? КЛАВИАТУРА @

Клавиатура - один из важнейших элементов связи оператора компьютером, предназначенный, в основном, для ввода необходимой информации, выполнения основных и вспомогательных функций, а также индикации. Данные, которые требуется обра­ботать, и команды, подлежащие выполнению, сообщаются компьютеру посредством клавиатуры. Кроме того, через нее производится управление работой компьютера во время выпол­нения программы.  

 

Первая клавиатура

Клавиатура компьютера напоминает клавиатуру пишущей машинки. Клавиатура должна быть эргономичной, т. е. удобной и не утомляющей во время работы. Для этого она может устанавливаться под небольшим наклоном (5...7°) относительно горизонтальной поверхности. К клавишам должен быть обеспечен удобный доступ, они должны срабатывать от легкого нажатия. Обозна­чения на ней должны быть ясными, не утомительными для зрения. Клавиатура должна также иметь и световую сигнализацию, которая дает информацию о ее состоянии в данный момент (клавиши [Num Lock] - цифр, [Caps Lock] - заглавная, [Scroll Lock] - установка скроллинга, или прокрутки). Расположение букв на на­борном поле клавиатуры аналогично обычной пишущей машин­ке, что дает возможность использовать в работе с компьютером навыки, приобретенные при работе с пишущей машинкой, до­стигая высокой скорости ввода как текста, так и цифровых дан­ных.                           

Частая работа с цифрами (ввод статистической или экономи­ческой информации, арифметические вычисления и т.д.) пре­допределяет выделение дополнительного цифрового поля, в ко­тором кроме цифр расположены и некоторые символы арифме­тических операций. При работе с компьютером возникает необхо­димость ввода определенных команд или выполнения определен­ных функций. Занесение их всякий раз в печатном виде (путем набора ряда символов) отнимало бы много времени. Поэтому для ввода этих наиболее часто используемых команд и функций в кла­виатуре компьютера предусматриваются отдельные функцио­нальные клавиши ([F1]... [F12]). Клавиатура компьютера имеет также клавиши, облегчающие управление компьютером, - уп­равляющие клавиши (перемещение курсора, выбор русского или латинского алфавита и др.).

Так как компьютер нуждается в информации о нажатии и от­пускании клавиш, в клавиатурах предусматривается возможность выдачи кодов при нажатии и отпускании клавиш. Кроме того, в клавиатуре реализуется функция повторения, обеспечивающая многократную выдачу кода при нажатии клавиши и удержании ее в нажатом положении в течение определенного времени. Перио­дическое повторение выдачи кода прекращается при нажатии дру­гой клавиши или при отпускании нажатой.

Другой характерной особенностью клавиатуры является допустимость перекрывания нажатий, т.е. случайного нажатия одновременно двух и более клавиш. Так как ввод данных в компьютер может производиться с высокой скоростью, существует возможность нажатия следующей клавиши до того, как будет отпущена предыдущая. В этом случае клавиатура обеспечивает правильную выдачу кодов всех клавиш в порядке их нажатия. Если компьютер не успевает вовремя воспринимать коды всех нажимаемых клавиш, коды сохраняются до того момента, когда их прием станет возможным. Передача их производится в той же последовательности, в какой они вводились оператором.

Если, вскрыв клавиатуру компьютера, взглянуть на ее устройство, то прежде всего увидим большое количество не фиксируемых кнопочных переключателей, расположенных правильными рядами. Такой кнопочный переключатель (кнопка) - самый важный  элемент клавиатуры. Его качество в значительной мере определяет необходимую сложность электронной схемы клавиатуры и надежность ее функционирования. В современных клавиатурах используются кнопки различных типов, из которых наиболее широкое распространение получили два типа: емкостный и контактный.

Емкостные кнопки имеют достаточно простое устройство. Они состоят из подвижного металлического электрода, прикрепленного к кнопке, и двух  металлических выступов на печатной плате,  образующих практически неподвижные электроды одного конденсатора переменной емкости. В электронной схеме такой клавиатуры имеются компоненты, различающие состояние кнопки в зависимости от ее емкости. Помимо простоты устройства емкостные кнопки имеют достаточно высокую надежность. Они выдерживают до ста и более миллионов циклов нажатий и отпусканий.

 

Контактные кнопки могут изготавливаться в различных вариантах. Главное условие - малое сопротивление контакта при наибольшей надежности. Срок службы контактных кнопок характе­ризуется числом срабатываний, составляющим порядка нескольких десятков миллионов циклов. Они более помехоустойчивы, чем костные. Типичная структурная схема клавиатуры компьютера казана на рисунке.

Она состоит из микропроцессорной схемы управления, наборного поля, схем обнаружения нажатия (отпускания) клавиш, постоянной памяти, буферов входов-выходов данных и синхроимпульсов и схем световой и звуковой индикации.

 

 Рассмотрим принцип работы клавиатуры на примере IBM PC, включающую в себя наборное поле (матрицу удобных быстродействующих кнопочных контактов из 23 строк по 4 колонки), восьмиразрядного микропроцессора со встроенным ПЗУ и электронную схему управления. Микропроцессорная схема управления воспринимает каждое нажатие на клавишу и выдает сканкод через интерфейс в компьютер. Связь клавиатуры с компьютером производится с помощью кабеля. По двум проводам подается питающее напряжение, а другие два служат для передачи компьютеру двух видов сигналов: данных и синхроимпульсов. Данные кодируются в  виде восьми битовых кодовых комбинаций ASCII, из которых первые (младшие) семь битов представляют код нажатой клавиши, а последний (старший) бит показывает, получен ли этот код  при нажатии клавиши (0 в старшем бите кода) или при ее отпускании (1 в старшем бите). Для краткости эти кодовые комбинации  называются соответственно код нажатия и код отпускания.

Число кодовых комбинаций, передаваемых клавиатурой компьютеру, равно числу расположенных на ней клавиш. Поскольку каждой клавише, находящейся на определенной позиции, на наборном поле, присваивается соответствующий код, то он называется позиционным кодом. Основная функция клавиатуры сводится к выдаче позиционного кода каждой нажимаемой клавиши, совместно с сопровождающей его синхронизирующей последовательностью. Интерпретация этих позиционных кодов, а также преобразование их в коды соответствующих символов, выполняется в самом компьютере.

Рассмотрим алгоритм работы клавиатуры. При первоначальном включении ее питания аппаратно вырабатывается сигнал установки клавиатуры в исходное состояние. По этому сигналу все электронные схемы подготавливаются к началу работы, а в микропцессоре запускается программа установки клавиатуры в исходное состояние. Эта программа производит основную проверку схемы клавиатуры, при обнаружении неисправности выдавая сигнал ошибки. После этого клавиатура готова к началу работы. Установка клавиатуры в исходное состояние может производиться не только при включении питания, но и по сигналу центрального процессора о подготовке ее к работе. В этом случае все происходит точно так же. При работе клавиатуры последовательно выполня­тся два основных цикла: цикл сканирования наборного поля и цикл выдачи позиционного кода.

 

Нажатие одновременно клавиш [Alt] и [Print Screen] вызывает отпечатывание на принтере информации, содержащейся на экра­не монитора.

 

Управляющая клавиша [Ctrl] может быть нажата одновременно с частью клавиш алфавитно-цифрового поля, так и в сочетании  с некоторыми другими управляющими клавишами. В результате таких сочетаний формируются различные управляющие символы, из которых наибольший интерес представляют следующие комбинации клавиш: [Ctrl] + [Scroll Lock] (иногда они заблокированы) вызывают прекращение исполнения текущей программы; [Alt] + [Print Screen] вызывают одновременно с появлением каждого последующего символа на экране его отпечатывание на принтере; [Ctrl] + [Home] очищают экран и возвращают курсор в исходное состояние; [Ctrl] + перемещают курсор в начало следующeгo слова; [Ctrl] -  перемещают курсор в начало предыдущего слова. Также используются и другие сочетания клавиш.

 

Функциональная клавиша [Alt] используется совместно с частью клавиш алфавитно-цифрового поля или с некоторыми управляющими клавишами. Она может использоваться для различных  целей в зависимости от используемой программы. Для перехода в латинский алфавит нажимаются клавиши [Alt] + [Shift].

 

Клавиша [Caps Lock] служит для смены регистров строчных ; заглавных букв, она также имеет световую индикацию, причем  индикатор светится при работе с заглавными буквами. Управляющая клавиша [Insert] используется для вставки в уже введенный текст букв, цифр или других символов. Повторное нажатие клавиши прекращает ее действие.

 

Клавиша [Scroll Lock] предназначена для использования при  обработке текстов, и ее интерпретирование должно производиться самой программой оператора. Подобно другим клавишам с за­пинанием, каждое нажатие данной клавиши изменяет переключаемое состояние на противоположное.

Клавиша [Num Lock] используется для смены регистра только цифрового поля в правой части клавиатуры. Каждое нажатие этой клавиши вызывает соответствующую смену регистра.

 Специальная комбинация трех управляющих клавиш способствует выполнению более сложных команд. Так, например, при  нажатии клавиши [Del] при удержании в нажатом положении  клавиш [Ctrl] и [Alt] вызывает перевод компьютера в исходное состояние, при этом совершаются действия, аналогичные при включении.

 

Функциональные клавиши [F1], ..., [F12] относятся также к управляющим клавишам. Их позиционные коды могут служить оператору для самых различных целей. В случае, если 12 функциональных клавиш окажется недостаточно, можно прибегнуть к использованию их в сочетании с одной из трех других клавиш, а именно: [Ctrl], [Alt]. При таком подходе оператор практически может располагать 40 различными функциональными клавишами.

На современных клавиатурах секретарям необходимо использовать программы-тренажеры.

Существуют клавиатуры, отличающиеся от стандартных дополнительными функциональными возможностями. Они могут быть как простыми (со встроенными калькулятором и часами), так и сложными (со встроенными устройствами позиционирования (манипуляторами), особой раскладкой или формой и возможностью перепрограммирования клавиш).

Примером может являться Elegance 5000 - мультимедийная модель, содержащая дополнительно      четырнадцать кнопок в ряду над стандартными функциональными клавишами (рис. 9). Самая крупная отвечает за включение и выключение АТХ - компьютера. Мультимедийные кнопки выполняют типичные операции: уменьшение и увеличение громкости звука (в микшере Windows), пуск/пауза воспроизведения звука, стоп, трек вперед и трек назад для CD/DVD/MP3 программных плейеров.

 

Интернет/офисные кнопки выполняют быстрый вызов браузера, почтовой программы, поиска файлов, избранного калькулятора, а также переход на предыдущий и последующий просмотренные сайты. Все четырнадцать дополнительных кнопок работают только в Windows 2000/ХР.

Различные виды клавиатур