Dispozitive de intrare -laborator

Dispozitive de intrare

1. Scopul lucrarii

Lucrarea prezinta modul de realizare al unei tastaturi IBM PC-AT, modul de functionare al acesteia si interfata cu calculatorul.

3. Consideratii teoretice

Dispozitivele de intrare sunt utilizate pentru a comunica cu calculatorul.

Cele mai uzuale dispozitive de intrare sunt:

• tastatura;
• mouse-ul:      

- mecanic

- optomecanic

- optic

• maneta de indicare (Track Point);
• trackball;
• tableta tactila  (TouchPad sau TrackPad);
• mouse vertical;
• joystick

8.1. Tastatura sau keyboard-ul este principalul dispozitiv de intrare utilizat pentru introducerea informatiilor de orice natura (date, programe, comenzi, texte) si face parte din configuratia minima a oricarui calculator.

Principalele tipuri de tastaturi sunt:

tastatura Enhanced cu 101 taste;

tastatura Windows Enhanced cu 104 taste.

Tastatura cu 101 taste (sau 102) a fost realizata pentru modele XT si AT (fig. 8.1).

Fig. 8.1

Tastatura cu 101 taste are urmatoarele patru sectiuni:

zona de tastare;

minitastatura numerica;

controale pentru cursor si ecran;

taste de functii.

Tastatura are urmatoarele grupuri de taste:

a. Tastele alfa-numerice sunt dispuse in zona centrala a tastaturii si servesc pentru introducerea textelor alfa-numerice, a caracterelor speciale si a comenzilor (caracterele alfabetice ce pot fi introduse in format majuscul sau minuscul), dispuse tinand cont de sistemul optim de dactilografiere.

b. Tastele numerice cu ajutorul carora se introduc date numerice. Acestea sunt dispuse in doua zone: un grup de taste numerotate de la 0 la 9 dispuse pe un singur rand, deasupra tastelor alfabetice si un alt grup simbolizate tot cu cifre, dar avand o dispunere matriceala, plasate in partea dreapta a tastaturii (acestea sunt utilizate pentru introducerea rapida a datelor, indeosebi de catre operatorii de rutina).

Unele taste numerice au functii duble si sunt simbolizate corespunzator.

c. Tastele functionale simbolizate cu (F1, F2..F12), servesc pentru activarea unor functii, a unor grupe de comenzi etc. Aceste taste indeplinesc functii specifice programului sau sistemului de programe ce se executa la un moment dat, iar unele indeplinesc functiile programate de utilizator.

d. Taste pentru deplasarea cursorului si a textului pe ecran care grupeaza:

tastele cu sageti (Ÿ t

tasta tabulator (TAB).

Page Down / Page Up determina deplasarea cursorului pe text cu o pagina/ecran inainte, respectiv inapoi;

HOME - muta cursorul in coltul din stanga sus, daca se afla pe prima coloana indiferent de linie, sau muta cursorul la inceputul liniei curente;

END - pozitioneaza cursorul la sfarsitul liniei curente, sau in coltul din stanga jos, daca se afla pe ultima coloana a unei linii.

e. Taste pentru schimbarea functiei altor taste sau pentru generarea unor comenzi, din care fac parte:

CAPS-LOCK - este o tasta alternativa care face trecerea de la scrierea alfanumerica cu majuscule, la scrierea cu litere mici si invers;

SHIFT - are functie similara tastei CAPS-LOCK, insa are efect numai cat este activata (prin apasare); este utila si pentru scrierea caracterelor aflate in partea de sus a unei taste (SHIFT + tasta ce contine caracterul);

ALT - este actionata impreuna cu alte taste determinand generarea unei comenzi sau chiar a unor instructiuni de program;

. CTRL - se utilizeaza in combinatie cu alte taste pentru generarea si transmiterea unor comenzi de control si dirijare;

f. Taste pentru control si corectie. Din aceasta categorie fac parte tastele care servesc pentru corectii intr-un text afisat sau pentru controlul unor functii ale sistemului, cum sunt:

PAUSE BREAK - suspenda temporar afisarea liniilor pe ecran sau, in asociere cu tasta CTRL poate sa suspende executia unui program. Reluarea afisarii sau executiei se face actionand o tasta oarecare.

PRINT SCREEN - memoreaza in Clipboard continutul ecranului;

ENTER - marcheaza terminarea unei linii introdusa de la tastatura (o comanda, o instructiune sau o linie de date), si transmiterea acesteia catre calculator concomitent cu avansul la randul (linia) urmator(oare).

ESC - suspenda executia programului sau a comenzii curente si determina revenirea la pasul (ecranul) imediat anterior;

INSERT - este o tasta alternativa care determina trecerea la modul de lucru 'Insert' (orice caracter tastat se insereaza din pozitia cursorului prin suprascriere pe eventuale caractere existente la acea pozitie) sau la modul de lucru 'Edit' (caracterul tastat este introdus la pozitia curenta a cursorului, deplasand eventuale caractere ce ii urmeaza la dreapta);

Del - sterge caracterul din dreapta cursorului;

BackSpace - sterge caracterul de la stanga cursorului.

Tastele Ctrl si Alt se gasesc de fiecare parte a tastei Spacebar. Zona de tastare si minitastatura numerica dispun de identificatori de rand pentru tastare oarba.

Tastele de control al cursorului si al ecranului au fost separate de minitastatura numerica, care este rezervata introducerilor numerice. La fel ca in cazul altor tastaturi de PC, daca tastatura nu este in modul Num Lock, putem folosi minitastatura numerica pentru controlul cursorului si al ecranului. Minitastaturii numerice i-au fost adaugate o tasta cu semnul impartirii (/) si o tasta Enter suplimentara.

Tastele de control al cursorului sunt aranjate in forma literei T rasturnata, model folosit acum de toate tastaturile de calculator. Tastele Insert, Delete, Home, End, Page Up si Page Down, localizate deasupra tastelor dedicate controluIui cursorului, sunt separate de minitastatura numerica.

Tastele de functii, impartite in grupuri de patru, sunt localizate de-a lungul laturii de sus a tastaturii. Tastatura are si doua taste de functii suplimentare: Fl1 si F Tasta Esc este izolata in coltul din stanga sus al tastaturii.

Tastele dedicate Print Screen/Sys Req, Scroll Lock si Pause/Break sunt pentru functii utilizate in mod obisnuit.

Tastatura de PC contine inglobat un procesor, care comunica cu placa de baza prin intermediul unei legaturi seriale speciale. Comunicatia este unidirectionala, placa de baza neputand transmite comenzi sau date inapoi catre tastatura.

Procesorul ­inglobat in tastatura poate conversa cu un alt procesor (denumit circuit controller de tastatura 8042) de pe placa de baza.

Controllerul de tastatura de pe placa de baza poate transmite comenzi si date catre tastatura, permitand functii ca schimbarea ratei de repetare a caracterelor si a intarzierii pana in momentul inceperii repetarii.

Controllerul de tastatatura de pe placa de baza executa si translatia codului de scanare, ceea ce permite integrarea mult mai usoara in sistem a tastaturilor pentru limbi straine. Codurile de scanare sunt de fapt coduri hexazecimale transmise de tastatura catre placa de baza. Interfata bidirectionala poate fi utilizata la controlul indicatoarelor luminoase cu leduri de pe tastatura, asigurand sincronismul dintre starea unei anumite functii si indicatorul corespondent.

Tastatura cu 104 taste (tastatura Windows) are adaugate la tastatura trei noi taste specifice Windows. Aceste taste asigura functii care altfel ar necesita mai multe apasari de taste si executari de clicuri (fig. 8.2).

Fig. 8.2

Tasta Application simuleaza butonul drept al mouse-ului; in majoritatea aplicatiilor ea aduce in fata un meniu contextual. De exemplu, pentru a lansa aplicatia Explorer apasam tastele WIN+E. Specificatiile de tastatura Windows cer ca producatorii sa mareasca numarul de trilograme din modelele lor.

Trilograma este o combinatie de trei taste apasate rapid, care executa o functie speciala, de exemplu Ctrl+Alt+Del. Proiectarea unei tastaturi a carei matrice de comutatoare sa inregistreze corect trilogramele este costisitoare, iar aceasta caracteristica, plus tastele Windows suplimentare, vor face ca pretul unor astfel de tastaturi sa creasca.

8.2. Comutatoare de taste.

Pentru a genera actiunea fiecarei taste, tastaturile actuale folosesc mai multe tipuri de comutatoare. Majoritatea tastaturilor utilizeaza o versiune a comutatorului mecanic de tasta.

Un comutator mecanic de tasta are la baza un contact mecanic momentan, care, in momentul tastarii, realizeaza contactul electric care inchide un circuit.

Unele tastaturi de calitate folosesc un model complet diferit, care nu este mecanic, si are la baza comutatoare capacitive. Cel mai uzual tip de comutator de tasta este cel mecanic, disponibil in urmatoarele variante:

pur mecanic;

cu element spongios;

cu calota de cauciuc;

cu membrana.

Tipul pur mecanic este un comutator mecanic care inchide pentru moment contacte metalice. Comutatorul include de obicei un mecanism tactil de raspuns, care consta dintr-un aranjament clema si arc care da tastaturii impresia de clic si asigura o oarecare rezistenta la apasarea tastei.

           

Comutatoarele mecanice sunt foarte rezistente, au de obicei contacte care se curata singure si rezista in mod normal la peste 20 de milioane de apasari, un numar care nu este depasit decat de comutatoarele capacitive. De asemenea ele asigura un raspuns tactil foarte bun. Comutatoarele mecanice cu element spongios au fost foarte mult folosite in tastaturile mai vechi. Aceste comutatoare sunt caracte­rizate de un element spongios, care are la baza un contact electric. Elementul este montat la capatul inferior al unui piston care, in partea superioara, este atasat de tasta (fig. 8.3).

Fig. 8.3

In momentul apasarii comutatorului, o folie conductoare aflata in partea inferioara a elementului de spuma inchide un circuit de pe placa de circuit care se gaseste de desubt.

Referat: Contabilitatea tertilor Referat: Structurarea elementelor de activ si pasiv dupa criterii financiare

Un arc de revenire impinge inapoi tasta, dupa ce apasarea a incetat.

Elementul de spuma deschide contactul, ajutand la evitarea oscilatiilor, dar, din pacate, da acestor tastaturi o senzatie de inconsistenta. Cea mai importanta problema legata de acest tip de comutator de taste este faptul ca nu asigura un raspuns tactil puternic. Sistemele care dispun de acest tip de taste recurg uneori la trucuri, cum ar fi emiterea unor semnale sonore care imita clicul tastaturii, indicand inchiderea contactului. O alta problema legata de acest tip de comutator de tasta este corodarea foliei conduc­toare si a contactelor de pe placa de circuit care se gaseste dedesubt.

Modelul cu elemente spongios nu mai este folosit si a fost depasit ca utilizare de modelul cu calote de cauciuc.

Comutatoarele cu calota de cauciuc sunt comutatoare mecanice similare celor cu element spongios, dar imbunatatite din mai multe puncte de vedere.

In locul unui arc aceste comutatoare folosesc o calota de cauciuc, care are in interior un contact de carbon de forma unui buton.

Cand apasam o tasta, pistonul tastei apasa pe calota de cauciuc, facand-o sa se opuna si apoi sa cedeze brusc. Cand calota de cauciuc se deformeaza, utilizatorul simte raspunsul tactil, iar butonul de carbon realizeaza contactul cu placa de circuit care se gaseste dedesubt. Cand tasta este eliberata, calota de cauciuc revine la forma sa si impinge inapoi tasta. Cauciucul elimina necesitatea unui arc si asigura un raspuns tactil suficient de puternic, fara a mai fi nevoie de cleme speciale, sau de alte elemente. Comutatoarele cu calota de cauciuc folosesc butoane de carbon, deoarece acestea sunt rezistente la coroziune si pentru ca au o actiune de curatare asupra contactelor metalice de dedesubt.

Calotele de cauciuc sunt modelate intr-o foaie care protejeaza in totalitate contactele de murdarie, praf si chiar si de scurgerile minore de lichide.

Acest tip de comutator este cel mai simplu si foloseste cele mai putine elemente, ceea ce face comutatorul cu calota de cauciuc sa fie foarte fiabil, iar tastaturile care il utilizeaza sa fie cele mai uzuale tastaturi.

Tastatura cu comutatoare cu calota de cauciuc are dezavantajul ca raspunsul tactil nu este atat de bun cum ar dori utilizatorii. Desi multi dintre ei considera acceptabil acest tip de tastatura, unii prefera un raspuns tactil mult mai puternic decat ar putea oferi in mod normal tastaturile cu calote de cauciuc.

Tastatura cu membrana este o varianta a tipului cu calota de cauciuc si foloseste o placa plata si flexibila, care receptioneaza apasarea tastelor si o transmite catre controllerul tastaturii.

Tastele nu mai sunt separate, ci sunt incorporate toate intr-o folie care sta pe foaia cu domuri de cauciuc. Acest aranjament limiteaza foarte mult cursa tastei si este ideal pentru mediile foarte aspre.

Deoarece folia si foaia de cauciuc pot fi legate intre ele si incapsulate, tastaturile cu membrana pot fi folosite in situatiile in care alt tip nu ar putea rezista.

Multe aplicatii industriale folosesc tastaturi cu membrana pentru terminalele de la care nu se introduce un volum mare de date si pentru echipamente precum casele de marcat. Comutatoarele capacitive sunt singurele tipuri care nu sunt mecanice si care sunt folosite in prezent (fig. 8.4). Comutatorul capacitiv este mult mai scump decat comutatorul obisnuit cu calota de cauciuc, dar este mult mai rezistent la murdariei si coroziune si ofera cel mai bun raspuns tactil.

Fig. 8.4

Un comutator capacitiv nu functioneaza prin realizarea unui contact electric, ci are doua platouri, de obicei de plastic, care sunt conectate intr-o matrice de comutatoare, cu rolul de a sesiza schimbarile de capacitate ale circuitului.

In momentul apasarii tastei, pistonul muta pla­toul superior fata de platoul inferior fix. De obi­cei exista un mecanism care asigura un raspuns tactil distinct.

Pe masura ce platoul superior se muta, capacitatea dintre cele doua platouri se schimba. Circuitul comparator din tastatura detecteaza aceasta modificare. Deoarece acest tip de comutator nu se bazeaza pe contacte metalice, el este aproape imun la coroziune si murdarie.

Aceste comutatoare sunt foarte rezistente la oscilatii ale tastelor, care au ca rezultat aparitia mai multor caractere in urma unei singure apasari de taste.

De asemenea sunt cele mai rezistente - depasind 25 de milioane de apasari, spre deosebire de celelalte modele, care suporta 10 pana la 20 de milioane de apasari.

Raspunsul tactil este foarte bun. Tastaturile cu comutatoare capacitive sunt printre cele mai scumpe.

8.3. Interfata de tastatura.

O tastatura consta dintr-un set de comutatoare montate intr-o grila sau o matrice, denumita matrice de taste. La apasarea unei taste, procesorul din tastatura o identifica prin stabilirea locatiei din grila care prezinta continuitate.

Procesorul tastaturii, care interpreteaza si durata apasarii tastei, poate controla simultan mai multe apasari de taste. Bufferul hardware de 16 octeti din tastatura poate controla apasari multiple sau rapide de taste, trimitandu-le spre sistem, in ordinea aparitiei.

Cand apasam o tasta, in majoritatea cazurilor contactul oscileaza puternic, indicand aparitia mai multor cicluri on-off. Aceasta este oscilatia.

Procesorul din tastatura este programat sa filtreze oscilatia sau sa elimine contactele tranzitorii. Procesorul tastaturii trebuie sa faca deosebirea dintre o oscilatie si o apasare dubla, pe care operatorul a intentionat sa o faca. Aceasta operatie este simpla, deoarece oscilatia este mult mai rapida decat o apasare repetata a unei taste, facuta de un operator. Tastatura unui PC este de fapt un calculator. Ea comunica cu sistemul principal prin intermediul unei legaturi seriale de date, speciala.

Prin aceasta legatura se transmit date in pachete de 11 biti, din care 8 biti sunt de date, iar restul de incadrare si de control. Procesorul inglobat in tastatura citeste matricea de taste, elimina contactele tranzitorii rezultate in urma apasarilor de taste, converteste apasarile de taste in coduri de scanare si transmite codul spre placa de baza. Procesorul inglobat in tastatura contine propria sa memorie RAM, poate si ceva ROM si o interfata seriala.

8.4. Functii de repetare automata a caracterului.

Daca o tasta de pe tastatura este menti­nuta apasat, ea va repeta in mod automat caracterul, transmitand repetat codul catre placa de baza.

In cazul tastaturilor de AT, rata de repetare automata a caracterelor este reglata prin transmiterea comenzilor corespunzatoare catre procesorul tastaturii.

Tastaturile pentru AT permit programarea ratei de repetare automata a caracterelor si a intarzierilor.

Majoritatea sistemelor de operare dispun de functii care ne permit sa reglam acesti parametri. In Windows 9x si in Windows NT folosim in acest scop Keyboard Control Panel.

Cursorul Repeat Delay (intervalul de timp pentru repetare) controleaza intervalul de timp in care o tasta trebuie sa fie apasata inainte de a incepe repetarea caracterului, iar cursorul Repeat Rate (rata de repetare) controleaza viteza de repetare a caracterului dupa scurgerea intervalului de timp pentru repetare.

8.6. Numarul tastei si codul de scanare.

Cand apasam o tasta, procesorul din tastatura (8048 sau 6805) citeste pozitia tastei in matricea de taste. El trimite apoi catre placa de baza, pe linie seriala, un pachet de date care contine codul de scanare al tastei care a fost apasata.

In cazul placilor de baza AT, controllerul de tastatura de tip 8042 translateaza codul de scanare intr-unul dintre cele trei seturi posibile de coduri de scanare ale sistemului si il transmite procesorului principal.

In unele cazuri poate fi util sa stim ce sunt aceste coduri de scanare, mai ales in cazul depanarii tastaturii sau al citirii codurilor de scanare ale tastaturii sau ale sistemului direct intr-un program software.

Daca o tasta se blocheaza sau se defecteaza, codul ei de scanare este raportat, de obicei, de software-ul de diagnosticare, cum este programul POST.

Ceea ce inseamna ca putem identifica tasta care nu functioneaza corect dupa codul ei de scanare. Tastaturile cu 101 taste sunt capabile sa genereze trei seturi diferite de coduri de scanare. Firma IBM a atribuit fiecarei taste un numar de tasta unic, care o deosebeste de celelalte. Acest numar este important atunci cand incercam sa identificam tastele tasturilor straine, care pot folosi simboluri sau caractere diferite fata de modelele americane. Noile taste de pe tastatura Windows cu 104 taste au propriile lor coduri de scanare.

8.7. Machete de tastaturi internationale.

Dupa ce controllerul de tastatura din sistem receptioneaza codurile de scanare generate de tastatura  si le transmite procesorului principal, sistemul de operare le converteste in caracterele alfanumerice corespunzatoare.

Totusi, indiferent de caracterele pe care le vedem pe capacelele tastelor, este destul de simplu sa ajustam procesul de conversie a codurilor de scanare, realocand tastelor alte caractere. Windows 9x si Windows NT beneficiaza de aceasta capacitate, permitandu-ne sa instalam mai multe machete de tastatura pentru a accepta mai multe limbaje.

Dupa ce deschidem panoul Keyboard Control Panel si selectam pagina Language, vom vedea Caseta Language care ar trebui sa afiseze macheta tastaturii pe care am selectat-o cand am instalat sistemul de operare.

Daca executam clic pe butonul Add, putem selecta oricare dintre cele cateva machete suplimentare de tastatura care accepta alte limbaje. Aceste machete de tastatura atribuie caractere diferite anumitor taste de pe tastatura standard.

Machetele de tastatura nu modifica textul afisat pe ecran; ele altereaza numai caracterele generate la apasarea anumitor taste.

8.8. Conectoarele interfetei de tastatura/mouse.

Tastaturile au un cablu care se termina cu unul dintre cele doua tipuri principale de conectoare:

• Conector DIN cu 5 pini, folosit in majoritatea sistemelor PC cu placi de baza format Baby AT .
• Conector mini-DIN cu 6 pini, utilizat in majoritatea sistemelor PS/2 si in majoritatea PC-urilor cu placi de baza format LPX, ATX si NLX.

Pe placa de baza, pentru mouse, se folosesc tot conectoarele mini-DIN cu 6 pini, iar acestea au acelesi conexiuni si semnale la pini ca si conectorul de tastatura. Totusi, pachetele de date sunt incompatibile. Ceea ce inseamna ca putem conecta cu usurinta un mouse in conectorul mini-DIN de tastatura de pe placa de baza sau o tastatura cu conector mini-DIN intr-un port de mouse. In acest caz, nici unul dintre dispozitive nu va functiona corect.

Fig. 8.5

Tabelul 8.1

8.9. Dispozitive mouse

MOUSE-ul a fost conceput pentru controlul cursorului pe ecran si, cu timpul, a trecut din categoria perifericelor optionale, in categoria celor obligatorii pe masura ce au fost create interfete grafice care-l ajuta pe utilizator sa se orienteze pe ecran cu ajutorul acestuia.

Utilizarea mouse-ului simplifica modul de operare prin tastatura, acesta inlocuind functiile mai multor taste cum sunt: tastele de deplasare a cursorului, tasta ENTER, tastele Page Down si Page Up, precum si orice tasta functionala (F1-F12) sau alte taste sau optiuni afisate pe ecran.

Mouse-ul este conectat la un port serial al calculatorului. Progresul tehnologic al transmisiei in infrarosu a permis si realizarea de dispozitive mouse fara fir, asa numitele 'wireless mouse' sau 'infrared mouse'.

De obicei mouse-ul are doua, trei sau cinci butoane, folosite pentru transmiterea de comenzi si date de intrare catre calculator. Poate fi utilizat pentru selectarea textului in cadrul editoarelor de text, alegerea si selectarea unei optiuni dintr-un meniu, deplasarea rapida pe ecran etc.

Componentele de baza ale unui mouse standard sunt:

• carcasa mobila, deplasabila pe suprafata de lucru;
• dispozitivul de transmitere a miscarii carcasei la sistem (cu bila, rola sau senzori optici);
• butoane (doua sau mai multe,  rola sau un comutator) pentru selectarea obiectelor;
• interfata pentru conectarea mouse-ului la sistem prin:

- cablu si conector;

- emitator/receptor radiofrecventa sau cu infrarosii. Un emitator/receptor se monteaza in mouse si altul intr-un modul separat, conectat la calculator, pentru a realiza interfata dintre mouse si sistem.

Miscarea mouse-ului pe suprafata de lucru determina miscarea bilei de cauciuc care este transformata in semnale electrice transmise prin cablu, radio sau cu infrarosii la calculator.

Detectarea miscarii bilei cu senzori optici s-a facut initial cu ajutorul unei grile speciale care asigura o precizie ridicata. Modelul IntelliMouse Explorer foloseste tehnologia optica de detectie a miscarii fara sa foloseasca componente in miscare.

Mouse-ul Explorer nu are nevoie de pad si poate fi utilizat pe orice suprafata de lucru, folosind pentru detectarea miscarii un senzor optic cu cuplu de sarcina (CCD - charge coupled device), senzor similar cu cel folosit pentru camerele video.

Detectarea miscarii se realizeaza prin sesizarea faptului ca suprafata de lucru se misca in raport cu mouse-ul. Lumina necesara senzorului este asigurata de un LED cu infrarosii.

Au fost realizate si dispozitive trackball bazate pe tehnologia optica.

Mouse-ul fara fir este alimentat cu baterii si contine un emitator/receptor radio sau cu infrarosii, in timp ce un alt dispozitiv de emisie/receptie compatibil este montat intr-un modul conectat la portul mouse al calculatorului.

Dupa conectarea la calculator, mouse-ul comunica cu sistemul prin intermediul unui driver de dispozitiv, care transforma semnalele electrice transmise de mouse in informatii referitoare la pozitie, indicand si starea butoanelor.

Au fost realizate si mouse-uri hibride care pot fi conectate la doua tipuri de porturi.

Mouse-ul USB are urmatoarele avantaje:

- se misca mai uniform fata de mouse-ul pentru port dedicat PS/2, deoarece frecventa de raportare a pozitiilor la mouse-ul PS/2 este de 40Hz, in timp ce mouse-ul USB mediu are o frecventa de raportare de 125Hz.

- Mouse-ul USB poate fi schimbat in timpul functionarii, ca orice echipament periferic USB. Mouse-ul USB poate fi conectat la un hub USB, cum este cel continut de unele tastaturi USB, sau intr-un hub independent.

Mouse-ul cu derulare (Intelli Mouse/ IBM Scroll point) are o rotita intre cele doua butoane ale mouse-ului standard care are doua functii de baza:

- actioneaza ca un dispozitiv de derulare;

- prin apasarea rotitei poate functiona ca un al treilea buton al mouse-ului.

Un mouse opto-mecanic este foarte simplu. Bila este plasata intre doua role, una pentru transformarea miscarii pe axa X, cealalta pentru axa Y. Aceste role sunt de obicei legate de doua discuri cu fante, care permit trecerea luminii.

Mici senzori optici detecteaza miscarea rolelor, urmarind fascicolul de raze infrarosii care trece prin fantele discurilor, pe masura ce acestea se rotesc.

Aceste esantioane de lumina sunt transformate in miscare de-a lungul axelor.

Acest tip de mecanism este denumit mecanism opto-mecanic si este cel mai folosit in prezent (fig. 7.16).

Fig. 8.6

8.10. Interfete de mouse

Conectorul folosit pentru atasarea mouse-ului la sistem depinde de tipul de interfata. Dispozitivele mouse se conecteaza la calculatoare prin intermediul a trei interfete:

• Interfata seriala;
• Port dedicat pentru mouse pe placa de baza;

Interfata seriala. O metoda obisnuita de conectare a unui mouse la un PC mai vechi este reprezentata de interfata seriala standard.

Ca si in cazul altor dispozitive seriale, conectorul de la capatul cablului de mouse este fie cu 9 pini, fie cu 25 de pini, fisa.

Deoarece majoritatea PC-urilor au doua porturi seriale, un mouse serial poate fi conectat fie la COM 1, fie la COM 2. In momentul initializarii, driverul de dispozitiv examineaza porturile pentru a detecta portul la care este conectat mouse-ul.

Deoarece un mouse serial nu se conecteaza direct la sistem, el nu utilizeaza resursele sistemului, care sunt insa utilizate de portul la care este conectat mouse-ul.

Portul de mouse de pe placa de baza (PS/2)

Majoritatea calculatoarelor actuale dispun de un port dedicat incorporat pe placa de baza.

Din punct de vedere hardware, un conector de mouse de pe o placa de baza este identic cu conectorul mini-DIN folosit pentru tastaturile mai noi.

De fapt portul de mouse de pe placa de baza este conectat la controllerul de tastatura de tip 8042 de pe aceeasi placa. Toate calculatoarele PS/2 dispun de conectoare mini-DIN pentru tastatura si mouse.

Conectarea unui mouse la portul de mouse incorporat este cea mai buna modalitate de conectare, deoarece in acest fel nu sacrificam nici unul dintre sloturile de interfata ale sistemului si nici unul dintre porturile seriale, iar performantele nu sunt limitate de circuitele portului serial.  

8. USB

Cea mai noua interfata pentru tastaturile de PC si aproape pentru toate celelalte tipuri de dispozitive periferice este interfata Universal Serial Bus (USB).

Tastaturile USB se conecteaza la PC prin intermediul conectorului universal cu 4 fire folosit de toate dispozitivele USB. Deoarece intr-un singur port USB al PC-uIui putem conecta pana la 127 de dispozitive, aceste tastaturi dispun si de conectoare USB suplimentare, inglobate in carcasa, care le permit sa functioneze pentru celelalte dispozitive ca niste concentratoare. Similar, conectorul USB care face legatura la PC poate avea un conector de trecere. Acesta este un conector USB fisa standard, plus un conector USB priza, astfel incat sa putem conecta un alt dispozitiv folosind acelasi port al calculatorului.

Unele tastaturi USB dispun si de un port de mouse PS/2 standard, astfel incat putem conecta mouse-ul direct in tastatura, nu in calculator.

8.13. Calibrarea mouse-ului

Majoritatea driverelor de mouse contin parametri pe care ii putem regla pentru a modi­fica performantele dispozitivului conform cerintelor. Aceste reglaje nu modifica performantele fizice ale mouse-ului, dar controleaza modul in care sistemul de operare interpreteaza semnalele pe care le primeste de la hardware.

Sistemele de operare Windows dispun de un panou de control al mouse-lui, care furnizeaza interfata pentru ajustarea acestor parametri.

Mouse-ul vertical pastreaza mecanismul de pozitionare cu bila al mouse-ului standard, avand pentru actionarea bilei o maneta care seamana cu un Joystick, si care are in partea superioara un comutator basculant. Apasarea butonului basculant in stanga este echivalent cu un click cu butonul din stanga mouse-ului, iar apasat in dreapta, este echivalent cu un click cu butonul din dreapta al mouse-ului.

Dispozitive de intrare fara fir

Dispozitivele de intrare fara fir (tastatura, mouse) folosesc emitator/receptor cu infrarosii sau unde radio pe distante scurte, fiind conectate la portul serial sau PS/2 standard al calculatorului.

Dispozitivele cu infrarosii au nevoie de vizibilitate directa, spre deosebire de dispozitivele de intrare radio care nu necesita vizibilitate directa, dar sunt mai scumpe.

De obicei, dispozitivele de intrare cu infrarosii combina functiile tastaturii si mouse-ului intr-o singura unitate, cu doua canale pentru mouse si tastatura, care poate fi conectata la porturile PS/2 de tastatura si mouse, sau la un port USB.

Cele mai multe dispozitive radio fara fir lucreaza pe o frecventa apropiata de 27MHz, pentru a reduce la minim interferentele cauzate de diferite dispozitive (cum ar fi telefoanele fara fir). Distanta la care pot lucra dispozitivele fara fir variaza de la 2 la 10m.

Mouse-ul optic fara fir trebuie deplasat cel putin 2,5mm pentru a raspunde si deci are un timp de intarziere mai mare si o precizie mai mica decat mouse-ul optic cu fir, caracteristici importante la executia de operatii grafice sau jocuri.

Emitatorul/receptor atasat la calculator este alimentat de acesta in timp ce dispozitivele de intrare propriu-zise sunt alimentate de la baterie, care are obisnuit o durata de utilizare de 6 luni. Mouse-ul optic fara fir isi poate ajusta senzorii in functie de caracteristicile reflexive ale suprafetei de lucru, modificandu-si intensitatea luminii emise in scopul asigurarii unui consum minim. Pentru a putea comunica, emitatorul si receptorul trebuie sa lucreze pe aceeasi frecventa.

Trackball-ul este un dispozitiv asemanator mouse-ului si este preferat in locul acestuia, datorita faptului ca are o pozitie fixa si deci ocupa mai putin spatiu, realizand cu ajutorul bilei o mai mare libertate de miscare a cursorului pe ecran.

Trackball-urile folosesc un mecanism de pozitionare asemanator cu al mouse-urilor, dar au o bila mult mai mare amplasata in partea superioara sau laterala a carcasei dispozitivului. In timpul utilizarii se misca bila in timp ce carcasa dispozitivului este fixa, miscarea bilei fiind in corespondenta cu miscarea cursorului de pe ecran, la fel ca in cazul mouse-ului. Trackball-urile folosesc aceleasi drivere si conectoare ca si mouse-urile conventionale.

bleaza segmentele mesajului.leaza segmentele mesajului.anta'sosirea si leaga pachetele'ens invers:

(de exemplu, transportul

In cazul acestor dispozitive mana utilizatorului actioneaza direct bila, nu intregul dispozitiv. Firma IBM produce chiar ­un dispozitiv convertibil mouse/trackball, denumit TrackPoint care poate fi utilizat fie ca mouse (partea cu bila este in jos), fie ca trackball (partea cu bila este in sus).

In majoritatea cazurilor, dispozitivele care sunt doar trackball au o bila de dimensiuni mult mai mari decat cea a mouse-ului standard.

In afara de orientare si poate de dimensiunea bilei, un trackball este identic cu mouse-ul in ceea ce priveste modelul, functia de baza si interfata electrica.

Creionul optic este un dispozitiv asemanator unui creion, avand in varf un senzor optic. Ofera posibilitatea desenarii si scrierii direct in calculator, prin intermediul unor monitoare speciale

Functionarea touchpad-ului

Sub stratul superior din cauciuc al unui touchpad se afla doua straturi care au cate un rand de electrozi care nu se intersecteaza, fiind dispusi pe doua directii rectangulare (unul orizontal si celalalt vertical).

Un strat este incarcat cu sarcina pozitiva, iar celalalt cu sarcina negativa, care creeaza un camp electric intre straturi. Potentialul electric al acestui camp (sau capacitatea electrica mutuala) este masurata cu un circuit integrat si este determinata de marimea si forma electrozilor, de materialul izolator dintre straturile de electrozi, de campul electric inconjurator, generat de alte obiecte, inclusiv un deget care se afla in apropierea touchpad-ului si care modifica sarcina electrica in electrozii care se afla in imediata apropiere a varfului degetului.

Capacitatile electrice sunt cel mai mult afectate in centrul degetului, a carui pozitie este determinata de microcontroler si transmisa Windows-ului pentru a pozitiona sageata pe ecran.

Capacitatile electrice sunt masurate de aproximativ 100 de ori pe secunda.

Maneta de indicare (Track Point, Pointing Stick) are un buton de cauciuc siliconic (plasat pe tastatura imediat deasupra literei B, intre literele G si H) cuplat mecanic cu 4 traductori de forta cu marci tensometrice care masoara amplitudinea si directia fortei de apasare, pe doua directii cu ajutorul carora se realizeaza deplasarea cursorului de mouse. Viteza cursorului este determinata de marimea fortei de apasare.

Butoanele principal si secundar ale mouse-ului sunt plasate sub bara de spatiu.

Dispozitivul Track Point permite conectarea simultana si a unui mouse standard, fiind permisa indicarea duala. In acest caz, cursorul de mouse va fi unic si poate fi controlat cu ambele dispozitive consecutiv. In timp ce un dispozitiv comanda cursorul, celalalt este blocat automat pana la finalizarea comenzii.

Dispozitivul Track Point poate fi comandat fara sa luam mainile de pe tastatura si asigura o precizie si un control superior. Track Point IV include un buton suplimentar de derulare si permite apasarea butonului de cauciuc pentru efectuarea selectiilor, ca si cum acesta ar fi butonul din stanga mouse-ului.

Touchscreen

Acest dispozitiv de intrare este un ecran sensibil la atingere. Dispozitivul de conversie a atingerii ecranului in coordonate interpretabile de catre calculator este realizat fie cu un strat senzitiv aplicat deasupra sticlei ecranului, fie prin folosirea unor raze de lumina infrarosie. Perechile de generatoare si receptoare de raze infrarosii sunt in acest caz integrate in rama ecranului, razele fiind intrerupte atunci cand degetul atinge ecranul, computerul afland astfel pozitia exacta a degetului pe ecran.

Aceste dispozitive nu sunt recomandate pentru lucrul uzual cu un computer din cauza timpului de reactie destul de mare si a numarului mic de operatii executabile intr-un anumit timp. Ele sunt insa excelente pentru aplicatii multimedia in locuri publice, deoarece interfata cu utilizatorul este in acelasi timp dispozitiv de iesire.

Tablete grafice

In cazul acestor dispozitive suprafata senzitiva este fixata pe masa si este activata cu ajutorul unui creion special. Tabletele grafice permit executarea de operatii extrem de fine de manevrare si desenare a unor obiecte grafice, fiind de aceea folosite intensiv de graficieni si proiectanti. Unele tablete mai evoluate sunt sensibile si la forta cu care este apasat creionul pe suprafata senzitiva, astfel incat, inpreuna cu un software dedicat, se pot desena contururi cu grosimi diferite in functie de cat de tare este apasat creionul.

Tableta tactila (Touch Pad sau Track Pad) este o tableta cu o suprafata plana, de forma patrata, care are incorporati traductori capacitivi cu ajutorul carora este sesizata pozitia degetului, transformand miscarea degetului in miscari corespunzatoare ale cursorului.

Sub stratul superior din cauciuc al unui touchpad se afla doua straturi care au cate un rand de electrozi care nu se intersecteaza, fiind dispusi pe doua directii rectangulare (unul orizontal si celalalt vertical).

Un strat este incarcat cu sarcina pozitiva, iar celalalt cu sarcina negativa, care creeaza un camp electric intre straturi. Potentialul electric al acestui camp (sau capacitatea electrica mutuala) este masurata cu un circuit integrat si este determinata de marimea si forma electrozilor, de materialul izolator dintre straturile de electrozi, de campul electric inconjurator, generat de alte obiecte, inclusiv un deget care se afla in apropierea touchpad-ului si care modifica sarcina electrica in electrozii care se afla in imediata apropiere a varfului degetului.

Capacitatile electrice sunt cel mai mult afectate in centrul degetului, a carui pozitie este determinata de microcontroler si transmisa Windows-ului pentru a pozitiona sageata pe ecran.

Capacitatile electrice sunt masurate de aproximativ 100 de ori pe secunda.

Tabletele tactile sunt plasate pe tastatura sub bara de spatiu sau in partea dreapta a zonei principale a tastaturii. Tabletele tactile au butoane similare cu ale mouse-ului. Functionarea dispozitivului poate fi imprecisa, in functie de rezistenta si umiditatea pielii si dimensiunea degetului.

Joystick-ul este un dispozitiv asociat de obicei jocurilor. Este ergonomic, special proiectat pentru a oferi comoditate in manevrarea sa cu ajutorul mainii. Datorita tehnologiei avansate utilizate la fabricarea sa, permite miscari compuse.

Joystick-ul trebuie sa determine pozitia manetei in orice moment, cu ajutorul unor senzori de pozitie. Maneta este cuplata la un manson cu pivoti care permit miscarea libera a acesteia in orice pozitie.

Cel mai uzual senzor de pozitie a Joystick-ului este format dintr-un potentiometru si un condensator si este numit pot.

Controlerul Joystick-ului calculeaza pozitia acestuia prin masurarea timpului de incarcare si descarcare a condensatorului, care este determinat de pozitia cursorului potentiometrului (cuplat cu maneta).

Joystick-urile digitale actuale pot avea senzori piezoelectrici sau optici.

Senzorul piezoelectric genereaza o sarcina electrica atunci cand este deformat.

Senzorul de pozitie optic pe scala gri este format dintr-un LED si un dispozitiv CCD (charge coupled device) si foloseste lumina transmisa de LED printr-un film cu transparenta variabila, in curent electric, care este procesat de un convertor analog-digital si transformat in semnal digital.

Joystick-ul cu feedback de forta raspunde la evenimentele dintr-un joc prin comanda motoarelor de actionare ale Joystick-ului pe cele doua axe, cu ajutorul semnalelor create de bucla feedback. Instructiunile de control ale Joystick-ului sunt create in program sub forma de unde, grade diferite de forta reprezentate grafic in functie de timp si stocate intr-un cip de memorie ROM.

Dispozitive de intrare

1)     Comutatoarele cu calota de cauciuc.

2)     Interfata de tastatura.

3)     Mouse-ul optic.

4)     Dispozitive de intrare fara fir.

5)     Trackball-ul.

6)     Joystick-ul.

7)     Touchscreen.

8)     Tableta tactila (Touch Pad sau Track Pad).

9)     Calibrarea mouse-ului si tastaturii.

10)  Sa se realizeze schema mouse-ului opto-mecanic.

Desfasurarea lucrarii

1. Se studiaza schema electrica a unei tastaturi.

2. Se vor descrie cateva metode de identificare prin program a unei taste apasate dintr-o matrice de taste.

3. Se va discuta modul de functionare al interfetei cu tastatura.

4. Se verifica functionarea comenzilor care pot fi transmise interfetei, ca executarea unui autotest si a testului de interfata, citirea porturilor interfetei si resetarea prin program a sistemului.

5. Se modifica rata de repetare a tastelor, transmitand ca parametri diferite valori.