计。
【关键词】
ＡＤＮＳ－３０８０ ＣＣＤ
无接触测距
单片机
在机电产品设计中，有时需要检测物体间的相对运动状态，
包括运动的方向和距离，如印刷厂检测传送带上纸的左右侧移
等。若采用机械式的检测结构，如轨迹球检测方式，在这种检测
方式中，需要两个物体的表面完全接触，对接触部件及接触面的
要求均较高，不仅在很多光滑的表面上无法使用、检测速度慢，
且随着检测时间的增长，滚轮表面的磨损和滚轮打滑均会引起
误差，此外在很多场合并不具备这种测量条件，局限性比较大，
因此，采用非接触的光电检测方案，具有明显的优势。
本系统中使用
ＡＤＮＳ－３０８０
光电鼠标芯片组来实现物体
运动方向和距离的测量，电路设计简单，单片机程序设计较容
易实现，该芯片具有达
１６００ｃｐｉ
（每英寸点数）的解析度、
４０ｉｐｓ
（每秒英寸）的移动速度、
１５ｇ
（重力加速度）的加速度，以及
６４００
帧
／
秒的扫描速度，能够将将光电检测的优势发挥到极致，
从而完全不必担心物体移动速度、加速度突变引起的误差。虽
然该芯片的推出是针对高性能的计算机深入设备，但我们也可
以作为一种性能高而又廉价的器件广泛应用工业控制领域，改
变我们现有常规测距方法的的不足。
一、检测系统的原理
ＡＤＮＳ－３０８０
光学传感器原理如图１
所示，该传感器由５
个部分组成，图像采集系统（
ＩＡＳ
），数字信号处理器（
ＤＳＰ
），四
线ＳＰＩ串口，ＬＥＤ控制和复位控制，电压发生器和功耗控制，振
荡电路。
图１ ＡＤＮＳ－３０８０
图２
测量原理
该系统的原理图如图２所示，在该系统中，图像获取系统ＩＡＳ
通过透镜和滤光系统来获取物体表面微小范围的影像（３０ｘ３０
像
素），然后将图像信息送入到ＤＳＰ处理器，ＤＳＰ处理器通过前一时
刻和当前时刻图像信息的比对，可以得出物体移动的方向和位移，
并计算出两幅图相间的具体为一
△
Ｘ、
△
Ｙ。单片机通过四线ＳＰＩ
接口从传感器读取物体的移动信息，将其转换成长度数据后送入
到液晶驱动ＨＴ１６０２，并在液晶上显示出来。
二、利用ＡＤＮＳ－３０８０测量的原理图
在该设计中，主要是要提高单片机对ＣＭＯＳ传感器的读操
作频率来防止丢帧。所以我们采用了ＳＴＣ最新技术的ＳＴＣ１２
系列单片机，该单片机的机器周期为振荡器的振荡周期，运行
速度是普通５１
单片机的８～１２
倍，能够满足我们快速读取鼠
标数据的需求（传感器串行通讯最高时钟频率为２Ｍｈｚ）。为了
防止丢帧，实验采用单片机定时中断方式来读取鼠标传感器的
移位输出。在这里，我们设定单片机定时中断为为１５０ｕｓ，即频
率略大于ｃｃｄ传感器最大帧频率６４６９。这样就可以做到确保
数据采样不丢帧。
此外设置ｃｃｄ传感器为４００ｃｐｉ（每英寸的点数），此时传感
器
１ＬＳＢ
代表在长度方向上移动
０．０６３５ｍｍ
，已经满足我们实验
要求的０．２ｍｍ测量精度。
三、测量实验结果及分析
下面是我们测量的一组数据，具体如下：
长度距离０ｍｍ１００ｍｍ２００ｍｍ３００ｍｍ４００ｍｍ５００ｍｍ６００ｍｍ
正向移动０１５５９３１１８４６７１６２２３７７７４９３２５
反向移动８１５６２３１２４４６７５６２２６７７７８９３２５
分析认为：在移动的过程中，传感器的输出会有细小的误
差，但是由于该误差值实际是比较小的，因此最后结果可以满
足我们的测量精度。
参考文献：
［１］姜晨光．从目前光电技术的研究现状谈测距用激光器
的选型［Ａ
］．
第四届全国电子技术应用大会论文集［Ｄ
］．
成都：
中国电子学会．１９９５
年５
月．２２８
—２３０．
［２］方彦军，孙健．智能仪器技术及应用［Ｍ］．北京：化学
工业出版社．２００４．
［３］沈文亮，魏华锐，张芳珍．无源测距快速定位技术［Ｊ］．
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［４］何立民主编．单片机应用系统设计［Ｍ］．北京：北京航
空航天出版社．１９９０．
作者简介：
张洪伟（１９８０．２－）男，助理工程师，注册安全工程师，学历
本科，控制工程专业，现就职于兖矿峄山化工有限公司机械动
力处。
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