ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с квалификационными требованиями к выпускнику необходимо получить знания о клавиатуре.

Проблема: для того, чтобы соответствовать классификационным требованиям к выпускнику, необходимо необходимо получить знания о клавиатуре. Но у нас нет знаний, чтобы соответствовать классификационным требованиям. Отсюда вытекает противоречие между квалификационными требованиями к выпускнику и отсутствием знаний о клавиатуре.

Цель: изучить клавиатуру. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи.

Задачи: 1. Изучить принцип работы клавиатуры. 2. Познакомиться с назначением клавиатуры и назначением клавиш на ней, а также раскладкой. 3. Рассмотреть многие виды клавиатур.

Объект изучение: Устройства ввода.

Предмет изучения: Клавиатура.

ПРИНЦИП РАБОТЫ КЛАВИАТУРЫ

Принцип работы клавиатуры разделен на несколько нижеописанных шагов, а именно

Когда нажимаешь кнопку, контроллер выдает скэн-ко

Скэн-код поступает в контроллер на материнской плате

Порт клавиатуры выдает прерывание (Interrupt 9)

Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания обращается в специальную область ОЗУ, в которой находится сектор прерывания

Определив адрес начала программы процессор переходит к ее выполнению (она находится в ROM BIOS)

Программа обработчик прерываний считывает скэн-коди загружает его в свои регистры. Затем определяет какой код символа соответствует данному скэн-коду

Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной программе (FIFO)

Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет программа для которой он предназначен.

НАЗНАЧЕНИЕ КЛАВИАТУРЫ

Клавиатура IBM PC предназначена для ввода в компьютер информации от пользователя. Печать на клавиатуре - это пока что основной способ ввода алфавитно-цифровой информации от пользователя в компьютер. Каждая клавиша клавиатуры представляет собой крышку для миниатюрного переключателя (механического или мембранного). Содержащийся в клавиатуре небольшой микропроцессор отслеживает состояние этих переключателей, и при нажатии или отпускании каждой клавиши посылает в компьютер соответствующее сообщение (прерывание), а программы компьютера (операционной системы) обрабатывают эти сообщения

Условно можно выделить на клавиатуре четыре группы клавиш:

1. Алфавитно-цифровые и знаковые клавиши (пробел, цифры 0-9, латинские буквы A-Z, символа кириллицы А-Я, знаки пунктуации, служебные символы "+", "-", "/" и т.д.).

Функциональные клавиши: F1, F2, F3 .. F12.

Клавиши на компьютерной или терминальной клавиатуре, которые запрограммированы на вызов команд операционной системы или выполнение определённых действий различными программами и играми.

КЛАВИШИ:

· F1 – помощь

· CTRL-F1 – поиск вниз

· SHIFT-F1 – поиск вверх

· ALT-F1 – выбор шрифта

· F2 – вставка имени клавиши

· CTRL-F2 – замена

· SHIFT-F2 – глобальная замена

· ALT-F2 – подчеркивание

· F3 – выделение строчного фрагмента

· CTRL-F3 – забрать фрагмент в карман

· SHIFT-F3 – выделить прямоугольный фрагмент

· ALT-F3 – курсив

· F4 – отмена выделения

· CTRL-F4 – вставка строчного фрагмента

· SHIFT-F4 – вставка прямоугольного фрагмента

· ALT-F4 – жырный

· F5 – сдвиг окна влево

CTRL-F5 – сдвиг фрагмента влево

· SHIFT-F5 – смена направление показа

· ALT-F5 – прижать строку влево

· F6 – сдвиг окна вправо

· CTRL-F6 – сдвиг фрагмента вправо

· SHIFT-F6 – смена направления ввода

· ALT-F6 – прижать строку вправо

· F7 – левая граница абзаца

· CTRL-F7 – задать отступ абзаца

· SHIFT-F7 – границы абзаца по образцу

· ALT-F7 – правая граница абзаца

· F8 – центровка

· CTRL-F8 – форматировать абзац

· SHFT-F8 – жесткий раздел страниц

· F9 – рус/лат алфавит

· CTRL-F9 – рус/нац алфавит

· SHIFT-F9 – режим дисплея

· ALT-F9 – распахнуть окно

· F10 – вход в меню

· CTRL-F10 – форма, цвет окна

· SHIFT-F10 – режим текст/док

· ALT-цифра другое окно

· ALT = калькулятор

· ALT – рисовать рамки

УДАЛИТЬ:

SHIFT-DEL до конца строки

SHIFT-BACKSP до начала строки

ОТКАТ:

CTRL-MINUS назад

CTRL-PLUS вперед

ESC – выход из меню

ДВИЖЕНИЕ ПО ТЕКСТУ:

· слово влево CTRL-LEFT

· слово вправо CTRL-RIGHT

· конец слова CTRL-EMPTY

· нач./конец строки HOME, END

· лев.край окна SHIFT-LEFT

· пр.край окна SHIFT-RIGHT

· в окне ↓ CTRL-HOME,END

· на окно ↓ PGUP, PGDN

· след.страница CTRL-PGDN

· пред.страница CTRL-PGUP

· след. Раздел SHIFT-PGDN

· пред. Раздел SHIFT-PGUP

· начало текста SHIFT-UP

· конец текста SHIFT-DOWN

ОПЕРАЦИИ С ФРАГМЕНТАМИ (БЛОКАМИ):

· изменение размеров блока – как движение курсора

· отменить выделение {F4}

· забрать блок в карман {CTRL-F3}

· копировать блок в карман {CTRL-INS}

· копировать блок из кармана {SHIFT-INS}

· вставить, раздвинув строки вниз {CTRL-F4}

· вставить как прямоугольник {SHIFT-F4}

· сдвинуть блок влево/вправо {CTRL-F5/F6}

· прижать строки влево/вправо {ALT-F5/F6}

· сформатировать в единый абзац {CTRL-F8}

· изменить шрифты – соответствующими командами

Служебные клавиши: Enter, Esc, Tab, стрелки управления курсором Left, Up, Down и Right, PgUp, PgDn, Home, End и многие другие служат для выполнение основных команд компьютера.

Особые комбинации клавиш

Имеются комбинации клавиш, обрабатываемые специальным образом:

Ctrl+Alt+Del – (одновременное нажатие) перезагрузка DOS, завершение текущей программы в Windows (двойное нажатие этих клавиш вызывает перезагрузку Windows)

PrtScr (или Shift PrtScr) – печать на принтере копии содержимого экрана в DOS , помещение образа экрана или текущего окна в буфер обмена (Clipboard) Windows.

КЛАВИАТУРНАЯ РАСКЛАДКА

Клавиатурная раскладка - это как раз и есть совокупность всех 32 таблиц соответствия кодов клавиш и вводимых с их помощью символов. Когда мы говорим: «Надо переключиться на русскую клавиатуру, это означает, что мы должны активизировать 32 «русские» таблицы кириллического скрипта.

Клавиатурная раскладка Unicode Hex Input служит для ввода Unicode-символов с помощью набора численных значений кодов. Для этого надо дополнительно удерживать клавишу Option, чтобы «предупредить» систему о том, что далее будет вводиться один Unicode-символ в шестнадцатеричном представлении, а не четыре отдельных алфавитно-цифровых знака. Клавиатурные раскладки связаны с общей системой письма, с некоторым «базовым» алфавитом, определяемым скриптом. В рамках одного и того же скрипта может существовать несколько клавиатурных раскладок, каждая из которых учитывает специфику того или иного языка, то есть служит для ввода не только символов из общего базового алфавита, но и дополнительных символов, специфических для конкретного языка. Клавиатурная раскладка учитывает принятое для данного языка расположение клавиш на клавиатуре. Например, для романского скрипта существуют американская, французская, немецкая, испанская и другие раскладки. Аналогично для кириллического скрипта созданы русская, украинская, белорусская раскладки.

В «интернациональных» системах имеются средства, позволяющие легко переключаться между различными скриптами и клавиатурными раскладками, что даст возможность с помощью одной и той же клавиатуры вводить различные наборы символов в соответствии с национальными стандартами и особенностями.

С помощью клавиатуры мы вводим коды ASCII или Unicode нужных нам символов, но при этом хотим, чтобы на экране или на бумаге появлялись изображения самих символов, а исчисленные значения их кодов. Более того, нам бы хотелось менять начертание символов в зависимости от стиля документа или нашего настроения, например. Для этих целей используются шрифты.

ВИДЫ КЛАВИАТУР

Принцип действия мембранной клавиатуры заключается в том, что при нажатии клавиши происходит замыкание двух мембран, возврат же осуществляется при помощи резинового купола. Основным преимуществом такой клавиатуры является ее защищенность от проникновения внутрь посторонних веществ, например крошек или кофе, недостатком - недолговечность, контакты, нанесенные на мембрану, имеют свойство стираться.

Полумеханическая клавиатура более долговечна, так как использует нестирающиеся металлические контакты расположенные на печатной плате, хотя возврат клавиши в ней все еще осуществляется при помощи резинового купола.

Механические клавиатуры отличаются от полумеханических тем, что вместо резинового купола, для возврата клавиши используется пружинка, что значительно продлевает жизнь клавиатуры и увеличивает ее надежность. Недостатком механических и полумеханических клавиатур - незащищенность от попадания внешних предметов.

В последнее время все чаще стали встречаться герконовые клавиатуры, т.е. клавиатуры у которых под клавишами установлены герконы (контакты в вакуумном цилиндрике, реагирующие на магнитное поле) и магниты. Положительными моментами в таких клавиатурах является достаточно долгий срок службы (герконы практически не изнашиваются) и очень мягкая посадка, так что работать с ними легко и приятно. Главный недостаток - зависимость от внешних магнитных полей. Многие электронные приборы могут вырабатывать магнитные поля, влияющие на клавиатуру и вызывать ложные срабатывания клавиш. Если у Вас есть герконовая клавиатура, можете проделать простой опыт: положите рядом с ней сотовый телефон, подключенный к зарядному устройству, и понаблюдайте за поведением компьютера. Клавиатура ведет себя самым непредсказуемым образом от ложного срабатывания отдельных клавиш до полного "бешенства". Подобный опыт можно проводить и с другими электромагнитными устройствами, однако, не любое устройство и не в любой ситуации будет создавать столь значимые помехи.

Также клавиатуры различаются по длине хода. Естественно, чем она больше, тем больше времени займет нажатие клавиши. Но и маленькая длинна хода - это не хорошо, так как может привести к частым случайным нажатиям. Тут главное попробовать разные варианты и подобрать что-то наиболее удобное для себя. Кстати, некоторые клавиатуры имеют свойство громко стучать при нажатии на клавиши. Это называется клик. Чем хороша клавиатура с кликом? Только тем, что вы всегда будете точно знать, нажали клавишу или нет, что должно уберечь вас от случайных нажатий.

Еще один параметр, как уже говорилось выше - форма и расположение определяющих клавиш. В основном клавиатуры различаются по форме и расположению клавиши Enter. Она может быть прямой в виде знака "-" или в виде зеркальных отображений букв "L" и "Г".

"Эргономичной" является клавиатура, у которой профиль алфавитной части клавиатуры представляет собой дугу, само поле разбито на две половины, своя под каждую руку, и наделенная "подставкой для отдыха рук". Она, конечно, красивая, но, во-первых, эта эргономика с ее подставкой занимает довольно много места на столе, а во вторых, человеку, не владеющему способом слепой печати, приходится постоянно бегать глазами с одной половины поля на другую, постоянно изменяя фокусное расстояние хрусталика, что утомляет глаза.

Многие клавиатуры имеют дополнительные клавиши. Их обычно три: две со значком Microsoft"а и одна с изображением стрелочки выбирающей что-то в списке. Это так называемые Windows клавиши. Они довольно удобны при работе в одноименной "операционной системе". Так как с помощью их нажатия по отдельности или в сочетании с другими клавишами, можно быстро выполнять такие часто используемые операции, как вызов меню "Пуск", запуск "Проводника" или сворачивание всех окон. В других операционных системах эти клавиши остаются невостребованными.

Все чаще стали попадаться клавиатуры с еще тремя дополнительными клавишами. Как правило, на них нарисован значок включения/выключения, месяц и солнышко (или будильник) соответственно. Первая кнопка служит для отключения питания компьютера. Вторая клавиша посылает компьютер в режим сна, например, если нужно на некоторое время отойти, что значительно снижает потребление энергии, а третья клавиша соответственно возвращает компьютер в нормальный режим работы, будит его.

Реже, но все-таки встречаются уже клавиатуры с "интернет клавишами". Это клавиши призванные облегчить навигацию по всемирной компьютерной сети Internet. Они, как правило, позволяют подключиться/отключиться от сети

(в случае соединения DialUp"ом), принять/отправить почту, и нажатием одной кнопки выйти на заданный сайт.

Существуют также, так называемые, "мультимедийные клавиши". Они служат для управления мультимедийным проигрывателем компакт дисков. С их помощью можно менять громкость, переходить от песни к песне, начать/остановить проигрывание, открыть/закрыть CD-ROM или выключить звук.

Есть также беспроводные клавиатуры. Вариант эффектный, хотя клавиатура (в контексте настольного компьютера, а не, скажем, web-приставки) - кажется, устройство, которому провод мешает меньше всего.

Клавиатура Дворака

^ Клавиатура Дворака (Dvorak) - создана доктором Августом Двораком (August Dvorak) в 1936 году как развитие устаревшей клавиатуры QWERTY. Расположение клавиш на этой клавиатуре делает более легким и быстрым ввод информации по сравнению с другими типа клавиатур.

Клавиатура Luxeed Dynamic Pixel LED от thinkgeek делает работу за компьютером красочнее и веселее. Потому что каждая клавиша этой клавиатуры подсвечивается набором разноцветных светодиодов и по вашему желанию может менять цвет. Всего на постройку одной клавиатуры уходит 430 светодиодов, а с помощью прилагаемого программного обеспечения можно управлять поведением каждого. По клавиатуре можно запустить радугу или заставить каждую клавишу менять цвет после нажатия. Клавиатура имеет 4 специальных кнопки пресетов, которые находятся над клавишами курсора, с помощью которых вы можете оперативно менять заранее запрограммированные цветовые схемы. Устанавливайте различные цветовые сочетания для разных программ или выделяйте цветом клавиши управления в играх. Возможности световых эффектов этой клавиатуры ограничены только вашей фантазией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, клавиатура – основной элемент компьютера, традиционно используемый для ввода текста в компьютер. Выделяют четыре группы клавиш: алфавитно-цифровые и знаковые, функциональные, служебные, вспомогательные.

ВВЕДЕНИЕ

Главная функция клавиатуры это ввод информации. Мы живем в век тотального засилья Windows, но даже эта операционная система, с ее графическим интерфейсом, не может полностью обойтись без клавиатуры. Ведь еще не придумали другого устройства ввода текста.

Актуальность темы: клавиатура очень важная часть компьютера. Нельзя представить себе ввод информации не используя клавиатуру, ведь одной мышкой обойтись невозможно.

Цель: Знать конструкцию и принцип работы клавиатуры, уметь подключать и настраивать параметры клавиатуры.

Оборудование и наглядные пособия: Клавиатуры различного принципа действия. Персональный компьютер.

Краткие теоретические сведения: Принцип действия клавиатуры. Основным элементом клавиатуры являются клавиши. Сигнал при нажатии клавиши регистрируется контроллером клавиатуры и передаётся 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 ПК для подключения клавиатуры также используется специальный контроллер.

Когда скэн-код поступает в контроллер клавиатуры, инициализируется аппаратное прерывание, процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скэн-код. Скэн-код трансформируется в код символа (так называемые коды ASCII). При этом обрабатывающаяся процедура сначала определяет установку клавишей и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код (например, «ф» или «Ф»). Затем введённый код помещается в буфер клавиатуры, представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводимых символов. Контроллер клавиатуры выполняет функции самоконтроля в процессе загрузки системы. Процесс самоконтроля при загрузке отображается однократным миганием трёх индикаторов клавиатуры.

Драйвер клавиатуры служит для отображения на экране набранного на клавиатуре и обычно является составной частью любой операционной системы. Драйвер клавиатуры операционной системы MS-DOS называется KEYB.COM. После установки операционной системы DOS он находится, как правило, в директории DOS. При установке операционной среды Windows 95/98 драйвер клавиатуры автоматически записывается в стартовом файле AUTOEXEC.BAT.

Блок клавиатуры в настольных ПК конструктивно выполнен автономно от основной платы компьютера, и, кроме клавиатуры, содержит контроллер клавиатуры, состоящий из буферной памяти и схемы управления. Он подключается к системной плате с помощью 4-проводного интерфейса (линии интерфейса используются для передачи тактовых импульсов, данных, напряжения питания +5 В, последний – «земля»). Для клавиатур существует несколько вариантов интерфейсов: стандартный разъем DIN, разъем PS/2, инфракрасный порт, интерфейс USB.

Контроллер клавиатуры осуществляет:

Сканирование (опрос) состояния клавиш;

Буферизацию (временное запоминание) до 20 отдельных кодов клавиш на время между двумя соседними опросами клавиатуры со стороны МП;

Преобразование с помощью программируемых системных таблиц (драйвера клавиатуры) кодов нажатия клавиш (скэн-кодов) в коды ASCII.

Тестирование (проверку работоспособности) клавиатуры при включении ПК.

Конструкция клавиатуры. По конструктивному исполнению подразделяются на клавиатуры с пластмассовыми штырями, со щелчком, с микропереключателями и сенсорные.

Клавиатуры с пластмассовыми штырями выполняются таким образом, что под каждой клавишей находится пластмассовый штырь, установленный вертикально, нижний конец которого выполнен в виде штемпеля (клейма), изготовленного из композиции

резины с металлом. Ниже этого резинового штемпеля находится пластина с контактными площадками, замыкается электрическая цепь, что воспринимается контроллером клавиатуры. Недостатком такой клавиатуры является высокая чувствительность клавиши к вибрации при нажатии, что приводит к многократному отображению символов на экране при печати с высокой скоростью.

Клавиатура со щелчком выполнена так, что при нажатии клавиши её механическое сопротивление становится тем больше, чем глубже она зажимается. Для преодоления этого сопротивления необходимо затратить определённую силу, после чего клавиша нажимается легко. Нажатие и отпускание клавиши сопровождается щелчком, отсюда и название. Клавиатуры со щелчком позволяют обеспечить уверенность в том, что клавиша нажата, а это повышает скорость ввода информации.

Клавиатуры с микропереключателем имеют характеристики, аналогичные клавиатурам со щелчком. Но микропереключатели, в том числе герконы (герметические контакты), характеризуются большей прочностью и длительным сроком службы.

Клавиатура с герконами содержат переключатели клавишей с пружинными контактами из ферромагнитного материала, помещёнными в герметизированный стеклянный баллон. Контакты приходят в соприкосновение (или размыкаются) под действием магнитного поля электромагнита, установленного снаружи баллона.

Принцип действия сенсорной клавиатуры основан на усилении разности потенциалов, приложенной к чувствительному элементу. Количество этих элементов соответствует количеству клавишей. В качестве чувствительных элементов используются токопроводящие контактные площадки в виде, например, одного или двух прямоугольников, разделённых общим зазором. В момент касания пальцами контактных площадок статический потенциал усиливается специальной схемой, на выходе которой формируется сигнал, аналогичный сигналу, возникающему при нажатии клавиши обычной механической клавиатуры. Сенсорные клавиатуры самые долговечные, поскольку в них отсутствуют какие-либо механические элементы и информация о нажатии «клавиши» формируется только электроникой.

Задание:

1. Изучить теоретические сведения по принципу работы клавиатуры и типам. Составить конспект.
2. Провести разборку и сборку клавиатур (наглядные пособия). Определить тип клавиатур.
3. Провести подключение и настройку клавиатуры к ПК.
4. Оформить отчет.

Отчёт выполняется в журнале по практическим работам и должен содержать:

1. Номер и тему практической работы.

2. Цель работы.

3. Описание выполненного задания.

Контрольные вопросы:

1. На каких принципах действия работают известные типы клавиатур?

2. Какую роль выполняет контроллер клавиатуры?

3. В чём отличие в конструкции основных типов клавиатур?

2.14 Практическая работа № 14

2.1. Принципы работы клавиатуры

2.2. Порты для работы с клавиатурой

2.3. Аппаратное прерывание клавиатуры

2.4. Средства BIOS для работы с клавиатурой

2.5. Средства MS-DOS для работы с клавиатурой

2.6. Клавиатурные функции библиотеки Microsoft C

Программа может использовать клавиатуру по-разному. Она может задержать свое выполнение до тех пор, пока оператор не введет какое-нибудь число или пока не нажмет какую-нибудь клавишу. Выполняя некоторую работу, программа может периодически проверять, не нажал ли оператор на клавишу, изменяющую режим работы программы. Резидентные программы могут контролировать все нажатия на клавиши, активизируясь при нажатии определенной заранее комбинации. Можно использовать прерывание, вырабатываемое клавиатурой, например, для завершения работы программы.

Мы расскажем о работе с клавиатурой на разных уровнях - от использования клавиатурных портов ввода/вывода до средств, предоставляемых стандартными библиотеками трансляторов Microsoft QC 2.5 и C 6.0. Какой уровень вам следует выбрать, зависит от решаемой задачи. Единственное, что можно порекомендовать - это использовать по возможности средства высокого уровня. Если ваша программа работает с клавиатурой на уровне портов ввода/вывода, ее работа может оказаться зависимой от типа клавиатуры и от типа компьютера.

2.1. Принципы работы клавиатуры

Что же находится внутри клавиатуры? Оказывается, там есть компьютер! Только этот компьютер состоит из одной микросхемы и выполняет специализированные функции. Он отслеживает нажатия на клавиши и посылает номер нажатой клавиши в центральный компьютер.

Клавиатура представляет собой совокупность датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь. Длительное время выпускались клавиатуры с механическими датчиками. Современные клавиатуры - мембранного типа. Переключатель представляет собой набор мембран: активная – верхняя, пассивная – нижняя, разделяющая.

Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположены электронные платы дешифрации сигнала.

Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется 11-битовыми блоками (8 разрядов плюс служебная информация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля).

Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из переключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размеров 1 байт.

Подключение клавиатуры к системной плате производится с помощью разъема DIN или mini-DIN.

На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняет специальная микросхема - контроллер клавиатуры.

Если рассмотреть сильно упрощенную принципиальную схему клавиатуры, представленную на рисунке, можно заметить, что все клавиши находятся в узлах матрицы:

Рис.1. Упрощенная схема клавиатуры

Все горизонтальные линии матрицы подключены через резисторы к источнику питания +5 В. Клавиатурный компьютер имеет два порта - выходной и входной. Входной порт подключен к горизонтальным линиям матрицы (X0-X4), а выходной - к вертикальным (Y0-Y5).

Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому 0, клавиатурный компьютер опрашивает состояние горизонтальных линий. Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической 1 (т.к. все эти линии подключены к источнику питания +5 В через резисторы).

Если оператор нажмет на какую-либо клавишу, то соответствующая вертикальная и горизонтальная линии окажутся замкнутыми. Когда на этой вертикальной линии процессор установит значение логического 0, то уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому 0.

Как только на одной из горизонтальных линий появится уровень логического 0, клавиатурный процессор фиксирует нажатие на клавишу. Он посылает в центральный компьютер запрос на прерывание и номер клавиши в матрице. Аналогичные действия выполняются и тогда, когда оператор отпускает нажатую ранее клавишу.

Номер клавиши, посылаемый клавиатурным процессором, однозначно связан с распайкой клавиатурной матрицы и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиш. Этот номер называется скан-кодом (Scan Code).

Слово scan ("сканирование"), подчеркивает тот факт, что клавиатурный компьютер сканирует клавиатуру для поиска нажатой клавиши.

Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий обозначению на этой клавише ASCII-код. Этот код не зависит однозначно от скан-кода, т.к. одной и той же клавише могут соответствовать несколько значений ASCII-кода. Это зависит от состояния других клавиш. Например, клавиша с обозначением "1" используется еще и для ввода символа "!" (если она нажата вместе с клавишей SHIFT).

Поэтому все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программным обеспечением. Как правило, эти преобразования выполняют модули BIOS. Для использования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами.

Если нажать на клавишу и не отпускать ее, клавиатура перейдет в режим автоповтора. В этом режиме в центральный компьютер автоматически через некоторый период времени, называемый периодом автоповтора, посылается код нажатой клавиши. Режим автоповтора облегчает ввод с клавиатуры большого количества одинаковых символов.

Следует отметить, что клавиатура содержит внутренний 16-байтовый буфер, через который она осуществляет обмен данными с компьютером.

В настоящее время существует три различных типа клавиатуры. Это клавиатура для компьютеров IBM PC/XT, 84-клавишная клавиатура для IBM AT и 101-клавишная (расширенная) клавиатура для IBM AT. Некоторые клавиатуры имеют переключатель режима работы (XT/AT), расположенный на нижней крышке. Он должен быть установлен в правильное положение.

Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме постоянного запоминающего устройства в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Принцип действия клавиатуры заключается в следующем.

1. При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру, выдает так называемый скоп-код.

2. Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функции порта клавиатуры. (Порты - специальные аппаратно-логические устройства, отвечающие за связь процессора с другими устройствами.) Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.

3. Порт клавиатуры выдает процессору прерывание с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания - 9 (Interrupt 9, Int 9).

4. Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний - это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с номером, совпадающим с номером записи.

5. Определив адрес начала программы, обрабатывающей возникшее прерывание, процессор переходит к ее исполнению. Простейшая программа обработки клавиатурного прерывания «зашита» в микросхему ПЗУ, но программисты могут «подставить» вместо нее свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.

6. Программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управлением обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.

8. Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задаче.

9. 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.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Москва, 2005
УДК ББК К Алехина Г.В., Годин И.М., Иванько А.Ф., Иванько М.А., Мастяев Ф.А., Петрик Е.А. Информатика. / Московская финансово-промышленная академия.

Предмет информатики
Предмет информатики составляют такие понятия, как: - средства вычислительной техники, - программное обеспечение средств вычислительной техники, - средств

Понятие информатизации общества
Деятельность отдельных людей, групп, коллективов и организаций сейчас все в большей степени начинает зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Пре

Понятия, виды и особенности информации
«Хорошо управлять бизнесом – значит, управлять его будущим; управлять его будущим – значит управлять информацией». Мэрион Харпер На п

Свойства информации
Можно привести немало разнообразных свойств информации. Каждая научная дисциплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. Систематизация существующих подходов к выделе

Основные требования, предъявляемые к качеству информации
Среди требований, предъявляемых к информации, можно выделить следующие: - своевременность; - достоверность (с определенной вероятностью);

Роль вычислительной техники в процессе информатизации
Компьютеры в информационном обществе стали естественной его составляющей и элементом повседневной жизни каждого человека, хотя часто мы их просто не замечаем. Трудно сегодня найти х

Технические средства информатизации
Автоматизация работ с данными, информацией, знаниями имеет свои особенности и отличия от автоматизации других типов работ. Для этого класса задач используют особые виды устройств, б

Поколение ЭВМ
Основным активным элементом первого поколения являлась электронная лампа. Остальные компоненты электронной аппаратуры - это обычные резисторы, конденсаторы, трансформаторы.

Поколение ЭВМ
На смену электронным лампам в машинах второго поколения (с 1953г.) пришли транзисторы. В отличии от ламповых машин, транзисторные машины обладали большим быстродействием, емкостью оперативной памят

Поколение ЭВМ
Третье поколение ЭВМ (с 1962г.) характеризовалось широким применением интегральных схем, заменивших большинство транзисторов и различных деталей. Интегральная схема представляла собой законченный л

Поколение ЭВМ
Четвертое поколение машин начало развиваться с 1970г. Для них характерно применение больших интегральных схем (БИС). Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электр

Поколение ЭВМ
Программа разработки 5 поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач иск

Перспективы развития
Все современные ЭВМ строятся на микропроцессорных наборах, основу которых составляют большие и сверхбольшие интегральные схемы. Такие высокие технологии порождают целый ряд проблем. Микрос

Молекулярные компьютеры
Во многих странах проводятся опыты по синтезу молекул на основе их стереохимического генетического кода, способных менять ориентацию и реагировать на воздействия током, светом и т.п. Например, учен

Биокомпьютеры или нейрокомпьютеры
Идея создания подобных компьютеров базируется на основе теории перцептрона – искусственной нейронной сети, способной обучаться. Автором этих идей был Розенблат. Он указал, что структуры, имеющие св

Квантовые компьютеры
Принцип работы элементов квантового компьютера основан на способности электрона в атоме иметь различные уровни энергии Е0, Е1,…,Е. Переход электрона с н

Оптические компьютеры
Идея построения оптического компьютера давно волнует исследователей. Многие устройства ЭВМ используют оптику в своем составе: сканеры, дисплеи, лазерные принтеры, оптические диски CD-ROM и DVD-ROM.

Пользователи технических средств информатизации
Пользователь ЭВМ - человек, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ. В качестве пользователей ЭВМ могут выступать заказчики вычислительных

Принцип
Иерархическое построение памяти ЭВМ: память состоит из нескольких запоминающих устройств (ЗУ), различающихся емкостью и быстродействием. Самое быстрое ЗУ - сверхоперативное (СОЗУ),

Принцип
Для внутреннего хранения и преобразования числовой информации должна использоваться двоичная система счисления. Для характеристики объема информации при этом используется двоичный с

Принцип
Принцип программного управления: a) работой ЭВМ управляет программа, состоящая из отдельных команд; b) программа размещается вместе с данными в осн

Внутреннее устройство персонального компьютера
Персональный компьютер - универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее,

Системный блок
Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутре

Корпус системного блока
По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие

Материнская плата (mainboard, matherboard, systemboard)
Материнскую плату еще часто называют системной платой. Это основа компьютера. Именно эта плата определяет, какого типа процессор можно использовать, какой максимальный размер опера

Процессор
Процессор - это устройство, которое занимается обработкой и вычислением данных. Современные процессоры очень сложны. Основой любого процессора является ядро, которое состоит из мил

Группы микропроцессоров
Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в

VLB (VESA Local Bus)
Название интерфейса переводится как локальная шина стандарта VESA (VESA Local Bus). Понятие «локальной шины» впервые появилось в конце 80-х годов. Оно связано тем, что при в

FSB - (front Side Bus)
Шина PCI, появившаяся в компьютерах на базе процессоров Intel Pentium как локальная шина, предназначенная для связи процессора с оперативной памятью, недолго оставалась в это

USB - (Universal Serial Bus -универсальная последовательная магистраль)
Этот стандарт определяет способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием. Он позволяет подключать до 256 различных устройств, имеющих последовательный интерфейс. Устро

Оперативная память
Оперативная память (RAM - RandomAccess Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с

Логическая структура оперативной памяти
Делится логическая структура оперативной памяти на несколько областей (зон, разделов): 1. Conventional memory – основная память; 2. UMA (Upper Memory Area) – верхняя память;

Основная память
Основная память (Conventional memory) начинается с адреса 00000 (0000:0000) и до 90000 (9000:0000). Это занимает 640 Кбайт. В эту область грузится в первую очередь

Верхняя память (UMA)
Верхняя память (UMA) - начинается с адреса А0000 и до FFFFF. Занимает она 384 Кбайт. Сюда грузится информация, связанная с аппаратной частью компьютера. UMA можно р

Сверхоперативная память
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к

Энергонезависимая память CMOS
Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устро

Жесткий диск
Основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высок

Дисковод гибких дисков
Дисковод, предназначенный для работы с дискетами. До сих пор не придумано устройство, позволяющее так же легко и быстро записывать на какой-либо носитель. Гибкие диски (дискеты) поз

Дисковод компакт-дисков CD-ROM
В период 1994-1995 годах в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них стандартной стала считаться у

Видеокарта (видеоадаптер)
За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандартов видеоадаптеров: МОЛ (монохромный); CGA (4 цвета); EGA (16 цветов); VGA (256 цв

Звуковая карта
Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет

Параллельный порт
! Параллельный порт -это скоростной порт, через который сигнал передается в двух направлениях по 8 параллельным линиям.

Последовательный порт
! Последовательный порт (Serial port или COM-port: Communications port) -это порт, через который данные передаются только в одном направлении в каждый момент времени.

USB порт
! USB (Universal Serial Bus) -универсальный последовательный порт. Это порт, который позволяет подключать практически любые периферийные устройства.

Порт FireWire
! FireWire -дословно - огненный провод (произносится "файр вайр") - это последовательный порт, поддерживающий скорость передачи данных в 400 Мбит/сек.

Внешние устройства, подключаемые к персональному компьютеру
Периферийные (внешние) устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря этим ус

Состав клавиатуры
Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам.

Специальные клавиатуры
Клавиатура является основным устройством ввода данных. Специальные клавиатуры предназначены для повышения эффективности процесса ввода данных. Это достигается путем изменения формы клавиатуры, раск

Сканеры
! Сканер (Scanner)- устройство для копирования графической и текстовой информации и ввода ее в компьютер.

Дигитайзеры
! Дигитайзер (Digitizer) -устройство для оцифровки чертежей и других изображений. Дигитайзер позволяет преобразовать изображения в цифровую форм

Цифровые фотокамеры
! Цифровой фотоаппарат -это фотоаппарат, который записывает изображение не на фотопленку, а на приемный экран - иконоскоп.

Световой карандаш
! Световой карандаш- это устройство, напоминающее обычную авторучку с проводом. На конце ручки находится светоприемник, который может регистрировать изменение я

Монитор
Монитор - устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: размер и шаг

Принтеры
В качестве устройств вывода данных также используют печатающие устройства (принтеры), позволяющие получать копии документов на бумаге или прозрачном носителе.

Плоттер
! Плоттер (Plotter) или графопостроитель - устройство для вывода различных чертежей, географических карт, плакатов и других изображений на бумагу большого форма

Функциональность
Простейшие мыши имеют всего две кнопки, но могут встречаться модели и с пятью кнопками или двумя колесиками прокрутки. Дополнительные кнопки требуют специальной поддержки со стороны драйве

Эргономика
Мышь обязана быть удобной. Манипуляторы эргономичной формы приспособлены для человеческой кисти лучше, чем симметричные, но они в основном предназначены для правшей. Удобно положить на нее левую ру

Интерфейс
Мышь подключается к персональному компьютеру при помощи интерфейсов RS-232 (COM), PS/2 и USB. Первый есть в каждом компьютере, второй - в любом, произведенном за последние 4–5 лет, третий - почти в

ZIP-накопители
ZIP-накопителивыпускаются компанией Iomega, специализирующейся на создании внешних устройств для хранения данных. Устройство работает с дисковыми носителями, по раз

Стримеры
! Стриммер (stream - длинная лента) - устройство для записи информации на магнитную ленту. Стриммер используется для архивирования инф

Понятие вычислительной системы
В связи с кризисом классической структуры ЭВМ дальнейшее поступательное развитие вычислительной техники напрямую связано с переходом к параллельным вычислениям, с идеями построения

Суперкомпьютеры и особенности их архитектуры
К суперкомпьютерам относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду. Создать такие высокопроизводительные компьютер

Кластерные суперкомпьютеры и особенности их архитектуры
Существует технология построения больших компьютеров и суперкомпьютеров на базе кластерных решений. По мнению многих специалистов, на смену отдельным, независимым суперкомпьютерам должны прийти гру

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 , или , 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.

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.

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.

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).

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.