Назначение клавиатуры принцип действия

Клавиатура. Назначение, состав и принцип работы.

Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Существует три основных типа механизма клавиш: мембранный, полумеханический и механический. Мембранные клавиатуры обычно дешевле механических в несколько раз.

Мембранные клавиатуры

Название происходит оттого, что при нажатии клавиши замыкаются две мембраны. Возврат клавиши осуществляется резиновым куполом (с «шахтой» в центре). Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями.

Так как мембраны находятся на внутренних сторонах пленок, то конструкция хорошо защищена, например, от пролитого кофе.

В более защищенной реализации все выглядит как единый резиновый коврик с выступающими куполами, расположенными под клавишами.

Плюсами мембранного типа клавиш являются защищенность, низкий шумицена.

Минус данного типа — недолговечность.

Полумеханические клавиатуры

В этих клавиатурах используются более долговечные и не протирающиеся металлические контакты. Все это размещается на печатной плате. Клавиша возвращается резиновым куполом.

Механические клавиатуры

В механических клавиатурах клавиша возвращается пружиной.

Механические клавиатуры не требуют полного нажатия «до упора» чтобы зарегистрировать сигнал, потому сила для сдвижения клавиши с места является единственной силой, которую вам требуется приложить для регистрирования сигнала. Бить клавишу о каркас клавиатуры уже не обязательно.

Минусы такого механизма: отсутствие герметичности, стоимость.

Плюсом является долговечность и надежность, особенно когда контакты позолочены.

Долговечность (число нажатий, при котором обеспечивается надежный контакт):

для мембранных клавиатур: 10—30 млн;

для механических (полумеханических): 50 млн и даже 100 млн для позолоченных контактов.

Для обычного пользователя 20 млн при обычной работе хватит на 10 лет и более. За это время сменится минимум 2 поколения клавиатур.

Принцип действия.

Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке драйверов.

Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ (Постоянное Запоминающие Устройство) в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Контролер процессора сканирует переключатели клавиш и при нажатии на любую клавишу, передается уникальный скан-код размером один байт. Когда скан-код попадает в процессор инициализируется аппаратное прерывание. Скан-код анализируется процессором и преобразуется в код символа. Далее полученный код символа помещается в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры. Введенный символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберет оттуда та программа, для которой он и предназначался, например текстовый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом случае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сигнал и не наблюдаем ввода данных.

Каждой клавише присвоен уникальный цифровой код и существуют специальные таблицы кодировки клавиатуры, как правило, они записана в специальную микросхему – знакогенератор процессора. Для смены кодировки клавиатуры применяются специальные программы – клавиатурные драйверы. Современные клавиатуры способны не только передавать данные в процессор, но и воспринимать команды от него.

Состав клавиатуры.

Функциональные клавиши

Дополнительная панель

Алфавитно-цифровые клавиши

Клавиши управления курсором

АЛФАВИТНО — ЦИФРОВЫХ КЛАВИШИ

Предназначены для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КЛАВИШИ (F1— F12)

Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

СЛУЖЕБНЫЕ КЛАВИШИ

SHIFT; ENTER; ALT; CTRL; TAB; ESC; BACKSPACE;

PRINT SCREEN – печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).

SCROLL LOCK – переключение режима работы в некоторых (как правило, устаревших) программах.

PAUSE/BREAK – приостановка/прерывание текущего процесса.

УПРАВЛЕНИЕ КУРСОРОМ

Курсор — экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации, используется при работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления курсором позволяют управлять позицией ввода.

UP / DOWN / LEFT / RIGHT

HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно. Их действие также модифицируется регистровыми клавишами.

INSERT переключает режим ввода данных (переключение между режимами вставки и замены). Если текстовый курсор находится внутри существующего текста, то в режиме вставки происходит ввод новых знаков без замены существующих символов (текст как бы раздвигается). В режиме замены новые знаки заменяют текст, имевшийся ранее в позиции ввода.

DELETEпредназначена для удаления знаков, находящихся справа от текущего положения курсора. При этом положение позиции ввода остается неизменным.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели.

Настройка клавиатуры.

Клавиатуры персональных компьютеров обладают свойством повтора знаков, которое используется для автоматизации процесса ввода. Оно состоит в том, что при длительном удержании клавиши начинается автоматический ввод связанного с ней кода.

Источник

Клавиатура

2.1. Принципы работы клавиатуры

2.2. Порты для работы с клавиатурой

2.3. Аппаратное прерывание клавиатуры

2.4. Средства BIOS для работы с клавиатурой

2.5. Средства MS-DOS для работы с клавиатурой

2.6. Клавиатурные функции библиотеки Microsoft C

Программа может использовать клавиатуру по-разному. Она может задержать свое выполнение до тех пор, пока оператор не введет какое-нибудь число или пока не нажмет какую-нибудь клавишу. Выполняя некоторую работу, программа может периодически проверять, не нажал ли оператор на клавишу, изменяющую режим работы программы. Резидентные программы могут контролировать все нажатия на клавиши, активизируясь при нажатии определенной заранее комбинации. Можно использовать прерывание, вырабатываемое клавиатурой, например, для завершения работы программы.

Мы расскажем о работе с клавиатурой на разных уровнях — от использования клавиатурных портов ввода/вывода до средств, предоставляемых стандартными библиотеками трансляторов Microsoft QC 2.5 и C 6.0. Какой уровень вам следует выбрать, зависит от решаемой задачи. Единственное, что можно порекомендовать — это использовать по возможности средства высокого уровня. Если ваша программа работает с клавиатурой на уровне портов ввода/вывода, ее работа может оказаться зависимой от типа клавиатуры и от типа компьютера.

2.1. Принципы работы клавиатуры

Что же находится внутри клавиатуры? Оказывается, там есть компьютер! Только этот компьютер состоит из одной микросхемы и выполняет специализированные функции. Он отслеживает нажатия на клавиши и посылает номер нажатой клавиши в центральный компьютер.

Клавиатура представляет собой совокупность датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь. Длительное время выпускались клавиатуры с механическими датчиками. Современные клавиатуры — мембранного типа. Переключатель представляет собой набор мембран: активная – верхняя, пассивная – нижняя, разделяющая.

Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположены электронные платы дешифрации сигнала.

Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется 11-битовыми блоками (8 разрядов плюс служебная информация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля).

Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из переключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размеров 1 байт.

Подключение клавиатуры к системной плате производится с помощью разъема DIN или mini-DIN.

На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняет специальная микросхема — контроллер клавиатуры.

Если рассмотреть сильно упрощенную принципиальную схему клавиатуры, представленную на рисунке, можно заметить, что все клавиши находятся в узлах матрицы:

Рис.1. Упрощенная схема клавиатуры

Все горизонтальные линии матрицы подключены через резисторы к источнику питания +5 В. Клавиатурный компьютер имеет два порта — выходной и входной. Входной порт подключен к горизонтальным линиям матрицы (X0-X4), а выходной — к вертикальным (Y0-Y5).

Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому 0, клавиатурный компьютер опрашивает состояние горизонтальных линий. Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической 1 (т.к. все эти линии подключены к источнику питания +5 В через резисторы).

Если оператор нажмет на какую-либо клавишу, то соответствующая вертикальная и горизонтальная линии окажутся замкнутыми. Когда на этой вертикальной линии процессор установит значение логического 0, то уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому 0.

Как только на одной из горизонтальных линий появится уровень логического 0, клавиатурный процессор фиксирует нажатие на клавишу. Он посылает в центральный компьютер запрос на прерывание и номер клавиши в матрице. Аналогичные действия выполняются и тогда, когда оператор отпускает нажатую ранее клавишу.

Номер клавиши, посылаемый клавиатурным процессором, однозначно связан с распайкой клавиатурной матрицы и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиш. Этот номер называется скан-кодом (Scan Code).

Слово scan («сканирование»), подчеркивает тот факт, что клавиатурный компьютер сканирует клавиатуру для поиска нажатой клавиши.

Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий обозначению на этой клавише ASCII-код. Этот код не зависит однозначно от скан-кода, т.к. одной и той же клавише могут соответствовать несколько значений ASCII-кода. Это зависит от состояния других клавиш. Например, клавиша с обозначением ‘1’ используется еще и для ввода символа ‘!’ (если она нажата вместе с клавишей SHIFT).

Поэтому все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программным обеспечением. Как правило, эти преобразования выполняют модули BIOS. Для использования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами.

Если нажать на клавишу и не отпускать ее, клавиатура перейдет в режим автоповтора. В этом режиме в центральный компьютер автоматически через некоторый период времени, называемый периодом автоповтора, посылается код нажатой клавиши. Режим автоповтора облегчает ввод с клавиатуры большого количества одинаковых символов.

Следует отметить, что клавиатура содержит внутренний 16-байтовый буфер, через который она осуществляет обмен данными с компьютером.

В настоящее время существует три различных типа клавиатуры. Это клавиатура для компьютеров IBM PC/XT, 84-клавишная клавиатура для IBM AT и 101-клавишная (расширенная) клавиатура для IBM AT. Некоторые клавиатуры имеют переключатель режима работы (XT/AT), расположенный на нижней крышке. Он должен быть установлен в правильное положение.

Источник

Урок 5. Клавиатура, назначение клавиш и описание

Тема нашего урока: клавиатура назначение клавиш и описание. Работать с компьютерной мышкой мы с вами уже научились. Теперь пришло время изучить клавиатуру. Для того, чтобы написать письмо, или запрос в поисковой системе интернета, без клавиатуры нам никак не обойтись. К тому же, если у вас не работает мышь, то можно использовать клавиатуру. Достаточно знать несколько простых команд. Настоящие программисты и хакеры вообще не работают мышкой. Для них главный инструмент – клавиатура. Возможно, вы тоже когда-то будете так работать, а пока мы с вами изучим основы работы на клавиатуре.

Клавиатура назначение клавиш и описание

Расположение клавиш

Всю клавиатуру, в зависимости от функций, можно визуально разбить на несколько групп:

• Функциональные клавиши (F1-F12) — используются для выполнения специальных задач. Если повторно нажать на ту же клавишу, то действие отменяется. Клавиша F1 — вызывает справку той программы, в которой вы находитесь в данный момент;
• Алфавитно-цифровые – это клавиши с буквами, цифрами, знаками препинания и символами.
• Управляющие клавиши — К ним относятся клавиши HOME,END,PAGEUP,PAGEDOWN,DELETE и INSERT.
• Клавиши управления курсором – используются для перемещения курсора по документам, веб-страницам, редактирования текста и т.п. Клавиши управления (модификаторы) (Ctrl,Alt,CapsLock,Win,Fn) – используются в различных комбинациях и по отдельности.
• Цифровые клавиши – для быстрого ввода чисел.
• Клавиши редактирования – Backspace, Delete.

Раскладки клавиатур могут немного отличаться. Часто на современных клавиатурах есть еще мультимедийные клавиши. Такие, как включение/отключение звука, регулятор громкости, переход в почтовый ящик и т.д.

Назначение клавиш клавиатуры

Каждая клавиша выполняет определенное действие:

• Клавиша «пробел»— самая длинная клавиша на клавиатуре. Находится в самом низу по середине. Помимо своей основной функции, делать
  пробел между словами, она ещё и удаляет «выделенный» объект.
• Esc— отменяет последнее действие (закрывает ненужные окна).
• Print Screen—делает «снимок» экрана. Этот снимок экрана можно вставить в Word или Paint. Такая фотография экрана называется «скриншот». А так же эта клавиша выводит на печать содержимое экрана.
• Scroll Lock— служит, для прокрутки информации вверх-вниз, но не на всех компьютерах эта кнопка работает.
• Pause/Break—приостанавливает действующий компьютерный процесс, но тоже – работает не на всех компьютерах.
• Insert— служит для того, чтобы печатать текст поверх уже напечатанного. Если нажмете на эту клавишу, то новый текст будет печататься стирая старый. Чтобы отменить это действие, необходимо снова нажать на клавишу Insert.
• Delete(на клавиатуре часто обозначена сокращенно Del)— удаление. Удаляет знаки, находящиеся с правой стороны мигающего курсора. Удаляет «выделенные» объекты (строки текста, папки, файлы).
• Home— переход на начало заполненной строки.
• End— переход на конец заполненной строки.
• Page Up — перелистывает страницу вперёд.
• Page Down— перелистывает страницу назад.
• Backspase— удаляет знаки, находящиеся слева от мигающего курсора во время печатания текста. И возвращает на предыдущую страницу в браузерах и в окнах «Проводника», заменяя стрелочку «назад», в верхнем левом углу.
• Tab— табуляция фиксирует курсор в определённом месте строки.
• Caps Lock— переключатель заглавных и прописных букв.
• Shift— кратковременное нажатие этой клавиши – даёт заглавную букву. Для того, чтобы напечатать заглавную, надо сначала нажать клавишу Shift и удерживая её нажать нужную букву. Клавишу Shift можно нажимать и справа, и слева, как вам удобнее.
• Alt— чтобы перейти на противоположный язык (с английского на русский и наоборот) – надо нажать клавишу Alt и не отпуская её клавишу Shift. Нажатие и удержание клавиши AltGr (правый Alt) используется для перехода на второй уровень клавиатуры.
• Ctrl— справа и слева. Открывает дополнительные возможности программ.
• Nut Look– включает дополнительную цифровую клавиатуру.
• Enter— клавиша ввода информации, подтверждает команду «да», или переход на следующую строку.
  • Клавиши управления курсором — (вверх), (вниз), (вправо),
  (влево). С помощью этих стрелок можно передвигаться не только по тексту, который вы печатаете, но и по открытым страницам сайтов и программ.

«Горячие» клавиши

Вы наверняка слышали такое выражение. «Горячими» они называются потому, что при нажатии на комбинацию этих клавиш можно быстро вызвать какую-то программу или меню.

У каждой программы есть свой набор таких клавиш. Заучивать их не надо. Если вы постоянно работаете в какой-то программе, то тогда есть смысл их запоминать. Постепенно мы с вами многие из этих комбинаций изучим.

Во многих окнах программ, при открытии любого меню, напротив той или иной команды указываются сочетания клавиш для вызова этой же команды.

Сочетания клавиш

Обычно такие комбинации обозначаются со знаком + (плюс). Например, Win + E. Это значит, что сначала вы должны нажать клавишу Win, а потом клавишу Е.

Буквы имеются в виду латинские, независимо от того какая раскладка у вас стоит в данный момент.

Самые необходимые действия на клавиатуре

• Для того, чтобы переключиться на другой язык, необходимо нажать одновременно клавишу Shift+Alt или Shift+Ctrl.
• Для того, чтобы напечатать большую (заглавную) букву, необходимо удерживать клавишу Shift и нажать на нужную букву.
• Чтобы весь текст печатать только большими буквами, нажмите клавишу CapsLock и отпустите. А чтобы опять перейти на маленькие буквы, нажмите эту клавишу еще раз.
• Для того, чтобы напечатать запятую, необходимо нажать клавишу Shift и клавишу с запятой. Они обычно находятся рядом, справа.
• Точка в английской раскладке находится рядом, слева от точки русской раскладки.
• Чтобы быстро вызвать меню Пуск, можно нажать клавишу Win. На ней обычно нарисован значок окошка (логотип Windows).
• Клавиша Fn предназначена для ноутбука. Если нажать ее и любую из клавиш F1-F10, то можно включить или отключить дополнительные функции. Обычно на клавишах F1-F10 нарисован маленький значок, который показывает, что именно эта клавиша делает.

Пока этих знаний о клавиатуре для вас достаточно. Найдите каждую клавишу на своей клавиатуре и попробуйте ее в действии.

Источник