Механическая клавиатура: принцип работы и преимущества. Принцип работы клавиатуры механической

Клавиатура. Назначение, состав и принцип работы.

Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Существует три основных типа механизма клавиш: мембранный, полумеханический и механический. Мембранные клавиатуры обычно дешевле механических в несколько раз.

Мембранные клавиатуры

Название происходит оттого, что при нажатии клавиши замыкаются две мембраны. Возврат клавиши осуществляется резиновым куполом (с «шахтой» в центре). Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями.

Так как мембраны находятся на внутренних сторонах пленок, то конструкция хорошо защищена, например, от пролитого кофе.

В более защищенной реализации все выглядит как единый резиновый коврик с выступающими куполами, расположенными под клавишами.

Плюсами мембранного типа клавиш являются защищенность, низкий шумицена.

Минус данного типа — недолговечность.

Полумеханические клавиатуры

В этих клавиатурах используются более долговечные и не протирающиеся металлические контакты. Все это размещается на печатной плате. Клавиша возвращается резиновым куполом.

Механические клавиатуры

В механических клавиатурах клавиша возвращается пружиной.

Механические клавиатуры не требуют полного нажатия «до упора» чтобы зарегистрировать сигнал, потому сила для сдвижения клавиши с места является единственной силой, которую вам требуется приложить для регистрирования сигнала. Бить клавишу о каркас клавиатуры уже не обязательно.

Минусы такого механизма: отсутствие герметичности, стоимость.

Плюсом является долговечность и надежность, особенно когда контакты позолочены.

Долговечность (число нажатий, при котором обеспечивается надежный контакт):

для мембранных клавиатур: 10—30 млн;

для механических (полумеханических): 50 млн и даже 100 млн для позолоченных контактов.

Для обычного пользователя 20 млн при обычной работе хватит на 10 лет и более. За это время сменится минимум 2 поколения клавиатур.

Принцип действия.

Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке драйверов.

Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ (Постоянное Запоминающие Устройство) в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Контролер процессора сканирует переключатели клавиш и при нажатии на любую клавишу, передается уникальный скан-код размером один байт. Когда скан-код попадает в процессор инициализируется аппаратное прерывание. Скан-код анализируется процессором и преобразуется в код символа. Далее полученный код символа помещается в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры. Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он и предназначался, например текстовый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом случае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сигнал и не наблюдаем ввода данных.

Каждой клавише присвоен уникальный цифровой код и существуют специальные таблицы кодировки клавиатуры, как правило, они записана в специальную микросхему – знакогенератор процессора. Для смены кодировки клавиатуры применяются специальные программы – клавиатурные драйверы. Современные клавиатуры способны не только передавать данные в процессор, но и воспринимать команды от него.

Состав клавиатуры.

Функциональные клавиши

Дополнительная панель

Алфавитно-цифровые клавиши

Клавиши управления курсором

АЛФАВИТНО - ЦИФРОВЫХ КЛАВИШИ

Предназначены для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КЛАВИШИ (F1- F12)

Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

СЛУЖЕБНЫЕ КЛАВИШИ

SHIFT; ENTER; ALT; CTRL; TAB; ESC; BACKSPACE;

PRINT SCREEN – печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).

SCROLL LOCK – переключение режима работы в некоторых (как правило, устаревших) программах.

PAUSE/BREAK – приостановка/прерывание текущего процесса.

УПРАВЛЕНИЕ КУРСОРОМ

Курсор - экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации, используется при работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления курсором позволяют управлять позицией ввода.

UP / DOWN / LEFT / RIGHT

HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.

INSERT переключает режим ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме вставки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевшийся ранее в позиции ввода.

DELETEпредназначена для удаления знаков, находящихся справа от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остается неизменным.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели.

Настройка клавиатуры.

Клавиатуры персональных компьютеров обладают свойством повтора знаков, которое используется для автоматизации процесса ввода. Оно состоит в том, что при длительном удержании клавиши начинается автоматический ввод связанного с ней кода.

infopedia.su

Виды клавиатур: мембранные, механические и полумеханические

Procompsoft | Апр 28 2014 | 1 ком | 8348

Здравствуйте уважаемые, любители компьютерного железа. Всякий раз мы стараемся освещать различные модели новинок компьютерного мира и различных полезных девайсов, однако описанию конкретных категорий комплектующих и аксессуаров почти не уделяем внимание.

В одной из прошлых статей мы рассмотрели классификацию принтеров, вот и на этот раз мы ознакомим жаждущих знаний с пожалуй самым необходимых элементов ввода, а точнее виды клавиатур существуют плюс их разница.

Многие думают, что клавиатура – это не очень важный элемент компьютерного устройства. Но, следует отметить, что данное мнение ошибочно, и к решению данного вопроса следует подойти со всей ответственностью.

Первое, что необходимо сделать на данном пути – это ознакомится со всеми видами, категориями, их особенностями, а также новинками, чтобы иметь представления о том, что вы собираетесь приобрести.

Итак, давайте рассмотрим самые популярные модели клавиатуры.

Механическая клавиатура

Суть работы данных моделей состоит в том, что весь принцип основан на действии пружины. Проще говоря, когда мы нажимаем на кнопку, основа пружинной конструкции складывается и происходит замыкание.

Классический представитель механической клавиатуры, конечно есть и геймерские «навороченные» варианты.

Затем сигнал передаётся на монитор, кнопка опускается вниз, а пружина обратно занимает своё исходное положение. То есть у нас настоящие контакты и пружинный механизм, причем для того, что бы сработал клик совсем необязательно нажимать клавишу до упора, что порядком может экономить силы и нервы, в отличии от повсеместного мембранного засилья где приходится прилагать усилия постоянно иначе мы не чего не выведем на экран. Технология довольно простая и понятная.

Но, есть минус – это то, что сам механизм не защищён, то есть в комплектации не предусмотрено специального корпуса, который мог бы обезопасить всю технологию работы. Здесь речь конкретно о самом механизме, он более уязвим по сравнению с остальными видами к влаге и грязи.

Механические клавиатуры относится к высшему классу они отличаются огромной надежностью, а вот цена от 100 $ не делает их популярными, однако настоятельно рекомендуются профессиональным машинисткам.

Полумеханическая клавиатура

Типичная полумеханическая клавиатура стоимостью порядка 40 у. е.

По своей сути, это разновидность предыдущего вида, однако существенное различие его данная разновидность моделей содержит в себе не пружины, а упругие резиновые элементы или их подобие, которые и отвечают за технологию и метод возвращения кнопки в первоначальное, исходное положение. Плюсом данной модели служит то, что они характеризуются большим сроком эксплуатации.

Мембранная клавиатура

Данная категория устройств пользуется очень большим спросом, так как являются самыми оптимальными в ценовом соотношении, а также для большинства по качеству работы ни чем не будет отличаются от других видов. Речь идет конечно не о тех кто разбирается и знает, что ему нужна конкретно механический тип.

Этот вид, как правило, изготавливается из таких материалов, как: пластик и резина. Сам корпус выполнен из пластмассы, кнопки вставлены в свои места по средствам защелок под этим простецким механизмом располагается пленка, как правило полимерная.

Самый распространенный игровой вид мембранной клавиатуры на сегодняшний момент.

На основании всей конструкции можно сделать самый основной вывод – данный механизм хорошо защищён от различного рода повреждений и попадания посторонних частиц, веществ, которые бы могли нарушить весь процесс работоспособности. Отличительной особенностью данной модели является тот факт, что нажимая на кнопку, вам придется делать это до конца, то есть до полного соприкосновения контактов, на это постоянно требуется хоть и не большие, однако лишние усилия.

Есть и еще небольшой минус – работая с данными клавиатурами, в особенности с печатным документом, следует обращать внимание на экран, так как в работе такой модели возможно и заедание действия кнопки, так же она менее надежна чем предыдущие виды клавиатур.

После того, как вы ознакомились со всеми основными видами и их особенностями, можно смело выбрать ту модель, которая вам подойдёт лучше всего. Надеемся, что вам было интересно почитать наш небольшой пост и теперь вы будете более детально информированы, что касаемо такого устройства ввода как клавиатура.

procompsoft.ru

описание, принцип работы, преимущества и недостатки

Клавиатуры, несмотря на то что выполняют одну и ту же функцию, сильно отличаются друг от друга. Главное отличие состоит в механизме нажатия клавиш, который определяет долговечность и тактильные ощущения при работе. В этом плане лидирующие позиции занимают ножничные клавиатуры. Принцип работы таких устройств основан на действии мембранных клавиатур. Поэтому рассматривать их отдельно нельзя.

Ножничная и мембранная клавиатуры

Подавляющее большинство компьютерных клавиатур оснащено мембранным механизмом нажатия клавиш. Он представляет собой небольшой силиконовый куполообразный колпачок, перевернутый вверх ногами, который закреплен на обратной грани клавиши и расположен прямо над трехслойной мембраной. При нажатии происходит замыкание контактов, и определенный набор сигналов передается компьютеру. Обратное движение клавиши происходит за счет упругих сил, возникающих в силиконовом колпачке.В отдельную категорию должна быть отнесена ножничная клавиатура, которая имеет в своей конструкции ножничный механизм. Как и в клавиатуре с прокладками-колпачками, замыкание контактов происходит при соприкосновении стенок трехслойной мембраны, но за удержание клавиши в назначенном месте отвечает как раз пластиковые «ножнички». Внедрение этого механизма в конструкцию клавиатур существенно улучшило их характеристики.

Принцип работы

Конструктивно клавиши ножничной клавиатуры представляют собой пластиковые «крышечки», которые имеют полуцилиндрические пазы, соединяющие их с ножничным механизмом. Нижняя грань таких «крышечек» соприкасается с пластиковым колпачком, но не связана с ним жестко, как, например, в классических мембранных клавиатурах. Силиконовые колпачки «прикрывают» трехслойную мембрану.

При нажатии кнопки на клавиатуре до упора силиконовый колпачок давит на верхний слой мембраны, проталкивает его через специальное отверстие в нижнем слое, в результате чего и происходит короткое замыкание, которое отправляет сигнал компьютеру.В отличие от обычных мембранных устройств, клавиши ножничных клавиатур постоянно находятся в «подвешенном» состоянии: миниатюрные «ножнички» тянут клавиши вниз, а мембрана толкает ее вверх. Благодаря такому «противоборству» для срабатывания достаточно небольшого усилия.

Преимущества ножничных клавиатур

Любую клавиатуру характеризуют несколько показателей: сила срабатывания, громкость издаваемого при нажатии звука, срок службы и ход клавиши, то есть расстояние, на которое кнопка должна «провалиться», чтобы отправить сигнал ПК.

Силой срабатывания ножничные клавиатуры практически не отличаются от устройств только с силиконовыми колпачками. В зависимости от марки производителя она составляет от 25 до 100 грамм/сил, но в среднем этот показатель находится в пределах 60-80 грамм.Главным преимуществом ножничных клавиатур является увеличенный срок службы. Если клавиши классического мембранного устройства способны «осилить» лишь до 1 млн нажатий, то кнопки на клавиатуре с «ножницами» выдерживают не менее 5 млн срабатываний. При использовании высококачественных материалов при изготовлении этот показатель увеличивается до 10 млн.

Длина хода «ножничных» клавиш обычно находится в пределах 1-2,5 мм, что на 1,5-3,0 мм меньше, чем у классических мембранных клавиатур. Это снижает процент заедания клавиш и их несрабатывания при нажатии до нуля.

Недостатки ножничных клавиатур

Главным недостатком ножничных клавиатур является сложная, по сравнению с мембранными устройствами, конструкция: здесь клавиши гораздо более неподвижные. Кроме того, в перекрестных пластиковых рамках «любят» застревать волоски, волокна тканей, которые потом очень трудно извлечь.

В то же время ножничная клавиатура, за счет лучшего прилегания кнопок друг к другу, в меньшей степени подвержена загрязнению пылью.Вторым несущественным минусом можно назвать уровень шума, издаваемый при работе. Меньшее количество силикона в конструкции клавиш снижает степень амортизации, из-за чего вы слышите звук соприкосновения кнопок с базой клавиатуры. Кроме того, из-за меньшей эластичности резиновых колпачков появляется характерный щелчок при возвращении клавиши в исходное положение. Мембранные клавиатуры же работают абсолютно бесшумно.

Кому подойдет ножничная клавиатура?

Ножничная клавиатура, за счет меньшего усилия, необходимого для срабатывания клавиш, лучше всего подойдет людям, чья профессия связана с набором объемных текстов – копирайтерам, наборщикам и всем тем, кто ежедневно набирает на клавиатуре по несколько десятков тысяч символов. При этом нагрузка на кисти рук во время работы за таким устройством будет значительно ниже, чем за механической клавиатурой.Если же вы является обычным офисным работником, секретарем или любите изредка поиграть вечером в компьютерные игры, то вам есть смысл присмотреться к мембранным типам. Благодаря низкой цене она доступна всем, в то же время ее ресурса хватит надолго.

Для киберспортсменов, геймеров и лиц, всерьез занимающихся видеоиграми, ножничная клавиатура не подойдет – велик риск случайного срабатывания клавиш. Для этой категории людей лучшим вариантом станут механические устройства.

Производители ножничных клавиатур

Среди всего многообразия устройств выбрать по настоящему стоящее действительно сложно. А среди популярных производителей клавиатур с ножничным механизмом стоит выделить:

A4Tech – китайская компания, производящая качественные периферийные устройства для ПК, внимание стоит обратить на модели KV-300H, КХ-5MU, КХ-6MU и КХ-100;
Dialog – старейшая организация, работающая в России, в основном специализируется на аудиоустройствах, среди клавиатур посмотрите экземпляры КР-112, КР-113 и КР-114;
Gigabyte – тайванский производитель компьютерной техники, признан одним из ведущих производителей профессиональных геймерских аксессуаров. При выборе устройств обратите внимание на модель GK-К7100.

Ориентироваться при выборе надо на предназначение клавиатуры, а также на ощущения, получаемые при нажатии клавиш – не бойтесь пробовать. И помните – если во время теста клавиатура с ножничным механизмом клавиш вас чем-то смущает, то лучше откажитесь от нее, ведь вам придется проработать за ней не один десяток часов.

fb.ru

Принцип действия клавиатуры

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ в ПК –клавиатура и мышь

Цель работы

Цель работы состоит в изучении принципов работы клавиатуры ПК, а также в управлении параметрами клавиатуры и мыши средствами Windows .

Основные сведения

Клавиатура – это устройство, предназначенное для ввода информации от пользователя в компьютер. Обычная стандартная клавиатура для персонального компьютера имеет больше чем 100 клавиш, среди которых алфавитно-цифровые, функциональные, бухгалтерские и другие клавиши. С помощью алфавитно-цифровых клавиш пользователь может вводить цифры, буквы и знаки препинания. В России чаще всего используются русская и английская раскладка. Однако пользователь в настройках системы компьютера может выбрать любую клавиатурную раскладку – от китайской до арабской. Если же на клавишах клавиатуры не нарисовано всех необходимых символов выбранной вами раскладки, ситуацию можно исправить, приобретя специальные клавишные наклейки.Верхний ряд клавиатуры составляют функциональные клавиши – от F1 до F12. С помощью функциональных клавиш или их комбинаций с другими клавишами можно управлять компьютером, например, открывать окно помощи, окно проводника, включать и выключать компьютер. В правой части клавиатуры размещены так называемые бухгалтерские клавиши – с изображением цифр и математических знаков, использование которых ускоряет набор числовой информации и работу с ней. Также бухгалтерские клавиши выполняют функцию управления курсором.

Основные параметры современных клавиатур

Механизм клавиш. Определяет в первую очередь стоимость клавиатуры, а также тактильность (осязательное ощущение).

Для механических клавиатур возможен выбор с кликом или без. Клик означает четкое осязание нажатия клавиши (сопровождаемое звуком), что многим нравится.

Тактильные параметры.

К тактильным параметрам относятся жесткость клавиш и длина хода.

Жесткость клавиш определяется силой нажатия на клавишу.

Средней длиной хода клавиши считается 3.5 мм. Для тех, кто бегло набивает текст, предпочтительнее более короткий ход.

Оба параметра определяются вкусом пользователя и осмысленно выбираются только после накопления личного опыта. В первый раз достаточно пробежаться по клавиатуре в магазине.

Еще один тактильный параметр - клик. Клавиатуры бывают с кликом пли без. В буквальном переводе click — щелчок. Точный перевод — тактильный (т. с. осязательный) барьер, появляющийся на середине нажатия и со щелчком преодолеваемый (откуда название). Реализуется дугообразной тонкой пластиной под клавишей, которая «рывком» прогибается.

Клик позволяет точно чувствовать, что клавиша нажата, и не пропускать буквы при быстром наборе. Клик нравится многим пользователям.

Обычно клик встречается у механических клавиатур, так как мало изменяет их стоимость, но иногда встречается и у клавиатур других типов.

Форм-фактор определяющих клавиш (обе Shift,. Backspace и Enter). Когда эти клавиши имеют удобные форму и расположение, то работа облегчается.

Клавиша Enter может иметь следующие формы: прямую, L-образную и Г-образную (надо сделать зеркальное отражение букв L и Г относительно вертикали, чтобы получить истинную форму клавиши. Enter). L-образная форма является самой удобной, потому что по большой Enter можно попадать, не глядя на нее.

Раскладка кириллицы. Есть две раскладки кириллицы, одна из которых более удобна.

Раскладка (т. е. расположение букв на клавишах) кириллицы бывает двух типов: Windows (распознается по расположению буквы Е в левом верхнем углу) и машинописная (распознается по расположению буквы Е в правом нижнем углу).

Машинописная раскладка, согласно названию, повторяет клавиши пишущей машинки. Windows-раскладка появилась в ОС Windows. По сравнению с машинописной в нее были внесены небольшие, но очень эффективные усовершенствования. Например, очень редко используемая буква Е была перенесена в далекий угол, а на ее место поместили клавишу с часто используемыми точкой и запятой. В машинописной раскладке они вынесены на верхний ряд и вводятся через верхний регистр. Странно то, что более совершенную раскладку разработала зарубежная компания.

Некоторые производители наносят только русскую раскладку, некоторые наносят обе, предоставляя пользователю выбор.

У кириллицы встречается два цвета (буквы находятся в правом нижнем углу клавиш): красный (у большинства производителей) и темный. Во втором случае кириллица путается с латиницей даже тогда, когда последняя нанесена светлым двойным контуром.

Эргономичностъ клавиатуры. Так называемые эргономичные клавиатуры существенно меньше утомляют пользователя, хотя занимают больше места и стоят дороже.

Наличие подставки для рук. Подставки снижает утомление и улучшает внешний вид.

Группы дополнительных клавиш. Это мо ут быть интернетовские, мультимедийные и другие группы клавиш. Ускоряют работу, позволяя меньше переключаться на мышь и обратно. Расположение клавиш сна должно быть таким, чтобы случайно их не зацепить.

Интерфейс.Связан с развитием системных плат. Говоря об интерфейсе, имеют в виду проводные клавиатуры. Используются следующие интерфейс:

- PS/2.. Представляет собой тонкий круглый разъем — 6-контактный miniDIN. Такой же используется для PS/2 мыши, и,чтобы их не перепутать, в спецификации РС'99 для этих штекеров предусмотрена различная цветовая раскраска: фиолетовый — для клавиатуры и зеленый — для мыши.

- USB. Может использоваться со всеми более-менее новыми системными платами, так как в последних есть USB порты и поддержка в BIOS. Разъем — плоской, прямоугольной

формы.USB-интерфейс является более современным и предоставляет больше возможностей, обладает большей пропускной способностью, чем порты старых типов.

Принцип действия клавиатуры

Принцип действия клавиатуры поясняется на рис. 1. Независимо от того, как механически реализован процесс нажатия клавиш, сигнал при нажатии клавиши регистрируется контроллером клавиатуры (например, 8049) и передается в виде так называемого скэн-кода на материнскую плату. Скэн-код — это однобайтовое число, младшие 7 бит которого представляют идентификационный номер, присвоенный каждой клавише. На материнской плате PC для подключения клавиатуры также используется специальный контроллер. Для PC типа AT обычно применяется микросхема универсального периферийного интерфейса (Universal Peripheral Interface, UPI) 8049.

Когда скэн-код поступает в микросхему (8049), то инициализируется аппаратное прерывание (IRQ 1), процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скэн-код. Данное прерывание обслуживается специальной программой, входящей в состав ROM BIOS. При поступлении скэн-кода от клавиш <Alt>, <Ctrl> или <Shift>, <CapsLock> изменение статуса записывается в RAM. Во всех остальных случаях скэн-код трансформируется в код символа (так называемые коды ASCII или расширенные коды). При этом обрабатывающая процедура сначала определяет установку клавиш и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код ("а" или "А"). Затем введенный код помещается в буфер клавиатуры, представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводимых символов, пока прикладная программа не может их обработать. Буфер организован по принципу FIFO (первый вошел — первый вышел).

Для работы с клавиатурой используются порты и прерывания. В ответ на прерывание служебная процедура системы BIOS в ПЗУ считывает скэн-код клавиши из порта клавиатуры (порт номер 96) и затем пересылает в порт клавиатуры команду очистить буфер процессора клавиатуры. Если системный блок не реагирует на прерывания клавиатуры, то коды сканирования накапливаются в буфере процессора клавиатуры, хотя при нормальной работе этого не должно происходить. Специальный код сканирования255, шестнадцатиричное значение FF, используется блокомклавиатуры, для сообщения, что его буфер заполнен.

Рис.1

Примечание

Каждая клавиша генерирует два типа скэн-кодов: код нажатия, когда клавиша нажимается, и код освобождения, когда клавиша отпускается. Для PC класса AT используется одна и та же цепочка битов для кодов нажатия и кодов освобождения, но коды освобождения состоят из двух байтов, первый из которых всегда равен 0F0H. Для PC XT-генерации код освобождения на 128 больше кода нажатия (седьмой бит 7 равен 1). Например, 7-битовый скэн-код клавиши <В> равен 48 или 110000 в двоичной системе счисления. Когда клавишу нажимают, на контроллер клавиатуры поступает код 10110000, а когда отпускают — код 00110000.

Контроллер 8049 отвечает не только за генерирование скэн-кодов, но и необходим для выполнения функций самоконтроля и проверки нажатых клавиш в процессе загрузки системы. Процесс самоконтроля отображается однократным миганием трех индикаторов LED клавиатуры во время выполнения программы POST. Таким образом, неисправность клавиатуры выявляется уже на стадии загрузки PC.

Контроллер на материнской плате может не только принимать, но и передавать данные, чтобы сообщить клавиатуре различные параметры, например, частоту повтора нажатой клавиши и др.

В табл. 1-2 представлены примеры скэн-кодов, которые соответствуют наиболее распространенной в настоящее время клавиатуре со 102 клавишами.

Шестнадцатеричные скэн-коды функциональных клавиш

Таблица 1

Шестнадцатеричные скэн-коды клавиш ввода данных

Таблица 2

Таким образом, процесс обработки клавиатурного ввода (рис.2) обеспечивают два микроконтроллера: один находится на материнской плате компьютера, второй встроен в саму клавиатуру.

Рис.2

Как видно на схеме, все горизонтальные линии матрицы клавиш подключены через резисторы к источнику питания. Встроенный чип клавиатуры имеет два порта – выходной и входной. Первый подключен к вертикальным (Y0–Y5) линиям матрицы, а второй – к горизонтальным (X0–X4).

Клавиатурный контроллер работает по следующему алгоритму. Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, клавиатурный микрокомпьютер непрерывно оценивает состояние горизонтальных линий – независимо от активности на центральном процессоре.

Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической единице. Как только осуществляется нажатие, соответствующие клавише вертикальная и горизонтальная линии замкнутся. Когда процессор установит на вертикальной линии значение логического нуля, уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому нулю.

Если на одной из горизонтальных линий появится уровень логического нуля клавиатурный процессор зафиксирует нажатие на клавишу. Он отправит в компьютер (через внутренний 16-байтовый буфер) запрос на прерывание и номер клавиши в матрице (он называется скан-кодом – это случайное значение, выбранное компанией IBM еще тогда, когда она создавала первую клавиатуру для ПК). Обмен данными с компьютером повторится, когда ранее нажатая клавиша будет отпущена.

Скан-код однозначно связан с клавиатурной распайкой и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиши. Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий символу на этой клавише ASCII-код. Важно понимать, что этот код не полностью зависит от скан-кода, ведь одной и той же клавише может быть присвоено несколько значений. Это зависит в том числе и от состояния других клавиш (например, кнопка 0 используется и для ввода символа), когда она нажата вместе с кнопкой) и системных настроек. Именно это позволяет варьировать раскладку клавиатуры (то есть порядок расположения клавиш на ней).

Все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программными средствами. Как правило, данные функции берут на себя соответствующие модули BIOS. Для кодирования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами (сейчас они включены в состав операционных систем).

Схема (рис.3) поясняет работу котроллера клавиатуры.

Г-генератор тактовых импульсов; СЧ- счетчик; С – селектор.

Рис.3. Простейшая структура клавиатуры

Дешифратор последовательно опрашивает состояние ключей, расположенных в столбцах X матрицы клавиатуры. Если какая-либо клавиша нажата, то сигнал через замкнутый контакт поступает на соответствующую горизонтальную шину Y и через селектор (регистр) поступает на вход ПЛМ (ПЗУ). Сигналы с дешифратора и селектора образуют адресный вход ПЛМ (ПЗУ), в ячейках которой записаны коды символов (их младшие разряды). Код символа записывается в выходной регистр. Старшие разряды кода определяются содержимым специального регистра, изменяющего своё значение только при нажатии клавиши изменения регистров (Shift, Alt и др.).

Мышь

Мышью называется двухмерный аналоговый манипулятор, подключаемый к персональному компьютеру и снабженный одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке и, возможно, колесиком.

Мышь работает вместе с экраном, управляя перемещением по нему курсора (указателя). Самые популярные —двухкнопочные мыши. Например, одна кнопка может использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. В графических системах одна может включать световой карандаш, а вторая - выключать его. Имеются мыши с дополнительными устройствами для скроллинга (скроллинг - это прокрутка вверх, вниз, влево или вправо большого изображения, например текста (или WEB-страницы), не умещающегося целиком на экране). Встречаются мыши и с двумя колесиками, каждое из них «заведует» скроллингом по одной из осей. Некоторые мыши снабжаются дополнительной кнопкой сбоку корпуса под большим пальцем. Эту кнопку можно перепрограммировать для выполнения различных действий. Первые мыши имели механическую конструкцию. В ней использовался маленький шар, который выступал через нижнюю поверхность устройства и вращался по мере его перемещения по поверхности. Механические перемещения (линейные или угловые) преобразуются в двоичные коды. Так например, механическая мышь (рис.4) содержит шарик, который вращается при перемещении устройства по плоской поверхности.

Рис.4

В этой схеме:

1. Шарик управления

2. Окно для размещения шарика

3. Контактирующий ролик, обеспечивающий перемещение курсора вдоль осей х и у на экране монитора.

4. Источник направленного света.

5. Шаговый диск

6. Фотоэлемент

7. Электрические импульсы на выходе фотоэлемента.

8. Кнопки управления

9. Блок управления манипуляторов и блок связей манипулятора с компьютером.

Принцип работы.

При перемещении мыши по горизонтальной поверхности, вращается шарик управления и передает вращение одному из контактирующих валиков оси х или у. Вместе с валиков вращается шаговый диск. При вращении он закрывает доступ световому потоку на фотоэлемент (фотодиод, фототранзисторили фоторезистор). Такой режим создает на выходе фотоэлемента группу электрических импульсов, которые поступают на блок управления манипулятора. Таким образом, вращение шарика преобразуется в углы поворота шагового диска по осям X и Y и фиксируются двумя счетчиками. Поскольку расстояние, пройденное мышью, пропорционально этим углам, то коды счетчиков определяют положение мыши на поверхности. Эти же коды, переданные в процессор, управляют положением маркера на экране монитора.

Кроме счетчиков мышь содержит кнопки, информация от которых также включается в состав кода, передаваемого в процессор.

К минусам механических мышей можно отнести тот факт, что для их работы требуется пространство (обычно места на рабочих столах всегда не хватает). Кроме того, механические части часто ломаются. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство необходимо периодически чистить, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола. Дешевизна и простота механических мышей сделала их самыми распространенными устройствами.

Альтернативой механической мыши является оптическая мышь.

В современной оптической мыши используется совершенно иной принцип (рис.5).

Рис.5

В этой схеме:

1. Поверхность столы.

2. Корпус манипулятора.

3,4. Кнопки управления.

5. Источник направленного монохромного света.

6. Окно в корпусе манипулятора, для подсветки поверхности стола.

Принцип работы.

В оптической мыши для сканирования поверхности используется миниатюрная видеокамера, работающая со скоростью 1500 снимков в секунду. Для подсветки поверхности применяется светодиод. Преобразованный в двоичный код кадры поверхности стола записываются в память манипулятора.

Процессор последовательно выбирает кадры из памяти, сравнивают их между собой и на основе сравнения вычисляет маршрут перемещения курсора на экране монитора вдоль оси х и у. Процессор также отслеживает сигнал поступающий с кнопок управления. Через блок связи передается все данные в ПК.

Отсутствие движущихся частей и высокая точность – достоинства этого метода.

Качество мыши определяется ее разрешением, которое измеряется количеством точек или отсчетов на дюйм (1 дюйм = 25,4 мм). Если мышь имеет разрешение 1000 отсчетов/дюйм и передвигается на один дюйм, то электронная схема формирует 1000 импульсов (обычное разрешение оптической мыши – порядка 400 отсчетов/дюйм). Драйвер мыши, получив эту информацию, усредняет ее в зависимости от графического разрешения монитора и соответственно позиционирует курсор на его экране.

stydopedia.ru

Механическая клавиатура: принцип работы и преимущества

Компьютеры 16 мая 2013

С каждым годом производители компьютерной техники поражают нас новыми гениальными изобретениями. Но продвинутым пользователям все мало - они так и ждут появления виртуальной реальности и изобретения кибер-перчаток. Как бы там ни было, но все же устройства постоянно совершенствуются, и пользоваться ими становится удобнее и проще. Взять хотя бы клавиатуру - приспособление, которым мы ежедневно пользуемся, как на работе, так и дома. Производители работают над ее улучшением, и сегодня уже довольно преуспели в этой области.

Клавиатура – это комплект рычагов-клавиш, расположенных в определенном порядке. Служит она для управления различными механизмами. Сейчас практически повсеместно используются мембранные клавиатуры, даже самые дорогостоящие дизайнерские или игровые "клавы" принадлежат к этому типу. По технологии использования они напоминают пульт от телевизора. Производителям выгодно выпускать мембранные устройства, потому что они намного дешевле, чем, например, механические клавиатуры. Продолжительность их работы невелика, к тому же нажатие клавиш требует определенных усилий, что очень быстро приводит к усталости пальцев. Механическая клавиатура идеально подойдет для людей, постоянно работающих за компьютером и набирающих большие объемы текста, потому что качество работы заметно повышается. Если рассматривать мембранный механизм, то там приходится нажимать клавишу до упора, чтобы электроника зарегистрировала нажатие. Мало того, что при этом кнопки изнашиваются и быстрее приходят в негодность, так еще и пальцы при постоянном "долблении" по пластику сильно устают.

Механическая клавиатура хороша тем, что не требует для регистрации сигнала полного нажатия клавиш - стоит лишь слегка прикоснуться к кнопке. Для того чтобы она сработала, хватит всего 50–60 г приложения силы. Для разнообразия предлагается большой выбор механических клавишных переключателей, которые позволяют индивидуально подобрать наиболее приемлемый вариант работы, так как все типы переключателей обладают разным поведением.

Механическая клавиатура позволяет ощутить заметную разницу по сравнению с мембранной. Поработав на ней, вряд ли кому-то захочется возвращаться к резинокупольным устройствам. Механика срабатывает очень быстро и четко, а вот резина реагирует расплывчато и невнятно. Срок службы механических клавиатур сравнительно дольше, а клавиши на протяжении всего времени работают одинаково хорошо, чего не скажешь о мембранном устройстве.

Резиновые купола при длительном использовании начинают изнашиваться, каждая отдельная кнопка реагирует по-разному, некоторые могут "западать". Механическая клавиатура предусматривает до 50–100 миллионов нажатий на каждую клавишу, поэтому можно не бояться, что кнопки "осядут" или вообще "лягут". Для тех, кто много печатает – это идеальный вариант. Правда, некоторые геймеры могут быть недовольны такой клавиатурой, поскольку точка срабатывания находится ниже точки потери контакта. Срабатывание произойдет сразу при нажатии на клавишу, а потеря контакта произойдет лишь тогда, когда она полностью поднимется обратно. Если в играх довольно часто нужно нажимать на одну и ту же кнопку, то это может вызвать некоторые неудобства.

Источник: fb.ru

Механическая клавиатура: принцип работы и преимущества

загрузка...

worldfb.ru

Механическая клавиатура: принцип работы и преимущества

загрузка...

fjord12.ru