Клавиатура ЭВМ. Основные типы и принципы их работы

Бадулин А.А. 13-С № 7  

Бадулин А.А. 13-С № 7                                                                                        

Задание №1.Написать реферат  на тему: «Клавиатура ЭВМ. Основные типы и принципы их работы».

 

План

1. Введение
2. Типы клавиатуры
3. Виды клавиатур по типу соединения.
4. Принципы работы клавиатуры
5. Ссылки на используемые web страницы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Клавиатура - это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить различные виды информации. Вид вводимой информации определяется программой, интерпретирующей нажатые или отпущенные клавиши. С помощью клавиатуры можно вводить любые символы - от букв и цифр до иероглифов и знаков музыкальной нотации. Клавиатура позволяет управлять курсором на экране дисплея -устанавливать его в нужную точку экрана, перемещать по экрану, “прокручивать” экран в режиме скроллинга, отправлять содержимое экрана на принтер, производить выбор при наличии альтернативных вариантов и т.д.

 

2. Типы клавиатуры 

По типу контакта клавиатуры подразделяются на: 
-         герконовые. Практически не применяются в серийном производстве. Замыкание контактов происходит в результате создания магнитного поля в процессе перемещения штока клавиши; 
-         механические. У этих клавиатур замыкание происходит при помощи нажатия штока на металлические контакты, расположенные либо в корпусе контактного модуля, либо на печатной плате; 
-         полумеханические. Контакт происходит в время замыкания штоком клавиши двух мембран на мембранных плёнках, а возврат клавиши – при помощи пружины, находящейся внутри пластикового корпуса модуля; 
-         мембранные. Самая распространённая категория. Контакты представляют собой нанесённый на пластиковые плёнки-мембраны (обычно из полиэтилентерафтолата) сплав различных металлов. Две мембраны разделены третьей, которая называется сепаратором (разделителем). В этой разделительной мембране сделаны отверстия как раз напротив штоков клавиш. Замыкание происходит в момент нажатия клавиши на верхнюю мембрану. Возврат осуществляется при помощи резинового колпачка. 
  
По типу возврата клавиши клавиатуры подразделяются на: 
-         механические. Возврат осуществляется при помощи пружины, но клавиша жёстко закреплена на штоке контактного модуля. Обычно длина хода составляет 4 миллиметра; 
-         штоковые. Клавиша ходит в «шахте»  верхнего корпуса клавиатуры. Вся верхняя крышка клавиатуры является держателем клавиш. Длина хода составляет либо 4, либо 3 миллиметра; 
-         ножничного типа. Клавиша крепится к возвратному механизму, выполненному в виде двух перекрёстных механизмов в виде ножниц. Сами «ножницы» жёстко крепятся к металлической плате, на которой также закреплены контактные мембраны. Возврат клавиши осуществляется при помощи миниатюрного резинового колпачка. «Ножницы» при этом выполняют роль направляющих, обеспечивающих равномерный подъём клавиши вверх. Длина хода составляет 3 миллиметра. В клавиатурах с подсветкой на плату-основу ещё крепится люминесцентная плёнка. 
  
По ширине корпуса  клавиатуры подразделяются на: 
-         тонкие или «слимовые». Ширина корпуса составляет от  6 миллиметров до 11. Обычно это корпуса для клавиатур с длиной хода клавиш 3 миллиметра; 
-         стандартные. Корпуса клавиатур с длиной хода 4 миллиметра. Ширина корпуса обычно составляет от 13 миллиметров до 18;

-         корпуса клавиатур с дополнительными клавишами. Ширина зависит от дизайна и расположения дополнительных клавиш. Может варьироваться как под длине, так и по высоте.

 

3. Виды клавиатур по типу соединения.

Беспроводные клавиатуры. В беспроводных клавиатурах используются три основных вида соединения, а именно соединение Bluetooth, инфракрасное соединение и радиочастотное соединение.

Клавиатуры, имеющие радиочастотное соединение, получают питание от аккумулятора или через кабель USB, который используется для подзарядки клавиатуры. Клавиатуры с инфракрасным соединением должны находиться в радиусе действия устройства принимающего сигнал. Клавиатуры с  радиочастотным соединением имеют  больший радиус действия, чем клавиатуры с инфракрасным соединением. В клавиатурах  с соединением Bluetooth используется технология Bluetooth, обеспечивающая больший радиус действия, чем у клавиатур с радиочастотным и инфракрасным соединением. Клавиатуры с радиочастотным соединением обеспечивают большую мобильность, чем клавиатуры с соединением Bluetooth и с инфракрасным соединением.

Проводные клавиатуры. PS/2 и USB – две разновидности проводного соединения, соединяющие клавиатуры с компьютерами. Клавиатуры с соединением PS/2 получили наибольшее распространение. Это – самые дешевые клавиатуры, представленные на рынке в настоящее время. Клавиатуры с соединением USB подсоединяются к процессору с помощью универсальной последовательно проводной шины.

4. Принципы работы клавиатуры

В настоящее время большинство  клавиатур выполнено в виде отдельного устройства, подключаемого к компьютеру с помощью одного из разъемов, чаще всего PS/2 или USB. Существуют два микроконтроллера, обеспечивающие процесс обработки  клавиатурного ввода: один — на материнской  плате ПК, второй — в самой  клавиатуре. Таким образом, клавиатура персонального компьютера сама по себе является компьютерной системой. Она  построена на основе микроконтроллера 8042, который постоянно сканирует  нажатия клавиш на клавиатуре —  независимо от активности на центральном  процессоре x86.

За каждой клавишей клавиатуры закреплен  определенный номер, однозначно связанный  с распайкой клавиатурной матрицы  и не зависящий напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиш. Этот номер называется скан-кодом (название подчеркивает тот факт, что компьютер  сканирует клавиатуру для поиска нажатой клавиши). Скан-код — это  случайное значение, выбранное IBM еще  тогда, когда она создавала первую клавиатуру для ПК. Скан-код не соответствует ASCII-коду клавиши, одной и той же клавише могут соответствовать  несколько значений ASCII-кода.

На самом деле клавиатура генерирует два скан-кода для каждой клавиши — когда пользователь нажимает клавишу и когда отпускает. Наличие двух скан-кодов важно, так  как некоторые клавиши имеют  смысл только тогда, когда они  нажаты (Shift, Control, Alt).

 
 Упрощенная схема клавиатуры

Когда пользователь нажимает клавишу на клавиатуре, он замыкает электрический контакт. В результате при следующем сканировании микроконтроллер  фиксирует нажатие определенной клавиши и посылает в центральный  компьютер скан-код нажатой клавиши  и запрос на прерывание. Аналогичные  действия выполняются и тогда, когда  оператор отпускает нажатую ранее  клавишу.

Второй микроконтроллер  получает скан-код, производит преобразование скан-кода, делает его доступным  на порту ввода-вывода 60h и затем  генерирует аппаратное прерывание центрального процессора. После этого процедура  обработки прерывания может получить скан-код из указанного порта ввода-вывода.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Ссылки на используемые web страницы