Раздел 4 Манипуляторные устройства ввода информации
4.1. Клавиатура
В настоящее время клавиатура (Keyboard) является основным устройством ввода информации в компьютер, несмотря на сильную конкуренцию со стороны мыши. Ее главенствующее положение навряд ли изменится до тех пор, пока не будет создана надежная и недорогая система распознавания человеческой речи.
Принцип действия
Клавиатура является одним из важнейших устройств, определяющим условия комфортабельной работы на РС. Главным элементом в клавиатуре являются клавиши. При покупке клавиатуры следует тщательно опробовать их работу, чтобы определить, удовлетворяет ли "механика" клавиатуры вашим индивидуальным требованиям. Независимо от того, как механически реализован процесс нажатия клавиш, сигнал при нажатии клавиши регистрируется контроллером клавиатуры (например, 8049) и передается в виде так называемого скэн-кода на материнскую плату. Скэн-код - это однобайтовое число, младшие 7 бит которого представляют идентификационный номер, присвоенный каждой клавише. На системной плате для подключения клавиатуры используется специальный контроллер. Для компьютеров типа AT обычно применяется микросхема универсального периферийного интерфейса (Universal Peripheral Interface, UPI) 8049.
Рис.4.1.
Принцип действия клавиатуры
Когда скэн-код поступает в контроллер клавиатуры (8049), то инициализируется аппаратное прерывание (IRQ1), процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скэн-код. Данное прерывание обслуживается специальной программой, входящей в состав ROМ BIOS. При поступлении скэн-кода от клавиш А1t, Сtг1 или Shift, СарsLосk изменение статуса записывается в RAM. Во всех остальных случаях скэн-код трансформируется в код символа (так называемые коды ASCII или расширенные коды). При этом обрабатывающая процедура сначала определяет установку клавиш и переключателей, чтобы правильно получить вводимый код ("а" или "А"). Затем введенный код помещается в буфер клавиатуры, представляющий собой область памяти, способную запомнить до 15 вводимых символов, пока прикладная программа не может их обработать. Буфер организован по принципу FIFO (первый вошел - первый вышел). Контроллер на материнской плате может не только принимать, но и передавать данные, чтобы сообщить клавиатуре различные параметры, например, частоту повтора нажатой клавиши и др. Контроллер 8049 отвечает не только за генерирование скэн-кодов, но но и необходим для выполнения функций самоконтроля и проверки нажатых клавиш в процессе загрузки системы. Процесс самоконтроля отображается однократным миганием трех индикаторов LED клавиатуры во время выполнения программы POST. Таким образом, неисправность клавиатуры выявляется уже на стадии загрузки РС.
4.1.1. Конструктивные исполнения Клавиатуры с пластмассовыми штырями
Для изготовления дешевых клавиатур используется пластмасса и резина. Под каждой клавишей находится пластмассовый штырь, направленный вертикально, нижний конец которого выполнен в виде штемпеля (клейма), изготовленного из смеси резины с металлом. Ниже этого резинового штемпеля находится пластина с направляющими и контактными площадками, которая стационарно привинчена к корпусу панели. При нажатии клавиши штемпель соприкасается с этими контактными площадками, благодаря чему замыкается цепь, что интерпретируется контроллером клавиатуры. Нажатие клавиши на такой клавиатуре часто вызывает ощущение исключительной мягкости. Если на смотреть на экран, то неизвестно, нажата ли клавиша или нет. Другой недостаток этих клавиатур - вибрация, которая вызывает эффект многократного размыкания контакта клавиши, если она нажимается неправильно. Таким образом, легко может получиться так, что при нажатии клавиши соответствующий символ отображается на экране несколько раз. Для устройства, на котором печатают "вслепую" или с высокой скоростью, это крайне нежелательный побочный эффект.