ЛР Клава, мышь. Лабораторная работа Клавиатура. Устройство и принцип работы. Манипулятор мышь. Устройство и принцип работы
 Скачать 24.32 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 5. Клавиатура. Устройство и принцип работы. Манипулятор «мышь». Устройство и принцип работы Цель работы: изучить устройство и принцип работы клавиатуры, особенности работы ее контроллера; изучить устройство и принцип работы «мыши», особенности работы адаптера «мыши». Порядок выполнения работы 1 Изучить теоретическую часть работы, сделав необходимые выписки в конспект. 2 Используя учебную программу «Клавиатура», изучить принципы работы клавиатуры. 3 Изучить устройство представленных образцов «мыши». 4 Оформить отчет: – структурная схема обработки сигналов клавиатуры и системных элементов с описанием сигналов интерфейса PS/2 (mini-DIN); – классификация «мыши»по принципам регистрации положения; – типы используемых интерфейсов (с рисунками всех типов разъемов). Основные теоретические положения 1. Клавиатура Клавиатура – это одно из важнейших устройств ПК, используемое для ввода в систему команд и данных. Среди обычных (стандартных) исполнений существуют три основных типа клавиатур: 1) клавиатура XT – 83 клавиши, в оригинале без индикаторов. Впоследствии к ним добавили индикаторы состояния Num Lock и Caps Lock; 2) клавиатура AT – 84 клавиши, которая отличалась от XT появлением дополнительной клавиши Sys Req загадочного назначения и индикаторов Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock. Двунаправленный интерфейс с системной платой позволяет программе корректно управлять индикаторами, а также программировать некоторые параметры клавиатуры и производить диагностику; 3) расширенная клавиатура (Enhanced) – 101/102 клавиши, применяемая в большинстве моделей AT и PS/2, ставшая современным стандартом. Некоторые расширенные клавиатуры (например, «Microsoft Natural») имеют 104 или 105 клавиш, появились и 122-клавишные модели. По электрическому интерфейсу клавиатуры XT и AT совпадают, за исключением того, что двунаправленный интерфейс позволяет клавиатуре AT принимать команды от системной платы. Однако по логическому интерфейсу они несовместимы. Клавиатура PS/2 отличается от AT только исполнением разъема, при необходимости можно использовать переходник (лучше мягкий). 1.1 Клавиши клавиатуры Клавиши расширенной клавиатуры разделены на четыре группы (по назначению): 1) основная клавиатура; 2) функциональная клавиатура; 3) цифровая клавиатура (Numeric Keypad), при выключенном индикаторе NumLock (или включенном numlock и нажатии shift) используемая для управления курсором и экраном; 4) выделенные клавиши управления курсором и экраном, дублирующие эти функции цифровой клавиатуры. Применяются клавиши разнообразных форм и типов: разделенные, утопленные, L-образные (например, для клавиши «Enter»), клавиши, обеспечивающие различный характер тактильной реакции пользователя (как упругие клавиши, со щелчком (кликом), так и мягкие, бесшумные; последние особенно подходят для долговременной работы с клавиатурой). В качестве датчиков нажатия клавиш применяют механические контакты (открытые или герконовые), кнопки на основе токопроводящей резины, емкостные датчики и датчики на эффекте Холла. Типы клавишных датчиков влияют на надежность, долговечность и, конечно же, цену клавиатуры. Расположение символов на клавишах алфавитно-цифрового наборного поля соответствует стандартному расположению символов (QWERTY) на пишущих машинках, принятому в начале века. Возможны и другие варианты расположения символов клавиатуры (раскладки Дворака и Делея). 1.2 Принцип работы клавиатуры Использование собственного микроконтроллера (8049) для программного получения кодов символов позволяет сделать клавиатуру универсальной с точки зрения набираемой информации. Микропроцессор, применяемый в клавиатуре, обрабатывает данные, поступающие с матрицы клавишного поля и по линиям связи с системного устройства ПК. Управление работой клавиатур современных ПК в большинстве случаев осуществляется контроллером, выполненным на микропроцессоре (обычно БИС 8048, 8042, 8742 фирмы Intel). Нажатие клавиши сопровождается следующей последовательностью действий: 1 Микроконтроллер клавиатуры воспринимает каждое нажатие на клавишу и выдает скан-код в порт 60h. Клавиатура AT использует такие коды для всех клавиш, общих с предыдущим типом клавиатуры, и коды большего размера для некоторых из вновь введенных клавиш. Это относится, например, ко вторым клавишам 2 Когда скан-код поступает в порт 60h, вызывается прерывание клавиатуры. Центральный процессор прерывает свою работу, считывает скан-код клавиши и обращается к программе, записанной в ПЗУ и управляющей клавиатурой. Эта программа выполняет процедуру, анализирующую скан-код. При поступлении скан-кода от клавиши сдвига или переключателей изменение статуса записывается в память. 3 Процедура преобразования сначала определяет установку клавиш сдвига и переключателей, чтобы правильно получить код. Затем введенный код помещается в буфер клавиатуры, который является областью памяти, способной запомнить до 15 вводимых символов. Вслед за тем управление снова передается основной программе, которая была прервана, а интерфейс клавиатуры освобождается для приема следующего символа. 2 Манипулятор «мышь» Манипулятор «мышь» является одним из простейших средств ввода данных. С его помощью легко вводить данные, графику, перемещать курсор или элемент изображения по экрану дисплея и т. п. Манипулятор «мышь» представляет собой настольный прибор, предназначенный для преобразования его перемещения в двух ортогональных направлениях (X и У) в серии электрических импульсов. Длина кабеля манипулятора составляет 1,0...2,3 м. Имеются манипуляторы и с беспроводными интерфейсами. В настоящее время используются следующие принципы регистрации положения «мыши»: – механический; – оптико-механический; – оптический; – оптосенсорный. 2.1 Механический и оптико-механический принципы работы Конструкция этих типов очень похожа. При перемещении «мыши» по коврику «тяжелый» шарик приходит в движение и вращает соприкасающиеся с ним валики. Ось вращения одного из валиков вертикальна, а другого – горизонтальна. При механическом принципе регистрации положения «мыши» на валиках установлены диски с электрическими контактами (фольгированный материал, на котором сделаны насечки). Неподвижно закреплены три электрические клеммы. При вращении валиков клеммы последовательно замыкаются-размыкаются. С изменением направления вращения изменяется и последовательность замыкания, чем и определяется направление перемещении «мыши». Наиболее распространенным является оптико-механический принцип регистрации положения «мыши». На этих валиках установлены диски с прорезями (прерыватели), которые вращаются между оптопарой: источник света (светодиод) и фоточувствительный элемент (фотодиод, фоторезистор или фототранзистор). Этот фотосенсор определяет, где находится источник света: перед отверстием или за пластмассовой перегородкой диска. При вращении дисков лучи периодически прерываются, что регистрируется соответствующими фотодатчиками. Каждый импульс прошедшего излучения расценивается как один шаг по одной из координат. Поскольку таких дисков два, то порядок освещения фотоэлементов полностью определяет направление перемещения «мыши», а частота приходящих световых импульсов – скорость. Импульсы света при помощи микроконтроллера преобразуются в электрические сигналы и передаются на материнскую плату. 2.2. Оптический принцип работы Оптический манипулятор типа «мышь» перемещается по планшету с нанесенной на него координатной сеткой. Источник излучения направляет луч света на планшет и отраженный от сетки луч попадает на фотоприемник, связанный с микропроцессором. Различное число штрихов в сетке по направлениям Х и У упрощает распознавание направления. Микропроцессор определяет относительное перемещение манипулятора, передает эти данные в ПК, где и определяется соответствующее положение курсора на экране дисплея. 2.3 Оптосенсорный принцип работы В оптосенсорных манипуляторах типа «мышь» для получения данных о перемещении «мыши» используется силиконовая КМОП-камера (оптический сенсор), способная производить от 1500 до 7500 снимков поверхности в секунду. Эта последовательность снимков «пропускается» через достаточно мощный цифровой сигнальный процессор (DSP) внутри «мыши», который сравнивает текущий и предыдущий снимки, благодаря чему вычисляются траектория и скорость движения «мыши». Таким образом, оптосенсорной «мыши» не нужны ни координатный коврик, ни даже сила притяжения. 3. Вопросы для контроля 1 Что такое клавиатура и какие типы клавиатур Вы знаете? 2 На какие группы разделены клавиши расширенной клавиатуры? 3 Какими типами клавиш (по особенностям обработки нажатий) располагает клавиатура? 4 Принцип работы «мыши». 5 Охарактиризовать основные типы манипуляторов типа «мышь». 4. Заполните таблицу.
|