Інтерфейс: клавіатура, миша, монітор
Інтерфейси використовують для під’єднання жорстких дисків, приводів оптичних носіїв, а інколи для зовнішніх периферійних пристроїв.
До пристроїв введення інформації відносяться: клавіатури, маніпулятори, cенсорні панелі та екрани, графічні планшети, електронні дошки, ігрові маніпулятори, сканери, камери, мікрофони та інші пристрої.
Клавіатура
Клавіатура призначена для введення символьних даних і команд.
Клавіатура – це стандартний клавішний пристрій введення, призначений для введення алфавітно-цифрових даних та команд керування. Комбінація монітора та клавіатури забезпечує найпростіший інтерфейс користувача: за допомогою клавіатури керують комп'ютерною системою, а за допомогою монітора отримують результат.
Клавіатура відноситься до стандартних засобів ПК, тому для реалізації її основних функцій не вимагається наявність спеціальних системних програм (драйверів). Необхідне програмне забезпечення для початку роботи з клавіатурою знаходиться в мікросхемі постійної пам'яті у складі базової системи введення-виведення BIOS. Саме тому ПК реагує на натиснення клавіш на клавіатурі відразу після включення. Клавіатура стаціонарного ПК, як правило, - це самостійний конструктивний блок, а в портативних ПК вона входить до складу корпуса.
Клавіатури мають по 101-104 клавіші (клавіатури з 107 і більше клавішами: такі клавіатури мають додаткові клавіші для роботи з енергозберігаючим режимом, керування браузерами, мультимедіа-плеєрами та інше), розміщені за стандартом QWERTY (у верхньому лівому кутку літерної частини клавіатури знаходяться клавіші Q, W, E, R, T, Y). Відрізняються вони лише незначними варіаціями розташування й форми службових клавішів, а також особливостями, зумовленими мовою, що використовується.
Клавіші клавіатури (рис.1) можна розподілити на 5 груп:
1). Алфавітно-цифрові клавіші.
2). Функціональні клавіші.
3). Керуючі клавіші.
4). Клавіші керування курсором і редагування.
5). Цифрова клавіатура.
Рис. 1. Клавіатура персонального комп’ютера
1. Цифрові клавіші (перемикання режиму роботи здійснюється клавішею NumLock).
Клавіші редагування (Insert, Delete, Back Space).
Клавіші управління курсором (дві групи клавіш: чотири клавіші зі стрілками і чотири клавіші: Home, End, Page Up, Page Down).
Спеціальні клавіші (Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Print Screen, Pause).
2. Функціональні клавіші F1 - F12 (розташовані у верхній частині клавіатури і призначені для виклику найбільш часто використовуються команд).
Розміщення клавіш першої групи відповідає друкарській машинці. Розташування латинських букв на клавіатурі IBM PC, як правило, таке ж, як на англійській друкарській машинці, а букв кирилиці - як на російській друкарській машинці.
Для введення прописних букв і інших символів, що розташовуються на верхньому регістрі клавіатури, є клавіша [Shift]. Наприклад, щоб ввести велику літеру, треба натиснути клавішу [Shift] і, не відпускаючи її, натиснути клавішу з потрібним символом.
Кнопка [Caps Lock] служить для фіксації режиму прописних букв. Кнопка [Space] служить для створення пропуску між символами. Клавіша [Enter] при редагуванні тексту працює як «повернення каретки» на друкарській машинці. Крім того, натискання цієї клавіші може означати закінчення введення команди або іншої інформації і звернення до комп'ютера.
Перемикання мови клавіатури (російський - український - англійський) можна здійснити за допомогою перемикача клавіатури, розташованого на панелі завдань, або за допомогою поєднань клавіш (Shift + Ctrl або Shift + Alt).
Фізична будова клавіатури
З точки зору фізичної будови клавіатура є сукупністю певних датчиків. При натисканні на яку-небудь клавішу датчик замикає відповідне електричне коло. При цьому процесору передається код натиснутої клавіші.
За принципом роботи клавіатури поділяють на такі основні типи:
1) Механічна. В такій клавіатурі використовується принцип замикання металевих контактів. Це надійні і дорогі клавіатури, які використовуються не дуже часто.
2) Ємнісна. В такій клавіатурі використовуються безконтактні перемикачі. Контактами виступають пластини конденсатора. При натисканні клавіші змінюється відстань між пластинами та ємність конденсатора. В зв’язку з тим, що в ємнісній клавіатурі контакти механічно не замикаються, вона є найбільш довговічною та стійкою до забруднень і корозії.
Такий тип клавіш переважно використовують в дорогих ергономічних клавіатурах.
3) Клавіатура з гумовими ковпачками. В цій клавіатурі замість пружини використовується гумовий ковпачок з вугільним стержнем. При натисканні клавіші гумовий ковпачок деформується і вугільний стержень замикає контакти. При відпусканні клавіші гумовий ковпачок приймає початкову форму і повертає клавішу в початковий стан.
Вугільні стержні не піддаються корозії. Вони також очищають металеві контакти, з якими взаємодіють. Ковпачки виготовляються у вигляді одного листа гуми, який цілком покриває плату і захищає її від пилу, бруду і вологи.
Кількість деталей в такій конструкції мінімальна. Все це забезпечує високу надійність та широке розповсюдження клавіатур з гумовими ковпачками.
Інтерфейс під’єднання клавіатури
До системного блоку ПК клавіатура під’єднується за допомогою одного з трьох способів:
1) роз’єм PS/2;
2) порт USB.;
3) безпровідний зв’язок. При цьому найчастіше використовують радіозв’язок.
Маніпулятор миша
Маніпулятор «миша» використовується для введення даних і команд.
Миша – це коробочка з двома або більшою кількістю кнопок. Основними є ліва і права кнопки. Переміщення миші по поверхні приводить до переміщення курсора на екрані монітора.
Більшість моделей миші має спеціальне коліщатко (скроллер) для прокручування зображення на екрані.
Першу комп’ютерну мишу створив американський вчений Дуглас Енгельбарт в 1964 році.
Принципи роботи та інтерфейси під’єднання миші
За принципом роботи миші поділяють на три основні групи:
1) оптико-механічні;
2) оптичні;
3) лазерні.
Оптико-механічна миша (рис. 2) складається з корпусу, в якому розміщено рухому кульку. Кулька обертається під час переміщення миші.
Рис. 2. Внутрішня будова оптико-механічної миші
Обертання кульки передається взаємо перпендикулярним роликам (рис. 3).
Рис. 3. Принципи роботи оптико-механічної миші
До кожного з роликів приєднано диск з прорізами. В якості датчика переміщень використовують оптичні пари: світлодіод і фотодіод. Диски регулюють частоту проходження та інтенсивність світла. Сигнали з фотодіодів сприймаються і опрацьовуються мікросхемою, яка передає їх до процесора. Переміщення миші по поверхні приводить до відповідного переміщення курсора на екрані монітора.
Оптико-механічні миші використовувались в 1990-х роках. В наш час їх виробництво припинено.
В 1999 році була створена оптична миша. Її основними елементами є джерело світла (червоний світлодіод) і мініатюрна відеокамера.
Світлодіод освітлює поверхню, по якій переміщується миша. Мініатюрна відеокамера за 1 с робить декілька тисяч знімків робочої поверхні. Знімки передаються в спеціалізований процесор, який їх опрацьовує і передає інформацію до центрального процесора.
Точність роботи оптичної миші вища, ніж оптико-механічної, вона більш надійна і стійка до забруднень.
В 2004 році була створена лазерна миша. Джерелом світла в ній є не світлодіод, а мініатюрний лазер. Використання лазера дозволило підвищити точність роботи миші та дало можливість працювати практично на всіх поверхнях, крім дзеркальної та прозорого скла.
Інтерфейси під’єднання миші до системного блоку аналогічні інтерфейсам під’єднання клавіатури (PS/2, USB).
Монітори
Монітори – пристрої, які служать для забезпечення діалогового режиму роботи користувача з комп'ютером шляхом виведення на екран графічної і символьної інформації. У графічному режимі екран складається з точок (пікселів від англ. Pixel - picture element, елемент картинки), отриманих розбиттям екрану на стовпці і рядки.
Кількість пікселів на екрані називається роздільною здатністю монітора в даному режимі. В даний час монітори ПК можуть працювати в наступних режимах: 480х640, 600х800, 768х1024, 864х1152, 1024х1280 (кількість пікселів по вертикалі і горизонталі).
Роздільна здатність залежить від типу монітора та відеоадаптера. Кожен піксель може бути пофарбований в один з можливих кольорів. Стандарти відображення кольору: 16, 256, 64К, 16М колірних відтінків кожного пікселя.
За принципом дії всі сучасні монітори розділяються на:
Монітори на базі електронно-променевої трубки (CRT).
Рідкокристалічні дисплеї (LCD).
Плазмові монітори.
Найбільш поширеними є монітори на електронно-променевих трубках, але більш популярними стають монітори з рідкокристалічними дисплеями (екранами). Найвища якість зображення мають сучасні плазмові дисплеї.
Стандартні монітори мають довжину діагоналі 14, 15, 17, 19, 20, 21 і 22 дюйма. У моніторах CRT зображення формується електронно-променевою трубкою. Під час налаштування монітора необхідно встановлювати такі параметри роздільної здатності і режиму відображення кольору, щоб частота оновлення кадрів не перевищувала 85 Гц.
У моніторах LCD зображення формується за допомогою матриці пікселів. Кожен піксель формується свіченням одного елементу екрану, тому кожен монітор має своє максимальне фізичне дозвіл. Так, наприклад, для моніторів 19 дюймів роздільна здатність 1280х1024.
Для того щоб виключити спотворення зображень на екрані рекомендується використовувати монітори LCD в режимах його максимального дозволу. Для моніторів LCD частота зміни кадрів не є критичною. Зображення виглядає стійким (без видимого мерехтіння) навіть при частоті оновлення кадрів 60 Гц.
У плазмові монітори зображення формується за допомогою матриці пікселів, як і в моніторах LCD. Принцип роботи плазмової панелі полягає в керованому холодному розряді розрядженого газу (ксенону або неону), що знаходиться в іонізованому стані (холодна плазма).
Піксель формує група з трьох-пікселі, відповідальних за три основних кольори, які представляють собою мікрокамери, на стінках яких знаходиться флюоресцирующєє речовина одного з основних кольорів. Це одна з найбільш перспективних технологій плоских дисплеїв.
Переваги плазмових моніторів полягають в тому, що в них відсутнє мерехтіння зображення, картинка має високу контрастність і чіткість по всьому дисплею, мають хорошу оглядовість під будь-яким кутом і малу товщину панелі. До недоліків слід віднести - велика споживана потужність.