vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1

Лабораторная работа 1

Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

на основе операционного усилителя

Цель работы

1. Ознакомиться с основами функционирования операционных усилителей (ОУ) и простейших схем на их основе.

2.Ознакомиться с основами функционирования ЦАП

3.Приобрести практические навыки построения и анализа ЦАП.

Понятия о ЦАП и АЦП

Цифровые ЭВМ принимают и выдают информацию в цифровом виде. Как правило, информация первичных преобразователей (сигналов датчиков) представляется в аналоговой форме, в виде уровней напряжений. Исполнительные устройства (электродвигатели, электромагниты), предназначенные для автоматического управления

технологическими процессами,	реагируют также	на уровни напряжения или тока. Для
преобразования информации	из цифровой	формы в аналоговую применяют

цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), а для обратного преобразования аналогоцифровые преобразователи (АЦП).

Как правило, ЦАП и АЦП в своем составе имеют операционный усилитель.

Общие сведения об операционных усилителях

Операционные усилители представляют собой широкий класс аналоговых микросхем, которые позволяют производить усиление аналоговых сигналов, придавать им различную форму, складывать и вычитать сигналы, производить операции дифференцирования и интегрирования, создавать источники стабильного напряжения и генераторы колебаний различной формы.

Операционный усилитель (ОУ) – это многокаскадный транзисторный усилитель, выполненный в виде микросхемы и имеющий огромный коэффициент усиления напряжения Ко.

На рис.1 дано схемное обозначение операционного усилителя.

Входной каскад его выполняется в виде дифференциального усилителя, так что

операционный усилитель имеет два входа: неинвертирующий U+			и инвертирующий U
-. . Разность входных напряжений Uд = U+	– U -.	является	разностным входным
напряжением или напряжением дифференциального		сигнала.

Рис.1. Схемное обозначение операционного усилителя

1

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2

Помимо схемного обозначения ОУ показанного на рис. 1, в литературе можно встретить и другие обозначения ОУ (рис. 2).

Рис.2

На принципиальных схемах ОУ обычно изображают только их входные и выходные клеммы.

Основные схемы включения ОУ

В основе анализа схем на операционных усилителях лежат два следующих предположения. Входы ОУ не потребляют тока и имеют очень большое сопротивление. Основываясь на этих предположениях, проведём анализ простейших усилительных схем на ОУ.

1. Инвертирующий (масштабный) усилитель

Схема усилителя показана на рис.3. Неинвертирующий вход заземлен. Входной сигнал подан на инвертирующий вход.

Определим коэффициент передачи по напряжению усилителя К=Uвых/Uвх.

Рис.3. Инвертирующий (масштабный) усилитель

Так как неинвертирующий вход ОУ заземлен, и разность напряжений между входами U = Uвых / Ко пренебрежимо мала, то инвертирующий вход тоже имеет нулевой потенциал относительно земли.

Поэтому: Iвх = Uвх / R1.

Так как входы идеального ОУ не потребляют тока, то:

Iос = Iвх = Uвх / R1.

Выходное напряжение, то есть напряжение на выходном выводе относительно общей шины, можно найти как падение напряжения от тока Iос на резисторе R2, т. е.:

Uвых = – Iос R2 = – Uвх R2 / R1.

Отсюда коэффициент передачи инвертирующего усилителя:

К = Uвых / Uвх = – R2/R1.

Входное сопротивление инвертирующего усилителя Rвх= R1. Выходное сопротивление практически равно 0.

2. Сумматор

Схема сумматора (рис.4) предназначена для формирования

2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3

Рис.4 напряжения, равного усиленной алгебраической сумме нескольких входных сигналов, т.е.

он выполняет математическую операцию суммирования нескольких сигналов. При этом выходной сигнал дополнительно инвертируется.

В результате, сигнал на выходе сумматора можно рассчитать в соответствии с выражением:

Uвых= -Uвх1 R0 /R1 -Uвх2 R0 /R2 -Uвх3 R0 /R3 -… -Uвхn R0 /Rn .

3. ЦАП на основе ОУ

Принцип действия простейшего ЦАП поясняет схема на рис.5.

Рис.5

Основу ЦАП составляет матрица резисторов, подключаемых ко входу операционного усилителя ключами, которые управляются двоичным кодом (например, параллельным кодом регистра или счетчика).

Коэффициенты передачи К= - Uвых/Uоп по входам 2°, 21, 22 и 23 равны соответственно:

Ко =R1Zo/Ro, K1 =2R1Z1/Ro, K2 =4R1Z2/Ro, K3 =8R1Z3/Ro

где Zo – Z3 числа, принимающие значения 0 или 1 в зависимости от положения соответствующих ключей.

Выходное напряжение ЦАП определяется суммой:

Uвых = -Uoп (Ko+K1 +K2+K3) = - UопR1/Ro (Zo +2Z1+4Z2+8Z3)

Таким образом, четырехразрядный двоичный код преобразуется в уровень Uвых в диапазоне от 0 до 15ΔU, где U — шаг квантования.

Для уменьшения погрешности квантования необходимо увеличивать число двоичных разрядов ЦАП.

3

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4

Приведенная схема ЦАП имеет по крайней мере два недостатка. Во-первых, к резисторам старших разрядов предъявляются жесткие требования по точности и стабильности. Во-вторых, нагрузка источника Uоп изменяется в зависимости от положения ключей, что требует применения источника с малым внутренним сопротивлением для ослабления влияния этого сопротивления на Uon при разных токах нагрузки.

От перечисленных недостатков свободна схема ЦАП, показанная на рис. 6.

Рис.6

В ней используют ключи, которые подсоединяют резисторы 2R либо ко входу суммирования операционного усилителя, либо к земле. При этом токи через резисторы 2R не изменяются. Резисторы соединены в матрицу типа R—2R, имеющую постоянное входное сопротивление со стороны источника U равное R независимо от положения ключей. Коэффициент передачи напряжения между соседними узловыми точками матрицы равен 0,5. Тогда для входа суммирования усилителя можно записать:

a3 I3 +a2I2 + a1I1 + a0I0 = -Uвых/R0

или выражая все токи через ток I3:

a3I3 +a2I3/2 +a1I3/4 +a0I3/8 = -Uвых/R0

Из этого выражения, с учетом i3 =U/2R получим, что выходное напряжение ЦАП определяется выражением:

Uвых = - UR0/16R (a0 +2a1+4a2+8a3)

(1)

Задание 1 Исследование масштабного усилителя.

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5

Порядок проведения задания 1.Собрать схему для исследования инвертирующего усилителя напряжения на ОУ в

соответствии с рис. 7.

Рис.7

2. Установить сопротивления резисторов: R1=10кОм, R2=100кОм.

Подать на вход инвертирующего усилителя синусоидальное напряжение Uвх = 0,2 В и частотой f = 1000 Гц.

3.Измерить напряжение U на выходе усилителя.

4.Исследовать передаточную характеристику инвертирующего усилителя, т. е. зависимость Uвых = f(Uвх ).

Для этого необходимо задавать амплитуду входного сигнала и измерять соответственно амплитуду выходного сигнала.

Результаты занести в таблицу 1.

									Таблица 1
Uвх, в	0.1	0.2	0.5	0.8	1.0	1.2	1.5	1.8		2.0
Uвых,
в

5.Исследовать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя в диапазоне частот от 0 до частоты единичного усиления.

Для этого:

-установите на входе инвертирующего усилителя напряжение U=0,5В.

-задавайте частоту входного сигнала в соответствии с Таблицей 2 и измеряйте соответственно амплитуду выходного сигнала. Результаты занесите в таблицу 2.

							Таблица 2
F, гц	0	10	100	1000	10000	100000		1000000
Uвых, в

6.Рассчитать коэффициент передачи напряжения инвертирующего усилителя, используя измеренные значения входного и выходного напряжений:

К= -U /Uвх

7.Сравнить коэффициент передачи, полученный из соотношений сопротивлений R2 и R1, и реальный коэффициент передачи, полученный из экспериментальных данных.

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6

8. Построить передаточную характеристику инвертирующего Uвых = f(Uвх ) в соответствии с таблицей 1.

9.Построить АЧХ инвертирующего усилителя в соответствии с таблицей 2.

10.Определите по АЧХ инвертирующего усилителя его полосу пропускания и коэффициент усиления в рабочем диапазоне частот.

Задание 2 Исследование сумматора

Порядок проведения задания.

1.Собрать схему, приведенную на рис. 8. и установить сопротивления резисторов и напряжения источников ЭДС в соответствии с таблицей 2.

2.Измерить напряжение на выходе ОУ .

Рис.8

Таблица 2

3. Сравнить выходное напряжение сумматора, полученное в результате эксперимента, с выходным напряжением, полученным в результате расчета.

.

Задание 3 Изучение ЦАП

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

7

Порядок проведения задания.

1. Собрать схему ЦАП на основе ОУ

Рис. 9

2. Начиная с младшего разряда А (клавиша А) установите значения кодов двоичных чисел на входе ЦАП в соответствии с Таблицей 3

Таблица 3

Код	Uвых	Uвыхт	δ
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111

С помощью вольтметра измерьте значения Uвых и заполните таблицу 3. Рассчитайте теоретические значения Uвыхт в соответствии с формулой и заполните таблицу 3. Рассчитайте относительную ошибку преобразования по формуле (1)

δ= 100 |Uвых- Uвыхт|/ Uвыхт

3.Создайте подсхему ЦАП (рис.10, 10а) и обозначьте ее DAC1 (рис. 11)

7

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8

Рис.10

Рис.10а

Рис.11

4. Сохраните подсхему под именем DAC1 для последующего использования ее в АЦП

Содержание отчета. Отчет должен содержать:

-краткие теоретические положения;

-схемы масштабного и суммирующего усилителей с результатами исследований;

-синтезированную схему ЦАП;

-таблицу с результатами измерений;

-вывода по заданию.

8

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

9

9

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ в ПК –клавиатура и мышь

Цель работы

Цель работы состоит в изучении принципов работы клавиатуры ПК, а также в управлении параметрами клавиатуры и мыши средствами Windows .

1.Основные сведения

Клавиатура – это устройство, предназначенное для ввода информации от пользователя в компьютер.

Обычная стандартная клавиатура для персонального компьютера имеет больше чем 100 клавиш, среди которых алфавитно-цифровые, функциональные, бухгалтерские и другие клавиши.

С помощью алфавитно-цифровых клавиш пользователь может вводить цифры, буквы и знаки препинания. В России чаще всего используются русская и английская раскладка. Однако пользователь в настройках системы компьютера может выбрать любую клавиатурную раскладку – от китайской до арабской. Если же на клавишах клавиатуры не нарисовано всех необходимых символов выбранной вами раскладки, ситуацию можно исправить, приобретя специальные клавишные наклейки.

Верхний ряд клавиатуры составляют функциональные клавиши – от F1 до F12. С помощью функциональных клавиш или их комбинаций с другими клавишами можно управлять компьютером, например, открывать окно помощи, окно проводника, включать и выключать компьютер.

В правой части клавиатуры размещены так называемые бухгалтерские клавиши – с изображением цифр и математических знаков, использование которых ускоряет набор числовой информации и работу с ней. Также бухгалтерские клавиши выполняют функцию управления курсором.

2. Основные параметры современных клавиатур Механизм клавиш. Определяет в первую очередь стоимость клавиатуры, а также тактильность (осязательное ощущение).

Для механических клавиатур возможен выбор с кликом или без. Клик означает четкое осязание нажатия клавиши (сопровождаемое звуком), что многим нравится.

Тактильные параметры.

К тактильным параметрам относятся жесткость клавиш и длина хода. Жесткость клавиш определяется силой нажатия на клавишу.

Средней длиной хода клавиши считается 3.5 мм. Для тех, кто бегло набивает текст, предпочтительнее более короткий ход.

Оба параметра определяются вкусом пользователя и осмысленно выбираются только после накопления личного опыта. В первый раз достаточно пробежаться по клавиатуре в магазине.

Еще один тактильный параметр - клик. Клавиатуры бывают с кликом пли без. В буквальном переводе click — щелчок. Точный перевод — тактильный (т. с. осязательный) барьер, появляющийся на середине нажатия и со щелчком преодолеваемый (откуда название). Реализуется дугообразной тонкой пластиной под клавишей, которая «рывком» прогибается.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2

Клик позволяет точно чувствовать, что клавиша нажата, и не пропускать буквы при быстром наборе. Клик нравится многим пользователям.

Обычно клик встречается у механических клавиатур, так как мало изменяет их стоимость, но иногда встречается и у клавиатур других типов.

Форм-фактор определяющих клавиш (обе Shift,. Backspace и Enter). Когда эти клавиши имеют удобные форму и расположение, то работа облегчается.

Клавиша Enter может иметь следующие формы: прямую, L-образную и Г-образную (надо сделать зеркальное отражение букв L и Г относительно вертикали, чтобы получить истинную форму клавиши. Enter). L-образная форма является самой удобной, потому что по большой Enter можно попадать, не глядя на нее.

Раскладка кириллицы. Есть две раскладки кириллицы, одна из которых более удобна. Раскладка (т. е. расположение букв на клавишах) кириллицы бывает двух типов: Windows (распознается по расположению буквы Е в левом верхнем углу) и машинописная (распознается по расположению буквы Е в правом нижнем углу).

Машинописная раскладка, согласно названию, повторяет клавиши пишущей машинки. Windows-раскладка появилась в ОС Windows. По сравнению с машинописной в нее были внесены небольшие, но очень эффективные усовершенствования. Например, очень редко используемая буква Е была перенесена в далекий угол, а на ее место поместили клавишу с часто используемыми точкой и запятой. В машинописной раскладке они вынесены на верхний ряд и вводятся через верхний регистр. Странно то, что более совершенную раскладку разработала зарубежная компания.

Некоторые производители наносят только русскую раскладку, некоторые наносят обе, предоставляя пользователю выбор.

У кириллицы встречается два цвета (буквы находятся в правом нижнем углу клавиш): красный (у большинства производителей) и темный. Во втором случае кириллица путается с латиницей даже тогда, когда последняя нанесена светлым двойным контуром. Эргономичностъ клавиатуры. Так называемые эргономичные клавиатуры существенно меньше утомляют пользователя, хотя занимают больше места и стоят дороже.

Наличие подставки для рук. Подставки снижает утомление и улучшает внешний вид. Группы дополнительных клавиш. Это мо ут быть интернетовские, мультимедийные и другие группы клавиш. Ускоряют работу, позволяя меньше переключаться на мышь и обратно. Расположение клавиш сна должно быть таким, чтобы случайно их не зацепить. Интерфейс. Связан с развитием системных плат. Говоря об интерфейсе, имеют в виду проводные клавиатуры. Используются следующие интерфейс:

-PS/2.. Представляет собой тонкий круглый разъем — 6-контактный miniDIN. Такой же используется для PS/2 мыши, и,чтобы их не перепутать, в спецификации РС'99 для этих штекеров предусмотрена различная цветовая раскраска: фиолетовый — для клавиатуры и зеленый — для мыши.

-USB. Может использоваться со всеми более-менее новыми системными платами, так как в последних есть USB порты и поддержка в BIOS. Разъем — плоской, прямоугольной формы.USB-интерфейс является более современным и предоставляет больше возможностей, обладает большей пропускной способностью, чем порты старых типов.

3. Принцип действия клавиатуры

Принцип действия клавиатуры поясняется на рис. 1. Независимо от того, как механически реализован процесс нажатия клавиш, сигнал при нажатии клавиши регистрируется контроллером клавиатуры (например, 8049) и передается в виде так называемого скэнкода на материнскую плату. Скэн-код — это однобайтовое число, младшие 7 бит которого

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3

представляют идентификационный номер, присвоенный каждой клавише. На материнской

плате PC для подключения клавиатуры	также используется специальный контроллер.
Для PC типа AT обычно применяется	микросхема универсального периферийного

интерфейса (Universal Peripheral Interface, UPI) 8049.

Когда скэн-код поступает в микросхему (8049), то инициализируется аппаратное прерывание (IRQ 1), процессор прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скэн-код. Данное прерывание обслуживается специальной программой, входящей в состав ROM BIOS. При поступлении скэн-кода от клавиш <Alt>, <Ctrl> или <Shift>, <CapsLock> 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).

Для работы с клавиатурой используются порты и прерывания. В ответ на

прерывание служебная процедура системы BIOS в ПЗУ считывает скэн-код

клавиши из порта клавиатуры (порт номер 96) и затем пересылает в порт клавиатуры

команду очистить буфер процессора клавиатуры. Если системный блок не реагирует

на прерывания клавиатуры, то коды сканирования накапливаются в буфере процессора

клавиатуры, хотя при нормальной работе этого не должно происходить. Специальный

код сканирования255, шестнадцатиричное значение FF, используется блоком клавиатуры, для сообщения, что его буфер заполнен.

Рис.1

Примечание

Каждая клавиша генерирует два типа скэн-кодов: код нажатия, когда клавиша нажимается, и код освобождения, когда клавиша отпускается. Для PC класса AT используется одна и та же цепочка битов для кодов нажатия и кодов освобождения, но коды освобождения состоят из двух байтов, первый из которых всегда равен 0F0H. Для PC XT-генерации код освобождения на 128 больше кода нажатия (седьмой бит 7 равен 1). Например, 7-битовый скэн-код клавиши <В> равен 48 или 110000 в двоичной системе счисления. Когда клавишу

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4

нажимают, на контроллер клавиатуры поступает код 10110000, а когда отпускают

— код 00110000.

Контроллер 8049 отвечает не только за генерирование скэн-кодов, 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 PC.

Контроллер на материнской плате может не только принимать, но и передавать данные, чтобы сообщить клавиатуре различные параметры, например, частоту повтора нажатой клавиши и др.

В табл. 1-2 представлены примеры скэн-кодов, которые соответствуют наиболее распространенной в настоящее время клавиатуре со 102 клавишами.

Шестнадцатеричные скэн-коды функциональных клавиш Таблица 1

Шестнадцатеричные скэн-коды клавиш ввода данных Таблица 2

Таким образом, процесс обработки клавиатурного ввода (рис.2) обеспечивают два микроконтроллера: один находится на материнской плате компьютера, второй встроен в саму клавиатуру.

Рис.2

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5

Как видно на схеме, все горизонтальные линии матрицы клавиш подключены через резисторы к источнику питания. Встроенный чип клавиатуры имеет два порта – выходной и входной. Первый подключен к вертикальным (Y0–Y5) линиям матрицы, а второй – к горизонтальным (X0–X4).

Клавиатурный контроллер работает по следующему алгоритму. Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, клавиатурный микрокомпьютер непрерывно оценивает состояние горизонтальных линий – независимо от активности на центральном процессоре.

Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической единице. Как только осуществляется нажатие, соответствующие клавише вертикальная и горизонтальная линии замкнутся. Когда процессор установит на вертикальной линии значение логического нуля, уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому нулю.

Если на одной из горизонтальных линий появится уровень логического нуля клавиатурный процессор зафиксирует нажатие на клавишу. Он отправит в компьютер (через внутренний 16-байтовый буфер) запрос на прерывание и номер клавиши в матрице (он называется скан-кодом – это случайное значение, выбранное компанией IBM еще тогда, когда она создавала первую клавиатуру для ПК). Обмен данными с компьютером повторится, когда ранее нажатая клавиша будет отпущена.

Скан-код однозначно связан с клавиатурной распайкой и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиши. Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий символу на этой клавише ASCII-код. Важно понимать, что этот код не полностью зависит от скан-кода, ведь одной и той же клавише может быть присвоено несколько значений. Это зависит в том числе и от состояния других клавиш (например, кнопка 0 используется и для ввода символа), когда она нажата вместе с кнопкой) и системных настроек. Именно это позволяет варьировать раскладку клавиатуры (то есть порядок расположения клавиш на ней).

Все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программными средствами. Как правило, данные функции берут на себя соответствующие модули BIOS. Для кодирования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами (сейчас они включены в состав операционных систем).

Схема (рис.3) поясняет работу котроллера клавиатуры.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

6

Г-генератор тактовых импульсов; СЧсчетчик; С – селектор.

Рис.3. Простейшая структура клавиатуры

Дешифратор последовательно опрашивает состояние ключей, расположенных в столбцах X матрицы клавиатуры. Если какая-либо клавиша нажата, то сигнал через замкнутый контакт поступает на соответствующую горизонтальную шину Y и через селектор (регистр) поступает на вход ПЛМ (ПЗУ). Сигналы с дешифратора и селектора образуют адресный вход ПЛМ (ПЗУ), в ячейках которой записаны коды символов (их младшие разряды). Код символа записывается в выходной регистр. Старшие разряды кода определяются содержимым специального регистра, изменяющего своё значение только при нажатии клавиши изменения регистров (Shift, Alt и др.).

4. Мышь

Мышью называется двухмерный аналоговый манипулятор, подключаемый к персональному компьютеру и снабженный одной, двумя или тремя кнопками на верхней крышке и, возможно, колесиком.

Мышь работает вместе с экраном, управляя перемещением по нему курсора (указателя). Самые популярные —двухкнопочные мыши. Например, одна кнопка может использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. В графических системах одна может включать световой карандаш, а вторая - выключать его. Имеются мыши с дополнительными устройствами для скроллинга (скроллинг - это прокрутка вверх, вниз, влево или вправо большого изображения, например текста (или WEB-страницы), не умещающегося целиком на экране). Встречаются мыши и с двумя колесиками, каждое из них «заведует» скроллингом по одной из осей. Некоторые мыши снабжаются дополнительной кнопкой сбоку корпуса под большим пальцем. Эту кнопку можно перепрограммировать для выполнения различных действий. Первые мыши имели механическую конструкцию. В ней использовался маленький шар, который выступал через нижнюю поверхность устройства и вращался по мере его перемещения по поверхности. Механические перемещения (линейные или угловые) преобразуются в двоичные коды. Так например, механическая мышь (рис.4) содержит шарик, который вращается при перемещении устройства по плоской поверхности.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

7

Рис.4

Вэтой схеме:

1.Шарик управления

2.Окно для размещения шарика

3.Контактирующий ролик, обеспечивающий перемещение курсора вдоль осей х и у на экране монитора.

4.Источник направленного света.

5.Шаговый диск

6.Фотоэлемент

7.Электрические импульсы на выходе фотоэлемента.

8.Кнопки управления

9.Блок управления манипуляторов и блок связей манипулятора с компьютером.

Принцип работы.

При перемещении мыши по горизонтальной поверхности, вращается шарик управления и передает вращение одному из контактирующих валиков оси х или у. Вместе с валиков вращается шаговый диск. При вращении он закрывает доступ световому потоку на фотоэлемент (фотодиод, фототранзисторили фоторезистор). Такой режим создает на выходе фотоэлемента группу электрических импульсов, которые поступают на блок управления манипулятора. Таким образом, вращение шарика преобразуется в углы поворота шагового диска по осям X и Y и фиксируются двумя счетчиками. Поскольку расстояние, пройденное мышью, пропорционально этим углам, то коды счетчиков определяют положение мыши на поверхности. Эти же коды, переданные в процессор, управляют положением маркера на экране монитора.

Кроме счетчиков мышь содержит кнопки, информация от которых также включается

в состав кода, передаваемого в процессор.

К минусам механических мышей можно отнести тот факт, что для их работы требуется пространство (обычно места на рабочих столах всегда не хватает). Кроме того, механические части часто ломаются. Мыши имеют тенденцию к собиранию грязи, что приводит к уменьшению надежности их функционирования. Поэтому это устройство необходимо периодически чистить, хотя оно как будто работает на чистой поверхности стола. Дешевизна и простота механических мышей сделала их самыми распространенными устройствами.

Альтернативой механической мыши является оптическая мышь.

В современной оптической мыши используется совершенно иной принцип (рис.5).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8

Рис.5

Вэтой схеме:

1.Поверхность столы.

2.Корпус манипулятора. 3,4. Кнопки управления.

5.Источник направленного монохромного света.

6.Окно в корпусе манипулятора, для подсветки поверхности стола.

Принцип работы.

В оптической мыши для сканирования поверхности используется миниатюрная

видеокамера, работающая со скоростью 1500 снимков в секунду. Для подсветки поверхности применяется светодиод. Преобразованный в двоичный код кадры поверхности стола записываются в память манипулятора.

Процессор последовательно выбирает кадры из памяти, сравнивают их между собой и на основе сравнения вычисляет маршрут перемещения курсора на экране монитора вдоль оси х и у. Процессор также отслеживает сигнал поступающий с кнопок управления. Через блок связи передается все данные в ПК.

Отсутствие движущихся частей и высокая точность – достоинства этого метода. Качество мыши определяется ее разрешением, которое измеряется количеством

точек или отсчетов на дюйм (1 дюйм = 25,4 мм). Если мышь имеет разрешение 1000 отсчетов/дюйм и передвигается на один дюйм, то электронная схема формирует 1000 импульсов (обычное разрешение оптической мыши – порядка 400 отсчетов/дюйм). Драйвер мыши, получив эту информацию, усредняет ее в зависимости от графического разрешения монитора и соответственно позиционирует курсор на его экране.

5. Управление параметрами клавиатуры и мыши средствами Windows

Основные настройки Windows сосредоточены в специальной папке, которая называется Панель управления (Control Panel). Чтобы открыть эту папку, следует выбрать одноименную команду в главном меню Windows. Панель управления может отображаться в одном из двух различных режимов. Первый режим, используемый по умолчанию, группирует значки различных настроек (Рис. 6). При этом внешний вид панели управления похож на Web-страницу. Переходя по ссылкам, вы выбираете группу настроек и находите нужную программу.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

9

Рис.6. Вид панели управления по категориям

Второй режим, называемый классическим, отображает все значки вместе, не выделяя отдельные группы (Рис. 7). В этом режиме панель управления не отличается от обычной папки. Режим отображения панели управления в виде Web-страницы более удобен, однако некоторые люди предпочитают использовать классический режим.

Для перехода из одного режима в другой используется ссылка в левой части окна панели управления, на панели задач.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

10

Рис.7. Классический вид панели управления

5. Задания и порядок их выполнения

Задание 1. Управление параметрами клавиатуры

1.1. Изменение задержки перед повтором символов

1.1.1. Откройте компонент «Клавиатура», нажав кнопку Пуск и выбрав пункты Панель управления, Принтеры и другое оборудование и Клавиатура.

1.1.2. В задержку перед началом повтора вводимого символа передвиньте ползунок Задержка перед началом повтора влево для увеличения времени задержки перед повтором символа. Передвиньте ползунок вправо для уменьшения время задержки перед повтором символа.

1.2. Изменение скорости повтора символов

1.2.1. Откройте компонент «Клавиатура», нажав кнопку Пуск и выбрав пункты Панель управления, Принтеры и другое оборудование и Клавиатура.

2.2.2. В Повтор вводимого символа передвиньте ползунок Скорость повтора влево для уменьшения скорости повтора символов или вправо для увеличения.

1.3. Изменение частоты мерцания курсора

1.3.1. Откройте компонент «Клавиатура», нажав кнопку Пуск и выбрав пункты Панель управления, Принтеры и другое оборудование и Клавиатура.

1.3.2. Передвиньте ползунок Частота мерцания курсора вправо для увеличения частоты мерцания курсора. Если передвинуть ползунок влево до упора, курсор перестанет мерцать.

Задание 2. Управление параметрами мыши

2.1 Изменение функций кнопок мыши

2.1.1.Откройте компонент «Мышь», нажав кнопку Пуск и выбрав пункты Панель управления, Принтеры и другое оборудование и Мышь.

2.1.2.На вкладке Кнопки выполните одно из следующих действий.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

11

•Чтобы поменять функции правой и левой кнопок мыши, установите флажок “Обменять назначение кнопок”.

•Для изменение скорости двойного щелчка передвиньте ползунок Скорость выполнения двойного щелчка к Ниже или к Выше.

•Чтобы включить блокировку щелчка, которая позволяет выделять или перетаскивать без

удерживания кнопки мыши, установите флажок “Включить залипание”.

2.2.Изменение вида указателя мыши

2.2.1. Откройте компонент «Мышь», нажав кнопку Пуск и выбрав пункты Панель управления, Принтеры и другое оборудование и Мышь.

2.2.2. На вкладке Указатели выполните одно из следующих действий.

•Чтобы придать новый вид всем указателям, щелкните список Схема и выберите новую схему указателей.

•Чтобы изменить один указатель, выберите его в списке Настройка, щелкните Обзор, выберите указатель, который будет использоваться, и щелкните Открыть.

2.3. Изменение функций указателя мыши

2.3.1. Откройте компонент «Мышь», нажав кнопку Пуск и выбрав пункты Панель управления, Принтеры и другое оборудование и Мышь.

2.3.2. На вкладке Параметры указателя выполните одно из следующих действий.

•Для изменения скорости перемещения указателя передвиньте ползунок “Задайте скорость движения указателя” к Ниже или к Выше.

•Для повышения точности медленного перемещения указателя установите флажок “Включить повышенную точность установки указателя”.

•Для ускорения выбора в диалоговых окнах установите флажок “На кнопке”, выбираемой по умолчанию.

•Для простоты поиска указателя при перемещении установите флажок “Отображать след указателя мыши” и передвиньте ползунок к Короче или к Длиннее, чтобы уменьшить или увеличить длину шлейфа.

•Чтобы указатель не мешал при печати, установите флажок “Скрывать указатель во время ввода с клавиатуры”.

•Для поиска потерявшегося указателя нажатием клавиши CTRL установите флажок

“Обозначить положение указателя при нажатии CTRL”.

2.4. Изменение функций колеса прокрутки мыши

2.4.1. Откройте компонент «Мышь», нажав кнопку Пуск и выбрав пункты Панель управления, Принтеры и другое оборудование и Мышь.

2.4.2. На вкладке Колесико выполните одно из следующих действий.

•Чтобы задать количество строк, прокручиваемых одним движением колеса, щелкните на указанное количество строк и введите в поле количество строк для прокрутки.

•Для прокрутки экрана целиком одним щелчком колеса щелкните на один экран.

•Если у мыши есть колесо, поддерживающее горизонтальную прокрутку, в поле Нажмите колесико для прокрутки следующего числа знаков за раз введите число горизонтально прокручиваемых символов при наклоне колеса влево и вправо.

4. Содержание отчета

В отчете приведите описание результатов выполнения пунктов лабораторной работы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1

Лабораторная работа №3

«ИССЛЕДОВАНИЕ КОНФИГУРАЦИИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА»

1. Цель работы

Цель работы состоит в практическом ознакомлении со структурой ПК, методами определения его конфигурации, программами диагностики и тестирования ПК, оценки его производительности (Everest, CPU-Z, Free PC

Audit, HWiNFO32)

2. Основные сведения о конфигурации и разделении системных ресурсов ПК

2.1. О конфигурации.

Под конфигурацией понимают состав оборудования персонального компьютера и использование им системных ресурсов. Персональные компьютеры типа IBM PC имеют модульную структуру, что позволяет собирать из базовых модулей конфигурацию, соответствующую потребностям и возможностям пользователя.

Состав ПК, различаясь для конкретных экземпляров, имеет базовые компоненты, обязательные для любой модификации. Обычно в любом ПК имеются следующие узлы:

-микропроцессор (МП);

-материнская (системная) плата;

-оперативная память (ОП);

-видеоадаптер;

-жесткий диск;

-гибкий диск;

-корпус системного блока с блоком питания:

-монитор;

-клавиатура;

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2

- мышь.

Определить конфигурацию ПК можно по данным, которые высвечиваются на экране монитора при его запуске в процессе тестирования компьютера базовой системой ввода-вывода (BIOS).

Периферийные устройства ПК - это устройства, которые считаются внешними по отношению к устройству обработки информации (ОП и МП). Они предназначены для ввода и вывода информации из ЭВМ. Потребителем или источником информации для ЭВМ может быть человек или другая информационная система.

Перечень периферийных устройств бесконечен. Кроме монитора и клавиатуры, общеизвестную периферию составляют:

принтер – устройство для вывода на печать текстовой и графической информации;

модем – связь с другими компьютерами по телефонной линии;

сканер – ввод в компьютер текстовой или графической информации;

мультимедийные устройства – ввод и вывод звуковых и видеосигналов, обслуживание драйверов CD-ROM;

сетевые адаптеры – связь с другими компьютерами по специальным линям связи компьютерных сетей;

накопители на компакт-дисках (CD-ROM).

Обмен между МП, ОП и ПУ не происходит непосредственно, между ними имеются два промежуточных звена.

1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется управляющая электронная схема. Эта схема называется контроллером или адаптером.

2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую обычно называют системной шиной. По ней распространяются сигналы, несущие необходимую информацию: данные, адреса, команды и признаки;

Совместная работа этих схем и соответствующих устройств организуется с помощью программных средств. Совокупность линий, сигналов,

электронных схем и программных средств, обеспечивающих взаимодействие различных устройств ПК, составляет интерфейс ввода вывода;

Иначе - интерфейс – это граница разделов 2-х систем (аппаратных или программных) содержащие элементы соединения вспомогательных схем для соединения системы.

Таким образом, важной функцией контроллера является согласование сигналов каждого из интерфейсов путем преобразования сигналов одного интерфейса в сигналы другого.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3

В состав любого ПК обычно входят центральный процессор (МП), оперативное ЗУ (ОЗУ) и внешние устройства (ПУ). В общем случае каждый из этих блоков системы сможет иметь свой интерфейс.

Каждый тип ПУ имеет свой набор сигналов в интерфейсе. Например, сигналами, передаваемыми по интерфейсу накопителя на магнитном диске (НЖМД): режим чтение/запись, адрес дорожки, начало оборота, начало сектора и др.

2.2. О разделение системных ресурсов компьютера

Конфигурирование ПУ состоит в его настройке на использовании определенных системных ресурсов. Большинство адаптеров ПУ используют как минимум один из следующих системных ресурсов:

• адреса порта ввода-вывода (Input/output port addresses) — адреса ячеек памяти, выделенных устройству для обмена информацией с другими компонентами компьютера;

•линии запроса на прерывание (interrupt request, IRQ) — линия, по которой периферийное устройство посылает запросы процессору;

•адреса памяти (Memory addresses) — адреса ячеек памяти, выделенные устройству для установки специализированной базовой системы ввода/вывода (basic input/output system, BIOS);

•каналы прямого доступа к памяти (Direct memory access, DMA) используются устройствами для передачи информации в оперативную память и из нее.

Адрес порта ввода-вывода и линия IRQ нужны каждому ПУ, чтобы обмениваться данными с компьютером.

Неправильное совместное использование этих ресурсов ведет к конфликтам, которые могут быть устранены грамотной настройкой аппаратных средств системы.

Современные ПК поддерживают стандарт Plug and Play, настройка ресурсов осуществляется автоматически. Компьютер обнаруживает адаптер, распознает его, определяет свободные ресурсы и настраивает адаптер на их использование. Вместе с тем, иногда, например, приходится иметь дело с ПУ, которые не поддерживают технологию Plug and Play, или столкнуться с ситуацией, когда устройство Plug and Play почему-то не настраивается. Неудачная конфигурация ПУ— одна из основных причин сбоев при общении

компьютера с ПУ.

В операционной системе имеются удобные инструменты для разрешения конфликтных ситуаций, связанных с системными ресурсами. В окне Диспетчер устройств (Device Manager) можно найти список ресурсов для всех компонентов компьютера и информацию о том, что ПУ вступило в конфликт на уровне ресурсов с другим устройством и какой ресурс нужно перенастроить.