Файл: Устройство ввода последовательностей, текстовых и символьных команд.pdf

В настоящее время персональные компьютеры (далее - ПК) заняли прочное место в нашей жизни, что мы их уже и не замечаем, но ведь ПК – это не только десктоп дома, но и планшет, смартфон, и так называемые “умные дома”. Компьютеры используются во всех отраслях науки, на производстве, в медицине, в сфере образования и культуры. Компьютеры устанавливаются в автомобилях и поездах, без компьютеров невозможно представить полеты самолетов при современном темпе жизни и дальние плавания многотонных кораблей, не говоря уже о покорении космоса и экспедиций в далекие уголки нашей планеты. И всем этим компьютерам необходим обмен информацией с окружающей средой и человеком. Таким образом, существование периферийных устройств (далее – ПУ), а именно устройств ввода информации (далее - УВИ) для компьютера обусловлено прямым его назначением – для работы человека с информацией.

Цель данной работы – рассмотреть виды устройств ввода и принцип их работы.

Основное назначение ПУ - обеспечить поступление в компьютер из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы компьютера в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме. ПУ в немалой степени определяют возможности применения компьютера. Устройств ввода информации существует великое множество, что объясняется интеграцией компьютеров практически во все сферы деятельности человека. УВИ прежде всего можно разделить на четыре категории, к каждой из которой я привел несколько наиболее часто встречающихся УВИ:

Устройство ввода последовательностей, текстовых и символьных команд. Это клавиатура;

Указательные (координатные) устройства. Мышь, трекбол, пойнтер тачпад, световое перо, графический планшет, сенсорный экран или тачскрин, джойстик, устройства основанные на захвате движения;

Устройства ввода графической информации. Сканер, видео- и веб-камера, цифровой фотоаппарат;

Устройства ввода звуковой информации. Микрофон, Цифровой диктофон

1. Устройство ввода последовательностей, текстовых и символьных команд

1.1 Клавиатура

Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является клавиатура (см.рис.1) - это одна из основных частей компьютера. С её помощью вводят алфавитно-цифровые данные и управляют работой компьютера

До 1995 использовалась стандартная клавиатура, 101/102 клавиши, но с развитием персональных компьютеров производители старались развивать и основное устройство ввода информации. Это и привело к созданию мультимедийных клавиатур, которые в наши дни все больше и больше набирают популярность.

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.).

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

3. Служебные клавиши: Enter, Esc, Tab, стрелки управления курсором Left, Up, Down и Right, PgUp, PgDn, Home, End и многие другие.

4. Правая (вспомогательная) клавиатура.

К дополнительным клавишам относятся группы клавиш управления мультимедийными приложениями (например, вызов и управление программами просмотра видео), клавиши управления громкостью системы, группа клавиш для быстрого вызова офисных приложений (Pages, Numbers, Keynote), калькулятора, Safari и т.д.

При нажатии той или иной клавиши в компьютер поступает код нажатой клавиши. Этот код не зависит ни от языка, ни от алфавита, а только от конкретной нажатой клавиши. Система содержит специальные таблицы, в которых указано, какой клавише какой ASCII-код соответствует

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. Для этих целей используются шрифты.

В каждом шрифте для большинства из 256 ASCII-кодов создано графическое представление - изображение конкретного символа, выдержанное в едином стиле конкретного шрифта

Можно создать шрифты, в которых вместо букв, цифр, знаков препинания будут находиться изображения полезных графических объектов: стрелочек, звездочек, пиктограмм или даже логотипов фирм. Конкретная форма описания кривых, составляющих фрагменты графического представления символов шрифта, зависит от типа шрифта. В bitmap-шрифтах указывается каждая точка изображения, а в PostScript-, TrueType- и OpenType-шрифтах хранятся математические описания фрагментов кривых, из которых составлены графические образы символов.

Клавиатуры различаются по двум признакам: способ подключения и дизайн. Подключение клавиатуры к компьютеру может осуществляться через порт PS/2, USB и через ИК и BT порт для беспроводных моделей. В последнем способе подключения клавиатура требует дополнительного источника питания, например, батарейки.

2. Указательные (координатные) устройства

2.1. Компьютерная мышь

С развитием операционных систем с графическим интерфейсом этот манипулятор стал просто «незаменимой» частью персонального компьютера. Манипулятор «мышь» обеспечивает простое и удобное управление многими функциями ОС и прикладных программ.

Мыши различаются по трем характеристикам - числу кнопок, используемой технологии и типу соединения устройства с системным блоком. Перебор функций определяется перемещением мыши, но выбор функции происходит только при помощи кнопки, что позволяет избежать случайного запуска задачи при переборе функций меню. С помощью одной кнопки можно реализовать только минимальные возможности устройства. Вся работа компьютера в этом случае заключается в определении положения кнопки - нажата она или нет.

Тем не менее, хорошо составленное меню полностью позволяет реализовать управление компьютером. Однако две кнопки увеличивают гибкость системы. Например, одна кнопка может использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. Вне всяких сомнений, три кнопки еще более увеличат гибкость управления. Но, с другой стороны, увеличение кнопок увеличивает сходство устройства с клавиатурой, возвращая ему недостатки последней. Практически три кнопки являются разумным пределом, потому что они позволяют лежать указательному, среднему, безымянному пальцам на кнопках, в то время как большой и мизинец используются для перемещения мыши и удержании ее в ладони. В то же время существуют сенсорные мыши, позволяющие осуществлять взаимодействие с компьютером с помощью лишь одной кнопки и сенсорной поверхности.

Существуют «мыши» трёх видов: шариковые, оптические и лазерные. Первоначально мыши представляли собой корпус с небольшим резиновым шариком, рельефно выступавшим из нижней его поверхности. (см. рис 2.) Перемещение корпуса по столу приводило к вращению шарика, а тот, в свою очередь, приводил во вращение некоторые стержни и к замыканию переключателей для обозначения движения в каждом из двух перпендикулярных направлений. Подобная конструкция мыши была неоднократно усовершенствована. Самой серьезной проблемой у механических мышей является то количество грязи и ворсинок, которое они собирают внутри себя. Это препятствует нормальной работе механизма, который преобразует вращательное движение шарика в сигналы смещения по осям X и Y.

В оптических «мышах» вместо шарика используется светодиод. Основное отличие лазерных мышей от оптических заключается в использовании в качестве источника излучения инфракрасного лазера вместо работающего в оптическом диапазоне светодиода. Благодаря свойству когерентного излучения точнее фокусироваться. Лазерные мыши обладают следующими преимуществами:

- Отсутствие специфических требований к отражающим качествам рабочей поверхности (коврика), возможна работа на зеркальных и визуально однородных поверхностях;

- Более высокое разрешение сенсора (до 4000dpi против 1600dpi у оптических мышей);

- Более высокая точность перемещения курсора;

- Существенно меньшее энергопотребление, в случае с беспроводными устройствами это приводит к значительному увеличению срока работы от батарей или аккумуляторов;

- Отсутствие видимого свечения мыши со стороны сенсора, что в некоторых ситуациях повышает комфортность работы и не отвлекает внимание пользователя.

Манипулятор «мышь» имеет несколько типов подключения: COM, PS/2, USB, ИК, Bluetooth.Механические мыши

Другие эргономичные конструкции мыши

Мышь No-HandsMouse - это пара ножных педалей. Одна из них используется для перемещения указателя мыши, а другая для щелчка на ее кнопках. (см. рис 3)

В обоих случаях, одним лишь раскачиванием одной из своих стоп пользователь может активизировать соответствующую функцию. Производитель этого совершенно иного варианта мыши утверждает, что, по мнению многих художников-оформителей, этот вариант позволяет им давать своим рукам некоторый отдых, после которого они в случае необходимости могут вернуться к обычным действиям, выполняемым с мышью в руке, если требуется максимальная точность.

2.2. Трекбол

Трекбол (см. рис. 4) мало чем отличается от мышки. В сущности – это та же самая мышка, но перевернутая «вверх ногами», точнее – перевернутая вверх шаром. Множество разных компаний создало целый ряд разновидностей трекболов. Размеры самих шариков по диаметру изменяются в пределах от 0,5 до 4 дюймов.

У такого устройства имеется шесть симметрично расположенных переключателей и внутренний микропроцессор, который может быть запрограммирован пользователем одним лишь нажатием различных комбинаций переключателей. Он работает аналогично стандартной мыши Microsoft, однако его можно приспособить под левую или правую руку и изменить его функции, причем все это делается, не прибегая к необходимости использовать в ПК специализированный драйвер. Кроме того, он вполне удовлетворяет некоторым весьма высоким требованиям эргономики. Для удобной работы с таким устройством рука пользователя должна быть среднего размера, т.е. не слишком большой и не слишком малой. В портативных компьютерах трекбол нередко встраивается прямо рядом с клавиатурой либо пристегивается с боку или спереди клавиатуры компьютера. Впрочем, и для настольных компьютеров выпускаются клавиатуры с «встроенным трекболом».

2.3. Пойнтер

В самых портативных компьютерах вместо мышки и трекбола используют крошечный пойнтер – небольшой цветной штырек, торчащий среди клавиш на клавиатуре, который, словно джойстик, можно нажимать в разные стороны. А в некоторых моделях портативных компьютерах, в место пойнтера используется клавиша с буквой J. Это клавиша – «J-пойнтер» – как раз и служит таким джойстиком, воспринимающим нажатия в разные стороны, а окружающие клавишу J другие буквенные клавиши выполняют роль кнопок отсутствующей мышки или трекбола.

2.4. Тачпад

Это указательное устройство ввода, применяемое чаще всего в ноутбуках. Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью. Компания Apple традиционно использует для обозначения тачпада слово «трекпад»

2.5. Световое перо

Световое перо имеет вид шариковой ручки, соединённого проводом с компьютером. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана монитора, с использованием кнопок, имеющихся на пере, или без таковых.

В наконечнике пера установлен фотоэлемент, замеряющий яркость свечения экрана в точке соприкосновения и регистрирующий момент наибольшей яркости, соответствующий моменту прохода электронного луча. Координаты экрана, куда в этот момент направлен луч, снимаются с видеоадаптера (или приблизительно вычисляются по времени от какого-нибудь синхронного события, например, от прерывания по началу обратного хода луча). В идеальном случае перо является частью видеоадаптера, и в нужный момент координаты записываются в специальный регистр, доступный программному обеспечению.

Хоть световое перо работает с любыми ЭЛТ-экранами, в люминофор экранов, изначально предназначенных для работы с ним, вводят компоненты, светящиеся в невидимом (инфракрасном) диапазоне, для повышения надежности работы.

Если перо не направлено на экран, то положение пера считается неопределенным, что также может быть использовано программой.