Навігація
Головна
 
Головна arrow Інформатика arrow Архітектура ЕОМ і систем
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

ЗАГАЛЬНЕ УЯВЛЕННЯ ПРО РОБОТУ КЛАВІАТУРИ

До складу клавіатури входить контролер, що складається з буферної пам'яті і схеми управління. Контролер клавіатури підключається до системного блоку комп'ютера за допомогою 4-провідної лінії для передачі даних, тактовихімпульсів, напруги

індикатори

Мал. 13.6. індикатори

живлення. Можна виділити три рівні представлення й обробки сигналів, що надходять з клавіатури.

На фізичному рівні відбувається кодування сигналів при натисканні і відпусканні клавіші. В основі кодування лежить нумерація клавіш. При натисканні клавіші в системний блок надсилається код, званий скан-кодом, який відповідає номеру клавіші. При відпуску клавіші генерується додатковий скан-код, який представляє собою номер клавіші, збільшений на 128. При постійно утримуючи клавішу виробляється послідовність основних скан-кодів з частотою 10 Гц, що імітує серію дуже швидких натиснень цієї клавіші.

На логічному рівні за допомогою переривання IRQ9 базової системи введення-виведення відбувається перетворення скан-коду в 2-байтний код. Молодший байт для клавіш буквено-цифровий клавіатури - Esc, Tab, Enter, Backspace - містить ASCI l-код (American Standard Code for Information Interchange - Американський стандартний код для обміну інформацією), відповідний зображеному на клавіші знаку. Цей байт називають головним. Допоміжний старший байт містить вихідний скан-код клавіші, клавіші. Поєднання головного (з усіма нулями) і допоміжного байтів називають розширеним ASCII-кодом. Еенеріруемий код визначається призначенням клавіші і їх комбінацією.

На функціональному рівні окремих клавішах програмним шляхом призначаються певні функції (послідовності символів, команди), які реалізуються при їх натисканні. Програмне перевизначення клавіш може бути реалізовано, наприклад, за допомогою драйвера ANSI.SYS операційної системи MS DOS.

Скориставшись рис. 13.7, розглянемо процеси, що протікають при введенні з клавіатури з ним вола А на монітор:

  • • при натисканні клавіші контролер клавіатури КК визначає координати замкнутого перемикача в матриці і формує сигнал у вигляді скан-коду , що відображає ідентифікаційний номер клавіші. Для клавіші з символом А скан-кодом є шістнадцяткове число 1 Eh. Відзначимо, що скан-коди передаються від клавіатури в комп'ютер за фактами натискання і відпускання клавіш. Сучасні клавіатури можуть працювати в одному з 2-3 наборів (таблиць) скан-кодів, що відрізняються призначенням кодів і способами повідомлення про відпуску клавіш;
  • • скан-код передається в контролер системної плати КСП, в якості якого зазвичай застосовується мікросхема 8042 універсального периферійного інтерфейсу (Universal Peripheral Interface -

Ілюстрація роботи клавіатури при виведенні символу "А" на монітор

Мал. 13. 7. Ілюстрація роботи клавіатури при виведенні символу "А" на монітор

UPI). Спеціальний контролер 8042 перетворює поточний скен- код в один з передбачених у системі скан-кодів і направляє його в головний процесор комп'ютера;

  • • після надходження скан-коду в КСП (8042) инициализируется апаратне переривання IRQl, яке обслуговується спеціальною програмою, яка входить до складу ROM BIOS;
  • • програма аналізує надійшов скан-код. Скан-коди клавіш буфер клавіатури БК, організований за принципом FIFO (перший прийшов - першим вийшов). Буфер здатний запам'ятати до 20 символів, що вводять і зберігати їх до тих пір, поки прикладна програма зможе їх обробити;
  • код програми, використовуючи переривання виведення на екран ПВЕ, через відеобуфер СБ посилає символ на монітор.

Автоматичне повторення. Якщо утримувати яку-небудь клавішу натиснутою, виникає ефект автоматичного повторення, тобто клавіатура починає безперервно посилати на системну плату код натиснутоюклавіші. У клавіатурі можна регулювати частоту автоматичного повторення, подаючи відповідні команди на її процесор.

У процесі введення важливу роль відіграють контролери клавіатури і системної плати , які виконують:

  • періодичний опитування клавіш з боку мікропроцесора;
  • розміщення в буфері до 20 окремих кодів на час між двома послідовними опитуваннями;
  • перетворення скан-кодів в коди ASCII за допомогою що зберігаються в ПЗУ програмованих системних таблиць драйвера клавіатури;
  • тестування клавіатури при включенні комп'ютера, що дозволяє виявити несправність клавіатури вже на стадії завантаження. Функції самоконтролю і перевірки натиснутих клавіш в процесі завантаження системи виконує внутрішній контролер. Процес самоконтролю відображається одноразовим миготінням трьох індикаторів клавіатури під час виконання програми POST;
  • • контролер на системній платі може не тільки приймати, але і передавати дані клавіатурі, наприклад частоту повтору натиснутоюклавіші і ін.

Основні типи клавіш. В сучасних клавіатурах використовуються контактні та безконтактні датчики, здатні фіксувати нажатое і віджате стан клавіші. Датчик стану клавіші конструктивно поєднаний з самої клавішею. Розглянемо найбільш відомі типи клавіш.

Клавіші з механічними перемикачами. Для фіксації стану клавіші в механічних перемикачах використовується замикання / розмикання металевих контактів. Для створення тактильної (від лат. Tactilis - відчутний) зворотного зв'язку в клавіші додатково встановлюється пружина і пом'якшувальна пластинка. Це дозволяє при замиканні клавіші відчувати її опір і чути клацання в крайньому положенні. Механічні перемикачі витримують до 20 млн спрацьовувань і по довговічності поступаються тільки ємнісним датчикам. Вони забезпечують надійні контакти і хорошу тактильну зворотний зв'язок. Багато компаній (Alps Electric, Adesso, Chicony і ін.), Що займаються виробництвом клавіатур, використовують механічні перемикачі в більш дорогих моделях.

Клавіші з замикаючими накладками. Конструкція такої клавіші показана на рис. 13.8, а в початковому стані. Її основними компонентами є: кнопка , шток з поворотної пружиною , пориста прокладка і виконана з фольги накладка.

При натисканні клавіші (рис. 13.8,6) фольга замикає контакти на друкованій тюте. При цьому пориста

Клавіша з гумовими ковпачками

Мал. 13.8. Клавіша з гумовими ковпачками

прокладка пом'якшує удар, але клавіатура стає занадто "м'якої". Коли клавіша відпускається, пружина повертає її в початкове положення.

Недоліки клавіші з замикаючими накладками:

  • • відсутність клацання при натисненні, або тактильного зворотного зв'язку;
  • • висока чутливість до корозії фольги і забруднення контактів на друкованій платі.

Через зазначених недоліків клавіатури цього типу зараз практично не використовуються, їм на зміну прийшли конструкції з гумовими ковпачками.

Клавіші з гумовими ковпачками. Клавіша з гумовими ковпачками конструктивно відрізняється від клавіші на рис. 13.8 тим, що замість пружини в ній використовується гумовий ковпачок. Замикає вставка (накладка) виконана з тієї ж гуми з вугільним наповнювачем. При натисканні клавіші гумовий ковпачок деформується. Деформація ковпачка спочатку відбувається пружно, а потім він як би "провалюється". При цьому вугільний наповнювач замикає контакти на друкованій платі. При відпуску гумовий ковпачок приймає первісну форму і повертає клавішу в початковий стан.

Замикають вставки, виконані з очищеного вугілля, не схильні до корозії і очищають металеві контакти, до яких притискаються. Ковпачки зазвичай пресуються всі разом і являють собою лист гуми, який покриває друковану плату цілком і захищає її від пилу, бруду і вологи. Така конструкція клавіші забезпечує мінімальну кількість деталей, високу надійність клавіатури і її широке поширення.

Клавіші з мембранним перемикачем. Ця клавіатура є різновидом клавіатури з гумовими ковпачками. У ній використовується мембранна друкована плата. Мембранні перемикачі зі стандартними ковпачками клавіш повністю замінили перемикачі з гумовими ковпачками, отримавши при цьому широке поширення на ринку клавіатур нижчого і середнього класів завдяки низькій вартості. Термін життя дешевих мембранних перемикачів обмежений 5 ... 10 млн натиснень, проте кращі моделі витримують до 20 млн натиснень, що свідчить про надійність перемикачів такого типу.

Мембранні клавіатури забезпечують більш надійний і жорсткий контакт, ніж клавіатури з гумовими ковпачками, однак по чутливості поступаються механічним або ємнісним перемикачів. Єдиний виняток становлять клавіатури, розроблені компанією Key Tronic. Їх особливістю є використання при натисканні тієї чи іншої клавіші п'яти рівнів питомої сили (від 35 до 85 г), які залежать від відносної сили пальців. Так, наприклад, щоб натиснути клавіші (<Q>, <Z> або <А>) мізинцем лівої руки, потрібно зусилля, рівне 35 м Для тих клавіш, які використовуються іншими пальцями, сила натискання буде більше. Максимальне зусилля доводиться на клавішу пробілу - 85 м

Клавіші з ємнісними датчиками. Це єдині безконтактні перемикачі, що набули широкого поширення. У ємнісних датчиках (рис. 13.9) відсутні прикінцеві контакти. Їх функції виконують:

  • дві зміщуються відносно один одного пластини ., Що утворюють конденсатор змінної ємності. У початковому стані (рис. 13.9 //) пластини розсунуті і значення ємності мінімально (Смін). При натисканні клавіші шток зміщує верхню пластину до нерухомої нижньої пластині (рис. 13.9,6). При мінімальній відстані між пластинами ємність має максимальне значення, рівне Смакс. Клавіші сконструйовані так, що зміщення верхньої пластини відбувається стрибкоподібно і при цьому чути клацання. Тактильний зворотний зв'язок забезпечується завдяки використанню циліндричної (гвинтовий) пружини;
  • спеціальна схема , що реагує на зміну ємності між ними. До складу схеми входять генератор Г, детектор Д і компаратор К. При збільшенні ємності від Смін до Смакс частота коливань генератора зменшується на Δ F. Детектор Д фіксує зменшення частоти зміною напруги на виході. Вихідна напруга детектора порівнюється з опорною напругою на вході компаратора К, в результаті на його виході формується напруга ступінчастою форми, яке фіксує натискання клавіші. Аналогічним чином фіксується отжатие клавіші.

Переваги клавіатури. Клавіатура стійка до корозії і забруднення через відсутність електричних контактів. У ній практично відсутня деренчання, яким супроводжується введення декількох символів поспіль при одному натисканні на клавішу. Є хороша тактильний зворотний зв'язок.

Клавіша з ємнісними датчиками

Мал. 13.9. Клавіша з ємнісними датчиками

Довговічність клавіатури становить до 25 млн натиснень (на відміну від 10 ... 12 млн для клавіатур інших типів).

Недолік клавіатури - висока вартість.

В даний час клавіатури з ємнісними перемикачами виготовляються і реалізуються компанією Unicomp.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук