ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Устройства ввода КЛАВИАТУРА мышь

КЛАВИАТУРА

Основным устройством ввода информации в компьютер является клавиа­тура, которая представляет собой совокупность механических датчиков, вос­принимающих давление на клавиши и замыкающих тем или иным образом определенную электрическую цепь. В настоящее время распространены два
типа клавиатур: с механическими или с мембранными переключателями. В пер­вом случае датчик представляет собой традиционный механизм с контактами из специального сплава. Во втором случае переключатель состоит из двух мем­бран: верхней — активной, нижней — пассивной, разделенных третьей мем­браной — прокладкой.

Как правило, внутри корпуса любой клавиатуры, кроме датчиков клавиш, расположены электронные схемы дешифрации и микроконтроллер. Обмен информацией между клавиатурой и системной платой осуществляется по спе­циальному последовательному интерфейсу 11-битовыми блоками. Основной принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей кла­виш. Замыканию и размыканию любого из этих переключателей соответству­ет уникальный цифровой код — скан-код. В случае, когда клавиша отпускает­ся, клавиатура IBM PC АТ предваряет скан-код кодом F016. Когда контроллер клавиатуры фиксирует нажатие или отпускание клавиши, он инициирует ап­паратное прерывание IRQ1. Если в клавиатурах компьютеров типа IBM PC XT передача данных может осуществляться только в одном направлении, то в кла­виатурах типа IBM PC АТ подобная связь возможна уже в двух направлениях, т.е. клавиатура может принимать специальные команды (установки параметров задержки автоповтора и частоты автоповтора). Подключение клавиатуры к си­стемной плате осуществляется посредством либо 5-контактных разъемов DIN, применяющихся в материнских платах формата АТ, либо 6-контактных разъ­емов miniDIN (их иногда называют разъемами типа PS/2), которые применя­ются преимущественно в материнских платах формата АТХ (форм-фактор плат), более современные клавиатуры подключаются к разъему USB.

В подавляющем большинстве современных ПК используется так называемая улучшенная (Enhanced) клавиатура (это название было введено, чтобы отличить ее от клавиатуры, применявшейся на IBM XT). Она содержит 101 или 104 кла­виши.

• МЫШЬ

Большинство современных мышей имеют оптико-механическую конструк­цию (рис. 10.1). С поверхностью, по ко­торой перемещают мышь, соприкасается тяжелый обрезиненный шарик сравни­тельно большого диаметра. При переме­щении мыши этот шарик может вращать прижатые к нему два перпендикулярных ролика. Ось вращения одного из роликов вертикальна, а другого — горизонтальна. На оси роликов установлены датчики, представляющие собой диски с прорезя­ми, по разные стороны которых распо­лагаются оптопары «светодиод — фото-

диод». Порядок, в котором освещаются фоточувствительные элементы одной оси, определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих от них импульсов — скорость.

Другой популярной конструкцией мыши является полностью оптическая конструкция. С помощью светодиода и системы линз, фокусирующих его свет, под мышью подсвечивается участок поверхности. Отраженный от этой поверх­ности свет, в свою очередь, собирается другой линзой и попадает на приемный сенсор микросхемы процессора обработки изображений. Этот чип делает сним­ки поверхности под мышью с высокой частотой и обрабатывает их. На осно­вании анализа череды последовательных снимков, представляющих собой ква­дратную матрицу из пикселей разной яркости, интегрированный DSP-процессор высчитывает результирующие показатели, свидетельствующие о направлении перемещения мыши вдоль осей А" и К, и передает результаты своей работы на периферийный интерфейс.

В 1987 г. компания IBM выпустила серию персональных компьютеров PS/2, в которых был представлен выделенный последовательный интерфейс для под­ключения мыши с разъемом 6 mini-DIN. Одним из преимуществ новых портов по сравнению с последовательным было низкое напряжение питания — 5 В вместо 12 В, а также независимость от других устройств, в то время как после­довательные мыши нередко мешали внутренним модемам, поскольку четыре COM-порта ПК делили всего два IRQ. Необходимо отметить также недостатки этого интерфейса. Наиболее существенным является более высокий риск вы­вода из строя порта при подключении или отключении мыши при работающем компьютере. Хотя последовательные порты мыши и клавиатуры в PS/2 имеют сходный электрический интерфейс и даже одинаковые разъемы, материнская плата не опознает мышь и клавиатуру, если их подключить не в «свой» порт, так как протоколы передачи данных отличаются, и, кроме того, линия данных в порту клавиатуры — двунаправленная. В спецификации Microsoft PC 97 пред­лагается единая цветовая маркировка этих портов: для клавиатуры — фиоле­товая, для мыши — зеленая. Широкое распространение портов PS/2 произошло с внедрением в 1997 г. фирмой Intel стандарта ATX. А уже в 2002 г. в специфи­кации Microsoft PC 2002 было предложено отказаться от этих портов в пользу универсального интерфейса USB.

Существуют беспроводные мыши, которые осуществляют передачу данных в радио или инфракрасном диапазоне с расстояния 2...3 м.

• ПРОЧИЕ УСТРОЙСТВА ВВОДА - МАНИПУЛЯТОРЫ

Трекбол представляет собой «перевернутую» оптико-механическую мышь — в движение приводится не сам корпус устройства, а только его шар. Это по­зволяет существенно повысить точность управления курсором и, кроме того, экономить место, поэтому трекболы часто используют в ноутбуках. Большого распространения в ноутбуках трекболы не получили из-за своего недостатка — постепенного загрязнения поверхности шара и направляющих роликов, кото­рые бывает трудно очистить и, следовательно, вернуть трекболу былую точность. Впоследствии их заменили тачпады и трекпойнты.

Сенсорная панель (touchpad или trackpad) — это устройство ввода, применя­емое в ноутбуках, служит для перемещения курсора в зависимости от движений пальца пользователя. Используется в качестве замены компьютерной мыши. Сенсорные панели различаются по размерам, но обычно их площадь не пре­восходит 50 см². Работа сенсорной панели основана на измерении емкости пальца или измерении емкости между сенсорами. Емкостные сенсоры распо­ложены вдоль вертикальной и горизонтальной осей панели, что позволяет опре­делять положение пальца с нужной точностью. Поскольку работа устройства основана на измерении емкости, оно не будет работать, если водить по нему каким-либо непроводящим предметом, например, основанием карандаша. В случае использования проводящих предметов сенсорная панель будет рабо­тать только при достаточной площади соприкосновения, поэтому, например, работа с влажными пальцами весьма затруднена. Преимуществами сенсорных панелей являются:

• отсутствие необходимости в ровной поверхности, как для мыши;
• фиксированное, как правило, относительно клавиатуры расположение сенсорной панели;
• для перемещения курсора на весь экран достаточно лишь небольшого перемещения пальца;
• работа с панелями не требует особого привыкания, как, например, в слу­чае с трекболом.

Недостатком же сенсорных панелей является низкое разрешение, что за­трудняет работу в графических редакторах и 3 D-играх.

Джойстик является аналоговым координатным устройством ввода инфор­мации, выполняемым обычно в виде двух реостатных датчиков с питанием +5 В. Рукоятка джойстика связана с двумя переменными резисторами, изме­няющими свое сопротивление при ее перемещении. Один резистор определя­ет перемещение по координате X, другой — по Y. Джойстик обычно подклю­чается к адаптеру игрового порта, расположенному на многофункциональной плате ввода — вывода (Multi I/O Card) или звуковой карте (в последнем случае разъем игрового порта совмещается с интерфейсом MIDI). Очевидно, что ос­новным элементом игрового адаптера является аналого-цифровой преобразо­ватель (АЦП). Адаптер принимает до четырех цифровых сигналов типа «вклю­чено — выключено» (кнопки) и до четырех аналоговых сигналов, что позволя­ет подключать два 2-кнопочных джойстика.

Световое перо работает с помощью небольшого оптического детектора, на­ходящегося на его кончике. По ходу сканирования экрана электронным лучом инициируется импульс оптического детектора, когда пучок достигает точки экрана, над которой находится перо. Время возникновения этого импульса относительно сигналов горизонтальной и вертикальной синхронизации по­зволяет определить позицию светового пера. По своей сути световое перо яв­ляется расширением видеосистемы. Разъем для подключения светового пера был обязательным для видеоадаптеров CGA, встречался время от времени у видеоадаптеров EGA, но практически исчез с распространением VGA.