Пристрої введення інформації в комп’ютер Клавіатура

Призначена для перетворення механічного натискання клавіш у відповідний двійковий код.

За функціональністю є 2 види:

• універсальні

• спеціалізовані

Універсальні клавіатури використовуються з персональними комп’ютерами і мають 101/103 клавіші.

Спеціалізовані клавіатури використовуються разом у промисловості, спеціальному обладнані. Як правило, мають 10 цифрових клавіш, 4 клавіші керування курсором і 2 або 3 додаткові функціональні клавіші. Спеціалізовані клавіатури дешевші і займають менше місця.

За способом виконання клавіатури бувають контактні і безконтактні. В контактних клавіатурах існує електричний контакт між рухомою і нерухомою частиною клавіші.

Переваги контактної клавіатури:

1. проста конструкція;

2. дешеві

Недоліки:

1. не можуть працювати у вологому хімічно забрудненому чи агресивному середовищі, за рахунок негерметичності

2. менш надійні

В безконтактних клавіатур при натисканні клавіші не утворюється електричний контакт. Для фіксації факту натискання клавіші використовується давачі та давачі лолла.

Переваги:

1. можу бути герметичною та працювати в несприятливому оточуючому середовищі;

2. більша надійність.

Недоліки:

1. складна конструкція

2. дорогі.

шифратор

старша частина коду

Процес опитування клавіатури відбувається так: на дешифратор подається старша частина коду в результаті на лінії 1 буде логічний нуль, на всіх інших лініях – логічні 1.

Якщо в першому рядку є натиснута клавіша, то на відповідній вертикальній лінії буде логічний 0 (логічний 0 горизонтальної лінії знижує до 0 напруги на відповідній вертикальній лінії – закорочення на 0. Якщо жодна клавіша лінії 1 не натиснута, на виході буде сигнал «клавіша не натиснута. Дані подається код, при якому на горизонталі - лінії 2 – логічний 0, на всіх інших – логічні 1-ці, і знову аналізується логічний 0. Якщо хоч одна клавіша натиснута, то формується молодша частина коду клавіші. Так перебирається стан всіх клавіш.

Процес опитування клавіатури – це формування коду натиснута клавіші на основі оцінки кожної клавіші.

Характеристики клавіатури

1. Універсальна чи спеціалізована.

2. Ергономіка (розміри клавіш, проміжків між клавішами, кут нахилу клавіатури і т.д.)

3. Інтерфейси підключення: USB, PS/2, бездротовий.

В бездротових клавіатурах код натиснутої клавіші передається радіоканалу на частоті 2,4 ГГц. Клавіатура має вбудований передавач, а в персональний комп’ютер чи ноутбук вставляється спеціальний приймач (як правило в гніздо USB).

Комп’ютерна мишка

Комп’ютерна мишка призначена для перетворення віднайденого переміщення корпусу в набір електричних імпульсів, за допомогою яких, операційна система керує програмами (найпростіше рух курсору по екрану).

Зараз в основному використовуються оптичні мишки.

призма камери

світлодіод

процесор

До комп’ютера набір імпульсів

Світлодіод генерує світло, яке освітлює поверхню. Світло відбивається від поверхні, проходить через призму і потрапляє на відеокамеру. Відеокамера перетворює оптичне зображення в електронну форму. Процесор далі обробляє це зображення. Відстань, на яку перемістили корпус мишки, визначається по відмінностях у 2-ох зображеннях.

Світлодіод працює в імпульсному режимі генерує світло імпульсами. Швидкість переміщення визначається по тому, як змістилось зображення між двома імпульсами світла. Цю відстань процесор перетворює в набір електричних імпульсів, які передаються на комп’тер. Цей набір імпульсів опрацьовється операційною системою і визначається певні дії.

Для зручності роботи на корпусі мишки розміщується додаткові клавіші і колесики прокрутки (як правило 3 клавіші). Ліва клавіша аналогічна клавіші Enter, права – Esc центральна – клавіші пробілу. Одне або 2 колесика прокрутки служать для оперативного прокручення великих файлів. Якщо є додаткові клавіші для їх за діяння необхідно використати драйвери (спеціальні керуючі програми).

Характеристики мишки

1. Ергономіка (форма та розміри корпусу)

2. Кількість клавіш та колесиків прокрутки

3. Інтерфейси

4. Безпровідна чи провідна, USB чи PS/2.

5. тунельний синдром - перетискання нервів в лікті і зап’ястку внаслідок неправильного положення руки і викликанні неминучої болі.

Засоби відображення інформації. Дисплеї

Дисплеї призначені інформувати користувача про результати роботи програми, хід роботи програми та призначення полегшення взаємодію користувача з комп’ютером.

Монітор – підвид дисплею, який використовується в спеціалізованих системах.

Є декілька основних технологій формування зображення.

1. світлодіодні дисплеї (LED) (зображення формується за рахунок випромінювання світла світлодіодами).

Переваги

• дуже висока яскравість;

• дуже вузька діаграма направленості;

• високий ККД;

• фактично відсутня паразитична засвітка посторонніми джерелами світла.

Недоліки:

• висока споживана потужність;

• монохромні (одноколірні)

• мала розільна здатність

Використання світлоформ, промислове обладнання, рекламні та інформаційні табло.

2. дисплеї на органічних світлодіодах (OLED)

для створення зображення використовується випромінювання світла світлодіодами на органічних речовинах

Переваги:

• висока яскравість і контрастність;

• якісне кольорове зображення

• мала споживана потужність

• високий ККД

• хороші кути огляду.

Недоліки:

• малий термін служби (до 2 років)

• дорога технологія вироблення.

3. плазмові (PDP) (складається з маленьких капсул заповнених газом, стінки капсул з середини покриті люмінофором. При прикладенні напруги відбувається тліючий розряд і газ випромінює ультрафіолетове світло. Воно потрапляє на люмінофор і заставляє його світитись видимим світлом. Капсули покриті різними видами люмінофору, який світиться різними кольорами: червоним, синім, зеленим.

Переваги:

• висока яскравість зображення

• висока контрастність

• хороша якість зображення

• мала товщина

• можна робити дисплей з великою діагоналлю.

Недоліки:

• мінімальний розмір капсули обмежений, тому дисплеї не бувають з малою діагоналлю.

• використовується підвищена напруга, що вимагає додаткової ізоляції

• обмежений термін служби (до 5 років).

Застосовують монітори і телевізори з великою діагоналлю.

Переваги моніторів:

1. Хороша якість зображення, висока яскравість та контрастність, висока роздільна здатність, хороше відтворення кольорів.

2. Висока стійкість до зовнішніх впливів

Недоліки:

1. Великі габарити і маса.

2. Висока споживана потужність.

3. При певних умовах становлять небезпеку для здоров’я.

Дисплей – більш ширше поняття і включає монітори. Монітори – це дисплеї, призначені для роботи з ПК і випускаються у вигляді окремих пристроїв.

Монітори на рідких кристалах

LCD

Рідкі кристали – це органічна речовина, що має властивості і кристала і рідини. Особливістю є зміна властивостей речовини під дією зовнішніх факторів:

• температури;

• електронного та магнітного полів;

• механічних напружень і т.д.

При цьому змінюється колір, площина поляризації молекул, пропускана здатність відносно світла і т.д.

LCD – матриці є активні і пасивні.

Пасивні використовують зовнішнє джерело світла і працюють на ефекті відбиття світла від прозорих деталей і поглинання на чорних місцях (калькулятор).

Ці матриці дешеві, безпечні для здоров’я і мають низьку споживану потужність.

А

захисна поверхня

ктивні матриці працюють на просвіт від вбудованого джерела світла, використовуються в стандартних LCD –моніторах.

пластикова пластина

лампа білого світла

поляризатор

комірки з рідкими кристалами

Лампа білого світала випромінює біле світло. повної довжини хвилі. В ній відбувається тліючий розряд і випромінюється ультрафіолетове світло. Цей ультрафіолет попадає на стінки лампи, які покриті люмінофором. В результаті ультрафіолетове світло перетворюється в видиме біле.

Світло від лампи попадає на прозору пластикову пластину, завдання якої рівномірно розподілити його по екрану.

Далі світло потрапляє на комірки з рідкими кристалами. Якщо площина поляризації світла і площина поляризації рідких кристалів співпадають світло проходить назовні і ми бачимо світлу точку. Якщо площина поляризації рідких кристалі + до площини поляризації світла, світло не проходить, ми бачимо темну точку. В інших випадках – різні варіанти сірого, тобто матриця праює на просвіт.

Для керування орієнтацією площини поляризації рідкого критсалу використовується електронне поле (не струм чи напруга).

пластикова плівка

РК

електроди

Технологія ТФТ (тоноплівкові транзистори). при цій технології кожна комірка з рідкими кристалами керується своїм транзистором, який розміщений безпосередньо за ним.

Піксел – одна елементарна точка зображення.

Для утворення одного кольорового пікселя використовується 3 комірки з рідкими кристалами на вході, яких розміщено з світлофільтри: зелений, синій, червоний. Вони пропускають світло з повною довжиною хвилі.

Переваги рідких кристалів

• малі маса і габарити;

• мала споживана потужність;

• хороша якість зображення (матриця IPS).

Недоліки:

• якість зображення гірша, ніж в моніторах на електропроменевих трубках;

• боїться ударів, зниження t нижче 0ºС, механічних напружень;

• можуть становити загрозу для очей через особливості побудови зображень;

• можуть з запізненням виконувати швидкі динамічні сцени;

• зменшені кути огляду по вертикалі і горизонталі.

Характеристики моніторів на рідких кристалах

1. Розмір монітора по діагоналі (в дюймах).

2. Співвідношення сторін (4:3, 16:10)

3. Використана матриця (IPS, PVA, TN).

4. Роздільна здатність.

5. Яскравість (мінімальна і максимальна, в канделах).

6. Контрастність (більша – краща).

Лазери і принтери

зарядний електрод

лампа чистка

теоматові валики

розрядний електрод

селеновий барабан

папір

механічний розподілювач

картридж

призма

лазер

зарядний електрод

Селеновий барабан – пластиковий барабан з нанесеним на нього селеновим покриттям Se – напівпровідний матеріал.

Зарядний електрод заряджає всю поверхню селенового барабану негативно. Лазер випромінює світло за допомогою рухомої призми промінь спрямовується на ті ділянки барабану, де має бути зображення. На цих ділянках електронний заряд буде нейтралізовано. В картриджі є тоне (тонер – спеціальний фарбучий порошок, що складається з графіту, парафіну і магнітних добавок. Тонер заряджено негативно. Механізм розподілу тонера рівномірно розприділяється по всій поверхні селенового барабану. Тонер прилипає до тих місць на барабані, в яких немає заряду. Папір заряджається позитивно.

При проходженні під барабаном негативно заряджений тонер переходить на позитивно заряджений папір. Далі папір проходить між двома розігрітими тефлоновими валиками. При нагріванні зображення закріплюється на папері (парафін розплавлюється і заповнює шорохуватості паперу – прилипає). Далі залишковий заряд з паперу знімається за допомогою розрядного електроду. Селеновий барабан проходить повз лопать очистки, яка опромінює його світлом, весь заряд нейтралізується, поверхня очищується. Цикл повторюється.

Механізм розподілу тонера – спеціальна пластинка, магнітний ніж, на краю якого весь час утворюється дуже тонкий шар тонеру за рахунок магнітних властивостей тонера.

В кольорових лазерних принтерах використовуються 4 картриджі з тонером різних кольорів і друк 1 сторінки відбувається або 4 проходи, або в один прохід паперу. В останньому випадку селеновий барабан замінено спеціальним пластиковим ременем з селеновим покриттям.

Переваги лазерного друку:

• висока якість друку;

• висока швидкість друку;

• можливість отримання кольорових зображень;

• дешева ціна копії.

Недоліки:

• необхідність спеціального тонера;

• дорога ціна кольорової копії;

• складність отримання великих форматів зображення;

• при роботі виділяється дон.

Параметри принтерів

1. Технологія друку (термодрук, сублімаційний друк)

2. Роздільна здатність друку (DPI) до 300 точок – звичайний текст; 300-600 точок – журнал; більше 600 точок – поліграфічна здатність.

3. Швидкість друку сторінок / хвилину

   1. текст;

   2. текст + бізнес-графіка;

   3. фотографія.

4. Кількість кольорів (для струменевих – до 8);

5. Вартість однієї копії (в скільки центів обходиться друк 1 сторінки, враховують розхід і ціну матеріалу ,заправки, ресурс принтера, не враховують вартість паперу).

Ввід/вивід дискретної інформації

Дискретна інформація – інформація, для якої достатньо одного біту (ввімкнено/вимкнено і т.д.). Найчастіше дискретною інформацією виступають положення контактів комутаційної апаратури.

VT

VD

На виході порта встановлюється логічна 1, транзистор VD відкривається, через котушку реле протікає струм реле спрацьовує. При вимкненні на виході порта встановлються логічний 0, транзистор закривається, реле повертається у вихідне положення. Діод VT служить для замикання. EPC самоіндукції вимикається реле (захисний діод)

q +Uж

VD

На виході порта ввімкнено тиристорну оптопару. Коли через світлодіод проходить струм, він випромінює світло, оптотиристор відкривається і комутує навантаження. Коли світлодіод не випромінює світла, оптотиристор у закритому стані. Оптичне розділення підвищує загальну надійність керуючої мікропроцесорної системи.

Таке схеми дозволяють невеликими керуючими сигналами комутувати велике навантаження з великими напругами і струмом.

Ввід дискретних сигналів

Uж

схема узгодже-ння

код

Коли контакт замкнено через світлодіод оптопари виходить струм. Світлодіод світиться і при цьому відривається фотодіод – через нього проходить струм. Падіння на зменшилось. Схема узгодження перетворює рівні напруги закритого і відкритого фотодіода в стандарті рівні сигналів мікропроцесорних систем. Резистор R обмежує струм через світлодіод.

Ввід/вивід аналогових сигналів

Вивід аналогових сигналів відбувається за допомогою цифро-аналогового перетворювача, а ввід – аналого-цифрового перетворювача.

Аналого-цифровий перетворювач перетворює рівні вхідної напруги у відповідний цифровий код.

~

код

Вхідний струм проходить через трансформатор струму ТА. Трансформатор струму перетворює його у величину зручну для обробки (зменшується). При проходженні струму через Rш, цей струм перетворюється у відповідну напругу такої ж форми і пропорційної величини.

Для систем важливу роль відіграє і форма струму. Напругу при необхідності підсилює підсилювач вона потрапляє на аналоговий фізичний фільтр, який придушує високочастотні складові в спектрі вхідного сигналу. Це необхідно для виконання умов теореми Котельникова і правильної оцифровки вхідного сигналу. Далі АЦП перетворює життєві значення у відповідний код.

Т

U

еорема Котельникова: для правильної дискретизації вхідний сигнал треба, щоб частота дискретизації перевищувала найвищу частоту сигналу не менше він в 2 рази.

t

t