1.Цель работы

Изучение конструкции и принципов работы устройств ввода информации персональных компьютеров и ознакомление с их основными техническими характеристиками и программным обеспечением.

2.Содержание работы

- изучить конструкции клавиатур, мышей, сканеров и других устройств;

- определить основные характеристики изучаемых уст­ройств.

Клавиатура.

Клавиатура PC представляет собой унифициро­ванное устройство со стандартным разъемом и последователь­ным интерфейсом связи с системной платой. В качестве датчиков нажатия клавиш применяют механические контакты (открытые или герконовые), кнопки на основе токопроводящей резины, ем­костные датчики и датчики на эффекте Холла. Независимо от ти­пов применяемых датчиков нажатия клавиш, все они объединя­ются в матрицу. Клавиатура содержит внутренний контроллер, осуществляющий сканирование матрицы клавиш, управление индикаторами, внутреннюю диагностику и связь с системной платой последовательным интерфейсом.

Среди обычных (стандартных) исполнений существуют 3 ос­новных типа клавиатур:

- Клавиатура XT — 83 клавиши;

- Клавиатура AT— 84 клавиши, которая отличалась от XT по­явлением дополнительной клавиши и индикаторов Num Lock, Caps Lock, Scroll Lock.

- Расширенная клавиатура — 101/102 клавиши, применяемая в большинстве моделей AT и PS/2, ставшая современным стан­дартом.

Клавиши расширенной клавиатуры разделены на 4 группы:

- основная клавиатура;

-функциональная клавиатура;

- цифровая клавиатура, при выключенном индикаторе NumLock (или включенном NumLock и нажатии Shift) используе­мая для управления курсором и экраном;

- выделенные клавиши управления курсором и экраном, дуб­лирующие эти функции цифровой клавиатуры.

Клавиатура PS/2 отличается от AT только исполнением разъе­ма. При необходимости можно использовать переходник. Кроме традиционного стандартного исполнения существуют и другие варианты клавиатур.

Манипулятор.

Устройство ввода мышь (Mouse) передает в си­стему информацию о своем перемещении по плоскости и нажа­тии кнопок (двух или трех).

Назовем основные характеристики мыши:

Разрешение.

Разрешение мыши измеряется в dpi (количество точек на дюйм). Электронная схема мыши пересчитывает в им­пульсы расстояние, которое прошла мышь. Если мышь имеет раз­решение 1500 dpi и вы передвигаете ее на 1 дюйм вправо, то при­вод мыши получает через микроконтроллер информацию о смещении на 1500 единиц вправо. Драйвер мыши рассчитывает эту информацию и усредняет ее в зависимости от графического разрешения монитора для позиционирования курсора на экране. При этом не имеет значения, двигалась мышь быстро или медлен­но.

Зависимость точности позиционирования мыши от скорости ее перемещения определяется так называемым баллистическим эффектом. Этот эффект можно варьировать. При коротких пере­мещениях мыши уменьшается баллистический эффект скорости, что ведет к увеличению точности позиционирования указателя мыши, если вы, например, работаете в графической программе с мелкими деталями. Во время движений, при которых мышь проходит относительно большое расстояние, например, при переме­щении между окнами редактирования и линейкой инструментов, курсор соответственно будет двигаться быстрее. Нормальное раз­решение мыши лежит в диапазоне от 200 до 900 dpi.

На нижней стороне оптико-механической мыши находится от­верстие, которое открывается поворотом пластмассовой шайбы. При снятии этой шайбы вы увидите круглый шарик диаметром 1,5 — 2 см. Обычно шарик изготовлен из металла и покрыт рези­новым слоем. Если удалить шарик, то можно увидеть два или три маленьких валика, которые контактировали с шариком. Обычно только один из валиков служит для управления шариком, а два других валика регистрируют механические передвижения мыши. Эти пластмассовые валики на конце осей связаны с диском, име­ющим растровые отверстия.

Наиболее рас­пространенным является оптико-механический принцип регист­ра положения мыши. 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 двумя пластмассовыми цоколя­ми. На первом цоколе находится источник света, а на другом - фоточувствительный элемент (фотодиод, фоторезистор или фо­тотранзистор). Поскольку таких растровых дисков два, то порядок освещения фоточувствительных элементов определяет направление переме­щения мыши, а частота приходящих импульсов - скорость. Импульсы при помощи микроконтроллера превращаются в совместимые с РС данные и передаются через интерфейс на ма­теринскую плату.

Оптическая мышь работает по принципам, схожим с работой оптикомеханической мыши, только перемещение мыши регист­рируется не механическими валиками. Оптическая мышь посыла­ет луч на специальный коврик. Этот луч после отражения от коврика поступает в мышь и ана­лизируется электроникой, которая в зависимости от типа полу­ченного сигнала определяет направление движения мыши, осно­вываясь либо на углах падения света, либо на специальной подсветке. Преимущество такой мыши — достоверность и надежность. Уменьшение количества механических узлов приводит к увеличе­нию ее срока службы. Большинство мышей, подключаемых через последовательный порт, поставляется с 9-контактным Sub-D-разъемом. В комплект поставки мыши иногда входят переходники для подключения мы­ши. Другой вариант — это 6-контактный миниатюрный разъем для PS/2-совместимой мыши (mini-DIN). Чаще всего неисправности мыши связаны с внутренним пере­ломом проводов около корпуса, что легко исправить, вырезав из­носившийся кусочек провода. Также часто мышь плохо работает из-за загрязнения шарика или валиков датчиков. Если резиновый шарик или валики датчиков загрязняются, мышь перестает рас­познавать движение.

Дигитайзер.

Дигитайзер (со световым пером) практически яв­ляется стандартным устройством для профессиональных графи­ческих работ, т. к. он позволяет с помощью соответствующих программ преобразовывать в векторный формат изображение, полученное в результате передвижения руки оператора. Дигитайзер состоит из двух элементов — графического план­шета и устройства указания (указателя), в качестве которого мо­гут выступать курсор или перо. Принцип действия дигитайзера основан на регистрации мес­тоположения устройства указания с помощью интегрированной в планшет сетки, состоящей из печатных проводников. Расстояние между соседними проводниками может быть 3 — 6 мм.

В электростатических дигитайзерах определение местополо­жения курсора осуществляется путем регистрации локального изменения электрического потенциала сетки под курсором. В электромагнитных дигитайзерах курсор является передатчи­ком электромагнитных волн, а сетка — приемником.

Сканеры.

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии и др. Несмотря на обилие различных моделей скане­ров, классификацию их можно провести по нескольким призна­кам: по способу формирования (кодирования) изображения, типу кинематического механизма (способу перемещения преобразова­теля свет-сигнал и оригинала относительно друг друга), типу вво­димого изображения, степени прозрачности оригинала, особен­ностям аппаратного и программного обеспечения. Технология считывания данных в современных устройствах оцифровывания изображений реализуется на основе использова­ния светочувствительных датчиков двух типов: приборов с заря­довой связью (ПЗС) или фотоэлектронных умножителей (ФЭУ).

Неотъемлемой частью любого сканера являются аналого-циф­ровые преобразователи (АЦП). Они предназначены для преобра­зования непрерывно изменяющихся значений напряжения, полу­чаемых с помощью ПЗС или ФЭУ, в числа, соответствующие оттенкам цвета или градациям серого. Качество сканированного изображения напрямую связано с разрядностью используемого в сканере АЦП. ПЗС — это твердотельный электронный компонент, состоя­щий из множества крошечных датчиков, которые преобразуют интенсивность падающего на них света в пропорциональный ей электрический заряд. В основу ПЗС положена чувствительность проводимости р -п- перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На р -п- переходе создается за­ряд, который уменьшается со скоростью, зависящей от освещен­ности. Чем меньше заряд, тем больший ток проходит через диод. В зависимости от типа сканера ПЗС могут иметь различную конфигурацию. При линейном способе считывания информации микродатчи­ки ПЗС размещаются на кристалле в одну линию (для трехпроходного сканирования) или в три линии (для однопроходного ска­нирования). Такая конфигурация позволяет устройству

производить выборку всей ширины исходного аналогового изоб­ражения и записывать его как полную строку.

В ка­честве источника света в этих сканерах используется ксеноновая или вольфрамогалогенная лампа, излучение которых с помощью конденсорных линз и волоконной оптики фокусируется на чрез­вычайно небольшой области оригинала. Основанные на ламповой технологии ФЭУ осуществляют электронное усиление интенсив­ности отраженного от оригинала света. Попадая на катод ФЭУ, свет выбивает из него электроны, которые, проходя через пласти­ны динодов, вызывают вторичную электронную эмиссию. Коэф­фициент усиления зависит от свойств материала и количества динодов. Напряжение, пропорциональное освещенности катода ФЭУ, снимается с анода и затем преобразуется в цифровой код.

Способ формирования изображения в планшетных сканерах.

В слайдовых сканерах, цифровых фото- и видеокамерах ПЗС-датчики обычно имеют форму прямоугольной матрицы, что поз­воляет формировать образ оригинала целиком, а не построчно. В этом случае говорят о матричном способе формирования изображения

Способ формирования изображения в барабанных сканерах

Приведем основные характеристики сканеров:

- Оптическое разрешение сканера определяется размером элементарного ПЗС датчика и характеризует плотность, с кото­рой сканирующее устройство производит выборку информации в заданной области оригинала. Разрешающая способность скане­ра измеряется в точках на дюйм (dpi). В описании устройства иногда указывается диапазон возможных значений оптического разрешения, это означает, что при сканировании с разрешением, меньшим максимального, используются не все датчики ПЗС.

- Максимальное разрешение сканера (dpi) приводится с уче­том интерполяционных возможностей устройства. При помощи методов, называемых интерполяцией, между фактически скани­рованными точками вставляются дополнительные точки, цвета или градации серого цвета, которые рассчитываются исходя из значений соседних точек. Например, если в результате сканиро­вания один из пикселов имеет значение уровня серого 36, а со­седний с ним 88, то предполагается, что уровень серого для про­межуточного пиксела мог бы быть равным 62. Таким образом, если вставить все оценочные значения пикселов в файл отскани­рованного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, т. е., например, вместо "аппаратной" 400 dpi станет равной "программной" 800 dpi.

- Область сканирования определяет размер самого большого оригинала, который может быть сканирован устройством.

- Оптический (динамический) диапазон применительно к уст­ройству сканирования характеризует его способность воспроиз­водить плавные тоновые изменения и выражает различие между самыми светлыми и самыми темными тонами, которые могут быть зафиксированы с помощью сканера.

- Разрядность битового представления в качестве показателя степени с основанием 2 определяет максимальное число цветов или градаций серого, которые может воспринимать сканер. Для определения данного параметра цветных сканеров также исполь­зуется термин глубина цвета.

- Поддерживаемые компьютерные платформы — характери­стика совместимости сканера с различными компьютерными си­стемами и всеми применяемыми в них периферийными устрой­ствами и программными приложениями.

- Под интерфейсом в описании сканера следует понимать ва­рианты аппаратного подключения устройства к компьютеру.

Программное обеспечение сканеров различных типов и даже модификаций однотипных устройств может значительно разли­чаться.

Лабораторная работа №6

Печатающие устройства персональных компьюте­ров