МЫШЬ
ВВЕДЕНИЕ
Наряду с клавиатурой мышь является важнейшим средством ввода. С начала триумфального шествия графических оболочек мышь стала необходимой для эффективной работы на PC с соответствующим программным обеспечением.
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить конструкцию и принцип работы мыши и её взаимодействие с ЭВМ.
2. КОНСТРУКЦИЯ МЫШИ
2.1. Общие сведения
Крупнейшими производителями мышей являются компании: Microsoft, Mitsumi, А4 Tech, Logitech и KEY Systems (торговая марка мышей Genius). Существует множество моделей мышей. Мыши различаются по способу подключения:
мыши, подключаемые к СОМ-порту (Serial Mouse – последовательные мыши);
мыши, подключаемые к порту PS/2 (PS/2 мыши, или Bus Mouse);
мыши, подключаемые к порту USB.
Мыши взаимодействуют с портом либо посредством кабеля (проводные, или «хвостатые», мыши), либо через дополнительное устройство, принимающее радиосигнал (или инфракрасные сигналы) от мыши (беспроводные, или «бесхвостые», мыши). По принципу действия мыши подразделяются на:
оптико-механические;
оптические.
Кроме того, по способу подключения к компьютеру мыши можно подразделить на:
проводные;
беспроводные (радиопередающие, инфракрасные).
Для нормальной работы с мышью необходима не только сама мышь как инструмент. Для оптимального функционирования мышь должна передвигаться по плоской поверхности. Обычно применяются специальные коврики, так называемые MousePad. Указатель мыши на экране движется синхронно с движением мыши по коврику (рис. 1). Если двигать мышь налево, указатель на мониторе перемещается налево, если двигать мышь по кругу, то указатель также движется по кругу.
Рис. 1. Синхронность движения мыши и ее указателя на экране
Устройством ввода для мыши являются находящиеся на ней кнопки. Большинство мышей имеют по две кнопки, а специальные модели – три и более кнопок. Мыши только с одной кнопкой применяются для компьютеров типа Apple.
Функциональное назначение кнопок мыши различно и зависит от выполняемого приложения. Общим правилом является то, что при указании на объект, например пиктограмму, объект становится управляемым. В этом случае при щелчке левой кнопкой мыши объект помечается (выделяется). Если теперь, не отпуская левой кнопки, перемещать мышь, то объект будет перемещаться на экране. При двойном щелчке левой кнопкой мыши на этом объекте он активизируется.
Для большинства программных продуктов имеется возможность переопределять функции левой и правой кнопки мыши, что облегчает работу левшей.
Кроме кнопок, многие современные мыши оборудованы специальными устройствами быстрой прокрутки (скроллинга) изображения на экране монитора. На корпусе мыши устанавливаются рычажок, кнопка-качелька и устройства для скроллинга колеса (рис. 2). Наиболее удобным и простым является скроллинг с помощью колес, правда, такие мыши наиболее дорогие.
Рис. 2. Мыши со скроллингом
2.2. Принцип работы оптико-механической мыши
Можно без больших проблем и риска открыть мышь. Время от времени это даже необходимо делать, т. к. мышь нуждается в определенном уходе и, прежде всего, в чистке.
На нижней стороне мыши находится отверстие, которое открывается поворотом пластмассовой крышки. При снятии этой крышки вы увидите круглый шарик диаметром 1,5 – 2 см (рис. 3). После удаления этой крышки шарик можно вытащить из гнезда и почистить.
Обычно шарик изготовлен из металла и покрыт резиновым слоем. Если удалить шарик, то можно увидеть два маленьких валика и ролик, которые контактировали с шариком. Подпружиненный ролик служит для прижима шарика к двум валикам, оси которых расположены в одной плоскости под углом 90° друг относительно друга, предназначенным для регистрации механических передвижений мыши. Эти пластмассовые валики на конце осей связаны с диском, имеющим растровые отверстия.
В уже устаревших и в настоящее время практически не применяющихся механических мышах эти диски представляли собой механические контакты, преобразующие перемещение мыши в электрические импульсы. Подобный принцип действия предрасположен к ошибкам позиционирования и износу контактов, поэтому мыши, основанные на нем, были со временем вытеснены более надежными и точными оптико-механическими мышами (рис. 3), принцип действия которых состоит в следующем.
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. На этих осях установлены диски с растровыми отверстиями, которые вращаются между фотодатчиками. От количества растровых отверстий зависит разрешающая способность мыши. Обычно их около 40, что обеспечивает разрешение порядка 400 dpi. Фотодатчик состоит из источника света и фоточувствительного элемента (фотодиод, фоторезистор или фототранзистор). Этот фотосенсор безукоризненно определяет, где находится источник света: перед отверстием или за пластмассовой перегородкой диска. Поскольку таких растровых дисков два, то порядок освещения фоточувствительных элементов определяет направление перемещения мыши, а количество формируемых импульсов – расстояние.
Импульсы при помощи микроконтроллера превращаются в совместимые с PC данные и передаются через интерфейс RS-232C на материнскую плату.
Рис. 3. Устройство оптико-механической мыши
2.3. Оптическая мышь
Принцип работы оптической мыши немного отличается от принципа работы оптико-механической мыши. Он основан на отражении сфокусированного луча света от специального коврика, содержащего решетку темных линий. При движении мыши луч света попадает на темную линию, и отраженный луч теряет часть энергии. Сенсор фиксирует этот факт и посылает компьютеру соответствующий сигнал. Такие мыши были довольно сложны в использовании, они требовали точной ориентации манипулятора по коврику. Также повреждение коврика или его потеря приводили к неработоспособности мыши. Это привело практически к полному исчезновению первых оптических мышей из продажи.
Современная технология, реализованная в оптических мышах, делает их намного надежней и удобней. Более того, для работы такой мыши вообще не требуется никакого коврика. Технология современных оптических мышей была разработана компанией Agilent Technologies в конце 1999 г., однако первой воплотила ее в жизнь фирма Microsoft, разработав мышь под названием IntelliMouse.
Для сканирования поверхности используется миниатюрная видеокамера (КМОП-датчик, на основе комплементарной структуры типа металл-оксид-полупроводник, по сравнению с ПЗС-матрицами они обладают рядом преимуществ: низкое энергопотребление, возможность встраивания в каждый элемент APS – микросхемы собственной цепи считывания, аналого-цифрового преобразования и первичной обработки изображения), которая работает со скоростью 1500 снимков в секунду. Поскольку камера мало что «увидит» в темноте, для подсветки поверхности используется небольшой светодиод красного свечения. Световые лучи отражаются от поверхности, попадают на датчик и превращаются в электрический сигнал. Сигнал с датчика (последовательность электронных снимков) передается на цифровой сигнальный процессор (Digital Signal Processor – DSP), который выполняет его анализ. Процессор сравнивает каждый следующий снимок с предыдущим (рис. 4) и на основе их различий определяет направление и расстояние, на которое переместился датчик относительно сканируемой поверхности. Таким образом, принцип работы заключается в анализе последовательности изображений. Полученные данные в виде новых координат датчика процессор передает CPU, который в соответствии с полученной информацией передвигает курсор на экране монитора. Благодаря высокой частоте опроса датчика обеспечивается стабильное, плавное и точное передвижение курсора на экране монитора. Такие оптические мыши работают практически на любой поверхности, кроме: стеклянных, зеркальных, металлических и выполненных из бархата.
Рис. 4. Последовательность изображений поверхности, снятая видеокамерой оптической мыши
Оптическая мышь имеет явные преимущества перед обычной:
– отсутствуют движущиеся части в плоскости соприкосновения с поверхностью, что уменьшает износ и понижает шанс поломки механики, ответственной за передвижение курсора;
– грязь не забивается во внутреннюю плоскость устройства и не мешает работе сенсоров;
– увеличенное разрешение мыши приводит к лучшей работе; особенно это критично в графических приложениях и программах, где требуется точное введение данных при помощи мыши;
– мышь не требует специальной поверхности, коврика;
– теоретически не нужно проводить гигиеническую протирку коврика, шарика и мыши.
Наверное, единственный недостаток этой технологии заключается в том, что при слишком быстром перемещении оптической мыши процессор DSP не успевает обработать данные. В результате чего курсор мыши либо застывает на месте, либо пропадает с экрана и появляется совершенно не там, где бы вы ожидали его появление. Устранить этот недостаток можно за счет использования более мощного процессора и повышения частоты опроса камеры.