Опубликован: 17.06.2013 | Доступ: свободный | Студентов: 4504 / 2530 | Длительность: 17:10:00
Лекция 7:

Устройства ввода информации

< Лекция 6 || Лекция 7: 1234 || Лекция 8 >
Аннотация: Человек взаимодействует с информационными системами главным образом через устройства ввода. Прогресс в области информационных технологий достигается не только благодаря возрастающей скорости процессоров и емкости запоминающих устройств, но также за счет совершенствования устройств ввода данных.

Устройства ввода информации - это периферийные устройства, предназначенные для сбора информации, преобразования ее в цифровой вид, передачи информации в компьютер.

Клавиатура

Клавиатура - одно из важнейших устройств компьютера, используемое для ввода в систему команд и данных.

Основные типы клавиатур:

  • 83 -клавишная клавиатура PC и XT;
  • 84-клавишная клавиатура AT;
  • 101 -клавишная расширенная клавиатура;
  • 104-клавишная расширенная клавиатура Windows.

104-клавишная клавиатура

Клавиатура, подобная 101-клавишной, которая выросла до 104-клавишной. У такой клавиатуры есть дополнительные клавиши: левая и правая Windows-клавиша и клавиша <Application> (приложение).


Режим USB Legacy

Набор микросхем системной платы и драйверы ROM BIOS позволяют использовать клавиатуру USB вне среды пользовательского графического интерфейса (GUI) Windows. Режим USB Legacy дает возможность использовать клавиатуру USB в среде MS DOS, для конфигурирования системной BIOS, при использовании командной строки во время работы в Windows или же при первой установке Windows в системе.

Клавиатуры для портативных компьютеров

Ограниченный размер портативного компьютера не позволяет использовать стандартную раскладку клавиатуры. Наиболее очевидное отличие клавиатуры портативных компьютеров состоит в отсутствии вспомогательной цифровой клавиатуры. Для переключения клавиатуры обычно используется комбинация, в которую входит клавиша <Fn>.

Конструкции клавиш

В клавиатурах используется несколько типов клавиш. В большинстве клавиатур установлены механические переключатели, в которых происходит замыкание электрических контактов при нажатии клавиш. Также используются бесконтактные емкостные датчики.

Разновидности контактных клавиатур:

  • с механическими переключателями;
  • с замыкающими накладками;
  • с резиновыми колпачками;
  • мембранные.
Механические переключатели

В механических переключателях происходит замыкание металлических контактов. Для обратной связи устанавливаются пружины и смягчающие пластинки. Они выдерживают до 20 млн. срабатываний и стоят вторыми по долговечности после емкостных датчиков.


Замыкающие накладки

В таких клавиатурах состоит из пористого материала с приклеенной снизу фольгой, которая соединяется с кнопкой клавиши. При нажатии клавиши фольга замыкает печатные контакты на плате. Когда клавиша отпускается, пружина возвращает ее в исходное положение, а пористая прокладка смягчает удар. Недостаток в том, что она чувствительна к коррозии фольги и загрязнению контактов на печатной плате.

Резиновые колпачки

Клавиатура с резиновыми колпачками похожа на предыдущую конструкцию, вместо пружины в ней используется резиновый колпачок с замыкающей вставкой из той же резины, но с угольным наполнителем. При нажатии клавиши шток надавливает на резиновый колпачок, деформируя его. Деформация колпачка сначала происходит упруго, а затем он "проваливается". При этом угольный наполнитель замыкает проводники на печатной плате. При отпускании резиновый колпачок принимает первоначальную форму и возвращает клавишу в исходное состояние.

Замыкающие вставки делаются из очищенного угля, потому они не подвержены коррозии и сами по себе очищают металлические контакты, к которым прижимаются. Колпачки обычно прессуются все вместе в виде листов резины, покрывающих плату целиком и защищающих ее от пыли, грязи и влаги. Количество деталей в такой конструкции минимально. Все это обеспечивает высокую надежность клавиатуры и ее широкое распространение.

Мембранная клавиатура

Эта клавиатура является разновидностью предыдущей, но в ней нет отдельных клавиш: вместо них используется лист с разметкой, который укладывается на пластину с резиновыми колпачками. В настоящее время такие клавиатуры не годится для обычной печати, но используются для управления станками, агрегатами.

Мембранные клавиатуры обеспечивают более надежный и жесткий контакт, но при этом требуется усилие для нажатия клавиш. <Q>, <Z>, <A> - 35 г. Максимальное усилие приходится а клавишу пробела - 85 г. Стандартное усилие нажатия любых клавиш обычной клавиатуры равно 55г.

Емкостные датчики

Это единственные бесконтактные переключатели, которые получили широкое распространение. Для обеспечения обратной связи в них используются цилиндрические (винтовые) пружины.

В емкостных датчиках нет замыкающихся контактов. Их роль выполняют две смещающиеся относительно друг друга пластинки и специальная схема, реагирующая на изменение емкости между ними. Когда верхняя пластинка приближается к нижней, емкость между ними увеличивается, что регистрируется схемой компаратора, установленной в клавиатуре.

Ее долговечность - до 25 млн. нажатий, в отличие от 10-12 млн. для клавиатур других типов.

Интерфейс клавиатуры

Клавиатура состоит из набора переключателей, объединенных в матрицу. При нажатии клавиши процессор, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши в матрице. Кроме того, процессор клавиатуры определяет продолжительность нажатия и может обработать даже одновременное нажатие нескольких клавиш. В клавиатуре установлен буфер емкостью 16 байт, в который заносятся данные при слишком быстрых или одновременных нажатиях. Затем эти данные в соответствующей последовательности передаются в систему.

Клавиатура, подключенная к порту USB, микросхемы контроллера, установленные в клавиатуре, используются для получения и интерпретации данных перед тем, как они будут переданы через порт USB в систему. Некоторые микросхемы включают в себя логическую часть концентратора USB, что позволяет клавиатуре работать непосредственно в качестве концентратора USB. При получении данных от клавиатуры порт USB передает их на 8042-совместимый контроллер, который обрабатывает данные так же, как и любую другую информацию клавиатуры.

При нажатии клавиши встроенный в клавиатуру процессор (8048 или 6805) определяет координаты замкнутого переключателя в матрице. После этого он передает на системную плату последовательный пакет данных, содержащий скан-код нажатой клавиши. Это называется кодом активизации ( make code ). Когда клавиша возвращается в первоначальное состояние, отправляется код останова ( break code ), указывающий системной плате на то, что клавиша отпущена.

Манипулятор "мышь"

Устройство ввода, обеспечивающее взаимосвязь между пользователем и компьютером.


Мышь воспринимает свое перемещение в рабочей плоскости (обычно -на участке поверхности стола) и передает эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения

Первым компьютером, в комплект которого включалась мышь, был миникомпьютер Xerox 8010 Star Information System (англ.), представленный в 1981 году.

Шаровой привод

В шаровом приводе движение мыши передается на выступающий из корпуса гуммированный стальной шарик (его вес и резиновое покрытие обеспечивают хорошее сцепление с рабочей поверхностью). Два прижатых к шарику ролика снимают его движения по каждому из измерений и передают их на датчики, преобразующие эти движения в электрические сигналы.

Основной недостаток шарового привода - загрязнение шарика и снимающих роликов, приводящее к заеданию мыши и необходимости в периодической ее чистке

Контактные датчики

Контактный датчик представляет из себя текстолитовый диск с лучевидными металлическими дорожками и тремя контактами, прижатыми к нему. Основными недостатками контактных датчиков является окисление контактов, быстрый износ и невысокая точность. Поэтому со временем все мыши перешли на бесконтактные оптопарные датчики.

Оптопарные (оптомеханические) датчики

Оптронный координатный датчик в мыши с шаровым приводом

Оптронный датчик состоит из двойной оптопары - светодиода и двух фотодиодов (обычно - инфракрасных) и диска с отверстиями или лучевидными прорезями, перекрывающего световой поток по мере вращения. При перемещении мыши диск вращается, и с фотодиодов снимается сигнал с частотой, соответствующей скорости перемещения мыши.

Второй фотодиод, смещенный на некоторый угол или имеющий на диске датчика смещенную систему отверстий/прорезей, служит для определения направления вращения диска (свет на нем появляется/исчезает раньше или позже, чем на первом, в зависимости от направления вращения).

< Лекция 6 || Лекция 7: 1234 || Лекция 8 >
Марат Хабибуллин
Марат Хабибуллин
Валерий Хан
Валерий Хан
Дмитрий Найденко
Дмитрий Найденко
Россия, Воронеж
Николай Нагорный
Николай Нагорный
Украина