Файл: Анализ методов и устройств ввода информации в компьютер.pdf

Периферийные устройства – это устройства, которые связывают компьютер с внешним миром. Список периферийных устройств, который позволяет использовать персональный компьютер в любых областях человеческой деятельности, практически неограничен. Периферийные устройства подключаются к компьютеру через внешние интерфейсы или с помощью специализированных адаптеров или контроллеров.

Данный курсовой проект посвящен рассмотрению устройств ввода информации в компьютер. В работе будут рассмотрены все основные группы устройств ввода информации, такие как: устройства ввода текстовой информации, координатные устройства и устройства ввода графической информации.

Глава 1. Классификация устройств ввода и методов ввода информации в компьютер

Компьютер обменивается информацией с внешним миром с помощью периферийных устройств. Только благодаря периферийным устройствам человек может взаимодействовать с компьютером, а также со всеми подключенными к нему устройствами. Любое подключенное периферийное устройство в каждый момент времени может быть или занято выполнением порученной ему работы или пребывать в ожидании нового задания. Влияние скорости работы периферийных устройств на эффективность работы с компьютером не меньше, чем скорость работы его центрального процессора. Скорость работы внешних устройств от быстродействия процессора не зависит. Наиболее распространенные периферийные устройства приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Периферийные устройства

Основным, и обычно необходимым, устройством ввода текстовых символов и последовательностей (команд) в компьютер остаётся клавиатура.

Классификация устройств ввода информации в компьютер:

Устройства ввода текстовой информации
1. Клавиатура
Указательные устройства
1. С относительным указанием позиции (перемещения)
  1. Мышь
  2. Трекбол
  3. Трекпоинт
  4. Тачпад
  5. Джойстик
2. С возможностью указания абсолютной позиции
  1. Графический планшет
  2. Световое перо
  3. Аналоговый джойстик
Устройства ввода графической информации
1. Сканер
2. Видео и веб-камеры
3. Цифровой фотоаппарат
4. Плата видеозахвата
Диск^{^[1]}

Рассмотрим наиболее распространенные устройства ввода информации в компьютер более подробно.

Глава 2. Устройства ввода текстовой информации

2.1. Клавиатура

Первое, с чего начинается общение любого пользователя с компьютером — это клавиатура и монитор. Клавиатура пока остается основным средством ввода информации (рисунок 2).

Рисунок 2. Клавиатура

Назначение: ввод алфавитно-цифровых символов, управление курсором.

Курсор — специальный значок на экране дисплея (чёрточка, стрелка, подсвеченный прямоугольник, крестик и пр.), который отмечает место, где появится символ, введённый с клавиатуры, или обозначение команды (программы, документа), которую надо выполнить.

Принцип работы. Клавиши клавиатуры подключены к матрице контактов. Каждой клавише или комбинации клавиш присвоен свой номер (код). Внутри клавиатуры находится отдельный микропроцессор. Каждое нажатие на клавишу замыкает контакт. При этом в соответствии с матрицей контактов микропроцессор генерирует код нажатой клавиши. Этот код запоминается в специальной области (буфере микропроцессора) и становится доступным для обработки программными средствами.

Клавиатуры бывают механические, полумеханические и мембранные. Одни клавиатуры при нажатии на клавишу издают механический щелчок, другие — молчат.

Основные пользовательские характеристики (таблице 1):

количество нажатий каждой клавиши до ее отказа,
дизайн и удобство в работе (эргономичность).

Характеристики клавиатур Таблица 1

Тип клавиатуры	Максимальное количество нажатий для каждой клавиши	Преимущества, применение
Мембранная	20 млн	Практически бесшумная, для обычного пользователя
Полумеханическая	50 млн	Интенсивный ввод текстовой информации
Механическая	100 млн	Ввод информации осуществляется длительное время

Программная поддержка. Драйвер клавиатуры, как правило, поставляется вместе с операционной системой. Эта программа позволяет пользователю выбрать алфавит, осуществить раскладку клавиш^{^[2]}.

Глава 3. Указательные (координатные) устройства

3.1. Координатные устройства с относительным указанием позиции

3.1.1. Манипулятор мышь

Назначение: управление курсором (указателем) мыши, ввод управляющей информации.

С появлением графических оболочек мышь стала необходимой для эффективной работы на компьютере.

Принцип работы. Мышь — небольшая коробочка с кнопками (рисунок 3). В ней — шарик, катающийся по поверхности стола. К шарику прижаты два взаимно перпендикулярных ролика, которые он вращает. Датчики поворота ролика передают сигналы в компьютер. «Хвост» из проводов, по которым идут сигналы, дал устройству имя «мышь». Курсор мыши управляется перемещением мыши по столу. Управляющая информация вводится нажатием на кнопки мыши.

Рисунок 3. Мышь

Мыши бывают одно-, двух-, трёхкнопочные. Они могут соединяться с компьютером проводом или при помощи радиопередатчиков (беспроводные). Существуют оптические мыши без шарика, оснащённые фотоэлементами, и оптомеханические мыши.

Основные пользовательские характеристики:

количество нажатий кнопки до её отказа;
реакция на движение руки или баллистический эффект;
разрешающий шаг (разрешение);
дизайн и удобство в работе (эргономичность).

Разрешение измеряется в dpi (dot per inch — количество точек на дюйм). Если мышь имеет разрешение 900 dpi и её передвинули на 1 дюйм (2,53 см) вправо, то привод мыши получает через микроконтроллер информацию о смещении на 900 единиц вправо. Нормальное разрешение мыши — от 200 до 900 dpi.

Баллистическим эффектом называется зависимость точности позиционирования мыши от скорости её перемещения.

Программная поддержка. Драйвер мыши поставляется вместе с устройством. Современные операционные системы содержат драйверы для большинства манипуляторов этого типа и автоматически при включении компьютера подбирают наиболее подходящий из них^{^[3]}.

3.1.2. Трекбол

Трекболы — особая категория устройств ввода, которую нечасто можно встретить на столах у пользователей. Тем не менее, в некоторых задачах трекболы могут быть значительно привлекательнее мышек, тачпадов и планшетов.

Трекбол (а trackball) — указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера (рисунок 4). Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую механическую (шариковую) мышь. Несмотря на внешние различия, трекбол и мышь конструктивно похожи — при движении шар приводит во вращение пару валиков или, в более современном варианте, его сканируют оптические датчики перемещения (как в оптической мыши).

Рисунок 4. Трекбол

Представленные на рынке модели трекболов существенно различаются. Прежде всего трекболы отличаются размещением шарика: на некоторых моделях он управляется большим пальцем руки, на других же расположен по центру или правее центра и управляется указательным, средним и безымянным пальцами. На большинстве моделей шарик достигает 3-6 см в диаметре, однако существуют и модели с шариком около 1 см в диаметре. Почти на всех моделях кроме шара и кнопок присутствует также колесо прокрутки.

Востребованность трекболов обусловлена в основном эргономическими проблемами, возникающими при использовании других манипуляторов. Думаю, что практически любому пользователю доводилось ощущать усталость руки после долгого использования мыши. Кроме того, в таких случаях часто появляется мозоль, от которой не спасает даже специальный коврик.

Преимущества трекболов заключается в том, что в различных графических пакетах, программных комплексах для проектирования и создания чего-либо точность позиционирования курсора и плавность его перемещения имеют решающую роль. При движении всей рукой точность значительно ниже, чем когда вы перемещаете манипулятор одним лишь пальцем^{^[4]}.

3.1.3. Трекпоинт

TrackPoint – указательное устройство, представляющее из себя тензометрический джойстик. На клавиатуре формата QWERTY джойстик размещён между клавиш “G”, “H” и “B”, а кнопки мыши размещены под клавишей “Пробел” (рисунок 5).

Рисунок 5. Трекпоинт

Pointing stick зарегистрирован компанией IBM под торговой маркой TrackPoint. Pointing stick (TrackPoint) используется во многих марках лэптопов, включая линию лэптопов IBM ThinkPad (теперь Lenovo), Toshiba Satellite, ноутбуках бизнес-класса HP и Dell .

Трекпоинт - достататочно старая разработка и многие производители ноутбуков давно отказались от его использования в пользу Тачпадов , однако это устройство особенно нравится приверженцам слепого метода набора текста, потому, что это единственное из указательных устройств ноутбука, которое не требует от пользователя убирать пальцы со стартовой позиции на клавиатуре и именно благодаря этому, многие профессиональные модели ноутбуков оборудуются, помимо тачпада еще и трекпоинтом^{^[5]}.

3.1.4. Тачпад

Тачпад (TouchPad) представляет собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора. В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно это указательное устройство, имеющее не самое высокое разрешение, но обладающее самой высокой надежностью из-за отсутствия движущихся частей (рисунок 6).

Рисунок 6. Тачпад

TouchPad поддерживает следующие протоколы:

1. PS/2;

2. RS-232;

3. ADB - протокол, используемый компьютерами семейства Apple Macintosh.

В каждом из этих случаев TouchPad поддерживает индустриальный стандарт "mouse" плюс собственные, специфические, расширенные протоколы. Поддержка "mouse" означает, что, подключив к компьютеру TouchPad, вы сразу можете использовать ее как обычную "мышку", без инсталляции ее собственного драйвера. После этого вы инсталлируете драйвер и получаете целый набор дополнительных возможностей. Для тех, кого не устраивает простое использование программных продуктов фирма Synaptics предлагает полное описание интерфейса и примеры работы с TouchPad на языке С++ с использованием команд API.

Дальнейшим развитием TouchPad является TouchWriter - панель TouchPad с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой и даже с ногтем. Эта панель позволяет вводить данные привычным для человека образом - записывая их ручкой. Кроме того, ее можно использовать для создания графических изображений или для подписывания ваших документов. Для желающих писать китайскими иероглифами, можно порекомендовать установить на компьютер пакет QuickStroke, который позволит вводить иероглифы, непосредственно рисуя их на панели. Причем программа, по мере ввода, предлагает готовые варианты иероглифов.