Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Классификация клавиатур

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет»

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Информатика

на тему: «Классификация клавиатур»

Выполнил: студент группы ТБ_з-11 Муриков А.П.

Проверил: Шестакова О.Н.

Чита 2012 г.

Содержание

Введение

В наше время информационного века наличие умения работы на электронных устройствах и компьютерах в частности очень важно. Совершенно очевидно, что компьютер служит для хранения и обработки информации, однако информация не может взяться из неоткуда. Для внесения информации в компьютер или другое электронное устройство вроде коммуникатора, терминала, записной книжки используются различные устройства ввода (Input Devices). К таким устройствам относятся все возможные клавиатуры, мышки, джойстики, микрофоны, устройства чтения компакт дисков и многие другие устройства. Каждому пользователю компьютеров обязательно знакома клавиатура. Клавиатура – основной посредник между человеком и электронной техникой множества разновидностей: от персональных компьютеров до мобильных телефонов.

Это устройство ввода информации от пользователя в компьютер. Клавиатура - это одна из основных частей компьютера. Обычно клавиатура компьютера - это самостоятельный конструктивный блок. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Однако, несмотря на то, что все мы знаем что такое клавиатура, мы чаще всего не задумываемся о том, как она работает. Конечно понятно что «теоретически», при нажатии клавиши происходит замыкание контактов, в результате чего в цепи образуется напряжение, которое передается контроллеру клавиатуры, там обрабатывается и посылается на контроллер материнской платы в виде двоичной команды, где обрабатывается по таблице символов UNICOD, и после этого уже выполняется действие, привязанное на эту команду (в данном случае вывод буквы в программу).

Целью данной работы является изучение принципа работы клавиатуры, классификация, назначение, тенденции развития и применение полученных знаний в повседневной жизни.

Назначение

Клавиатура предназначена для ввода в компьютер текстовой информации (букв, цифр, знаков) и управление его работой, т. е. ее назначение состоит в том, чтобы передавать команды или информацию в компьютер, для дальнейшей ее обработки.

Наиболее распространенным стандартом расположения символьных клавиш является раскладка QWERTY (ЙЦУКЕН), которая при необходимости может быть перепрограммирована на другую раскладку.

Несмотря на почтенный возраст клавиатуры (она использовалась на печатных машинках еще до возникновения компьютеров) и развитие альтернативных, «гуманных» интерфейсов – координатных устройств и технологий распознавания речи, без клавиатуры на компьютере очень сложно работать. Разумной альтернативы клавиатурам пока нет, есть лишь их разнообразные модификации и разновидности, выполняющие одни и те же основные функции и некоторое количество дополнительных – в зависимости от запросов пользователя.

Классификация клавиатур

Компьютерные клавиатуры классифицируются по нескольким признакам:

конструкция клавиатуры;
количество клавиш;
интерфейс для подключения клавиатур к ПК;
тип корпуса клавиатуры.

По своей конструкции клавиатуры делятся на сенсорные и кнопочные.

Сенсорные модели не содержат механических элементов (токопроводящие контакты у этих устройств выполнены в виде двух пластин, разделенных небольшим зазором), за счет чего такие клавиатуры работают бесшумно и весьма долговечны (ведь они защищены от пыли и других внешних воздействий). Эти устройства не имеют клавиш как таковых, поэтому тактильные ощущения пользователя от работы с ними принципиально иные. Широкого распространения сенсорные клавиатуры не получили в связи с необходимостью привыкания.

Большинство пользователей имеют дело с традиционными – кнопочными клавиатурами. Стандартные кнопочные клавиатуры всех видов имеют схожие габариты (приблизительно 450х150х15 мм) и заключены в прямоугольные пластиковые или металлические корпуса разной степени прочности и герметичности. Кнопки на них расположены в определенном порядке, имеют (за исключением наиболее часто используемых) одинаковые размеры и форму, величину хода, а также находятся на одинаковом расстоянии друг от друга (все эти параметры и допустимые вариации их значений регулируются отраслевыми стандартами, в частности ISO 9241-4).

Кнопочные клавиатуры в свою очередь подразделяются на мембранные, полумеханические и механические. В моделях первого типа при нажатии клавиши смыкаются две мембраны. За возврат клавиши отвечает эластичный купол (с шахтой в центре). Для разделения мембран служит промежуточная пленка с отверстиями. Благодаря тому, что контакты находятся на внутренних сторонах пленок, эта конструкция хорошо защищена от пыли и влаги. В максимально герметизированной реализации мембранная клавиатура содержит внутри единый резиновый «коврик» с расположенными под клавишами выступающими куполами. К плюсам мембранных клавиатур можно отнести тихую работу, «мягкость» (легкость нажатия на клавиши), защищенность от внешних воздействий. К недостаткам можно отнести меньшую, по сравнению с другими типами конструкций, долговечность (20–30 млн. нажатий – около года интенсивной эксплуатации). В полумеханических клавиатурах используются более долговечные (50–100 млн. нажатий) металлические контакты, распаянные на печатной плате. В остальном, они не отличаются от мембранных: в исходное состояние клавиши в них также возвращаются с помощью эластичного пластикового купола. В механических клавиатурах кнопка после нажатия возвращается пружиной. Плюсами таких устройств являются долговечность и надежность, а также отсутствие эффекта «усталости» конструкции (в механических клавиатурах сопротивление нажатиям практически не зависит от их количества, чего нельзя сказать о мембранных и полумеханических клавиатурах). Серьезный минус моделей данного типа – достаточно шумная работа.

В зависимости от количества клавиш клавиатуры делятся на:

83-клавишная клавиатура PC и XT;
84-клавишная клавиатура AT;
101-клавишная расширенная клавиатура;
104-клавишная расширенная клавиатура Windows.
мультимедийные клавиатуры

Рассмотрим три последних типа клавиатур, потому что первые два практически не используются.

101-клавишная расширенная клавиатура может быть условно разделена на следующие области: область печатных символов, дополнительная цифровая клавиатура, область управления курсором и экраном, функциональные клавиши.

В 104-клавишная клавиатуре Windows используются три новые клавиши, используемые при работе с Windows.

Мультимедийный клавиатуры, помимо ста четырёх клавиш, снабжаются дополнительными клавишами. Эти клавиши предназначены для упрощённого управления некоторыми функциями (основными или наиболее использованными) компьютера: управление громкостью звука, проигрывателем, сетевыми возможностями компьютера, наиболее популярными программами, управление состоянием окон операционной системы (свернуть, закрыть, перейти к следующему или к предыдущему), управление состоянием компьютера (ждущий режим, спящий режим, выключить компьютер). Многие из этих функций относятся к сфере мультимедиа – отсюда и название.

По способу подключения к ПК клавиатуры бывают проводные и беспроводные.

Для подключения клавиатуры к компьютеру используются два проводных интерфейса. Большинство старых моделей ориентировано на интерфейс PS/2. Соответствующий круглый 6-контактный разъем присутствует на большинстве материнских плат и обычно выведен на заднюю панель системного блока в виде порта из фиолетового пластика. Соединение через порт имеет ряд преимуществ. Например, USB-клавиатуру можно подключать и отключать в «горячем» режиме (выполнение данной операции с клавиатурой стандарта PS/2 может привести к системному сбою или повреждению контроллера на материнской плате).

Беспроводные клавиатуры вместо кабельных интерфейсов для связи с компьютером используют радиоканал. Для соединения с ПК такие устройства комплектуются адаптером, подключаемым к порту USB. В качестве стандарта радиосвязи нередко выступает Bluetooth, но достаточно распространены и решения, в которых применен уникальный фирменный радиоинтерфейс. Модели второго типа имеют более широкий радиус действия – до 60 м. Питаются они либо от встроенного аккумулятора, либо от сменных батарей.

В зависимости от типа корпуса клавиатуры делятся на: традиционные, эргономичные, дизайнерские, лазерные.

Традиционные (стандартные) – обычные AT-клавиатуры.

Конструкции эргономичных клавиатур учитывают естественное положение рук во время набора. Эргономичная клавиатура дает возможность повысить производительность и избежать опасности некоторых хронических заболеваний.

Для особо требовательных к внешнему виду техники пользователей существуют эксклюзивно оформленные модели клавиатур - дизайнерские. Многие компании специализируются на создании необычных клавиатур, но практической пользы в декорировании клавиатур нет.

Единственным осязаемым компонентом лазерной клавиатуры является компактная «коробочка» проектора. Испускаемый ею луч света «рисует» клавиши на поверхности стола, а инфракрасные датчики следят за тем, когда и какую из них «нажимает» пользователь.

Принцип работы

Принцип работы клавиатуры можно рассмотреть с помощью блок-схемы (рис.1).

Рисунок 1 – блок-схема

Следует понимать, что данная блок схема весьма упрощена, и создана в первую очередь для того, чтобы близко понять, как работает клавиатура. Описание работы клавиатуры:

При нажатии на клавишу (или комбинацию клавиш) специальная микросхема, встроенная в клавиатуру. Выдаёт так называемый скан-код
Скан-код поступает в микросхему, выполняющую функцию порта клавиатуры. Данная микросхема находится на основной плате компьютера внутри системного блока.
Порт клавиатуры выдаёт процессору прерывания с фиксированным номером. Для клавиатуры номер прерывания-9.
Получив прерывание, процессор откладывает текущую работу и по номеру прерывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний - это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслуживать прерывание с номером, совпадающим с номером записи.
Определив адрес начала программы, обрабатывающей возникновение прерываний, процессор переходит к её исполнению. Простейшая программа обработки клавиатурного прерывания "защита" в микросхему ПЗУ, но программисты могут "подставить" в место неё свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.
Программа-обработчик прерывания направляет процессор к порту клавиатуры, где он находит скан-код, загружает его в свои регистры, потом под управлением обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.
Далее обработчик прерываний отправляет полученный код символа в небольшую область памяти, известную как буфер клавиатуры, и прекращает свою работу, известив об это процессор.
Процессор прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задачи.
Введённый символ хранится в буфере клавиатуры до тех пор, пока его не заберёт оттуда та программа, для которой он и предназначался, например текстовый редактор или текстовый процессор. Если символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом случае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сигнал и не наблюдаем ввода данных.

Рассмотрим упрощенную принципиальную схему клавиатуры (рис. 2), представленную на рисунке, можно заметить, что все клавиши находятся в узлах матрицы:

Рисунок 2- принципиальная схема клавиатуры

Все горизонтальные линии матрицы подключены через резисторы к источнику питания +5 В. Клавиатурный компьютер имеет два порта - выходной и входной. Входной порт подключен к горизонтальным линиям матрицы (X0-X4), а выходной - к вертикальным (Y0-Y5).

Устанавливая по очереди на каждой из вертикальных линий уровень напряжения, соответствующий логическому 0, клавиатурный компьютер опрашивает состояние горизонтальных линий. Если ни одна клавиша не нажата, уровень напряжения на всех горизонтальных линиях соответствует логической 1 (т.к. все эти линии подключены к источнику питания +5 В через резисторы).

Если оператор нажмет на какую-либо клавишу, то соответствующая вертикальная и горизонтальная линии окажутся замкнутыми. Когда на этой вертикальной линии процессор установит значение логического 0, то уровень напряжения на горизонтальной линии также будет соответствовать логическому 0.

Как только на одной из горизонтальных линий появится уровень логического 0, клавиатурный процессор фиксирует нажатие на клавишу. Он посылает в центральный компьютер запрос на прерывание и номер клавиши в матрице. Аналогичные действия выполняются и тогда, когда оператор отпускает нажатую ранее клавишу.

Номер клавиши, посылаемый клавиатурным процессором, однозначно связан с распайкой клавиатурной матрицы и не зависит напрямую от обозначений, нанесенных на поверхность клавиш. Этот номер называется скан-кодом.

Но программе нужен не порядковый номер нажатой клавиши, а соответствующий обозначению на этой клавише ASCII-код. Этот код не зависит однозначно от скан-кода, т.к. одной и той же клавише могут соответствовать несколько значений ASCII-кода. Это зависит от состояния других клавиш. Например, клавиша с обозначением '1' используется еще и для ввода символа '!' (если она нажата вместе с клавишей SHIFT).

Поэтому все преобразования скан-кода в ASCII-код выполняются программным обеспечением. Как правило, эти преобразования выполняют модули BIOS. Для использования символов кириллицы эти модули расширяются клавиатурными драйверами.

Если нажать на клавишу и не отпускать ее, клавиатура перейдет в режим автоповтора. В этом режиме в центральный компьютер автоматически через некоторый период времени, называемый периодом автоповтора, посылается код нажатой клавиши. Режим автоповтора облегчает ввод с клавиатуры большого количества одинаковых символов.

Следует отметить, что клавиатура содержит внутренний 16-байтовый буфер, через который она осуществляет обмен данными с компьютером.

Новинки и тенденции развития

Самая большая клавиатура была создана из десятков тысяч клавиш от старых клавиатур (22 528 клавиш), нескольких метров ткани, проектора и алюминиевого «дисплея», и находится в музее в Филадельфии.

Самая маленькая клавиатура имеет размеры всего 170x73x15 миллиметров, а весит она 116 грамм. На клавиатуре 56 кнопок.

Заглянув чуть вперед, можно увидеть, сколько еще клавиатуре предстоит пройти, и как она еще будет эволюционировать. В некоторые клавиатуры сейчас встраивают считыватели смарт-карт. Они служат для безопасности, выполняя функцию ключа. Также появились User-to-interface устройства. Кнопок как таковых нет, зато есть десять отверстий, куда надо просовывать пальцы. Пальцами можно двигать в пяти направлениях, таким образом и надо печатать.

Сенсорная клавиатура нового поколения – это уже вовсе не клавиатура. Есть только два сенсора, которые надо одевать на обе руки и печатать по воздуху. Работает эта разработка следующим образом: устройство объединяет сенсорную технологию с искусственной нейронной сетью, с помощью чего приемник точно отслеживает движения пальцев печатающего человека.

Тенденцией развития клавиатур домашних ПК является повышение их эргономических качеств. После выявления профессиональных заболеваний кистей рук («туннельный» синдром лучезапястного сустава) у интенсивно работающих на клавиатуре групп пользователей производители компьютеров стали уделять вопросам усовершенствования клавиатуры существенно большее внимание. Другой тенденцией является оснащение клавиатуры динамиками, манипуляторами, устройствами для считывания пластиковых карт и т. п.

Технические характеристики

Основными техническими характеристиками клавиатуры являются:

производитель (имя производителя клавиатуры)
модель (имя модели клавиатуры)
тип оборудования (иногда тип оборудования, это не только клавиатура, но и дополнительные устройства, например связки клавиатура + мышка, когда речь идет о наборе).
тип клавиатуры (проводная или беспроводная)
габариты
вес
интерфейс
цвет русских и латинских букв, цвет клавиш
совместимость (поддержка ОС)

Как видно из указанных выше технических характеристик, чаще всего в них входит лишь цветовая окраска клавиатуры, её форм фактор, а так же её интерфейс подключения. Во всем остальном же, клавиатуры являются одинаково стандартизованными.

Специальные возможности

По назначению можно выделить следующие два основных типа клавиатур:

клавиатуры общего назначения;
клавиатуры специального назначения, делящиеся в свою очередь на профессиональные, специализированные и клавиатуры, предназначенные для людей со специальными потребностями или ограниченными возможностями.

Подробнее рассмотрим вторую группу клавиатур на примерах.

Пример1. Профессиональная металлическая клавиатура.

Клавиатура предназначена для работы в особо сложных условиях эксплуатации: цеха металлургических, механических, химических производств, оборудование с компьютерным управлением, работающее в агрессивных средах, полевые условия эксплуатации и т.д.

Диапазон рабочих температур от -60°C до + 90°C;

Класс защиты - IP68 (герметичное исполнение);

Интерфейс - USB, PS/2;

Габариты: 470х180х6 мм;

Вес 1,0 кг.

Клавиатура устойчива к истиранию - прочность покрытия равна прочности корунда. Клавиатура выдерживает прямые удары (в том числе в зоны клавиш).

Воздействие широкого спектра агрессивных веществ: органических растворителей, бензиново-масляных смесей, растворов кислот, кратковременный нагрев до 200°C.

Пример 2. Профессиональная игровая клавиатура Steel Series 6Gv2.

Предназначена для игр, отличается отзывчивостью, упругостью, прочностью и ощутимым весом, что можно считать достоинством, ведь благодаря этому и специальным резиновым ножкам клавиатура надежно размещается на столе и не скользит. Также одной из главных особенностей клавиатуры является использование так называемых механических переключателей вместо мембран в конструкции каждой кнопки.

Недостатком является шум от нажатия клавиш.

Интерфейс: USB 2.0, PS/2

Особенности: использование механических переключателей в конструкции клавиш

Длина провода: 1,8 м

Габариты: 450x137x32 мм

Вес: 1,6 кг

Пример 3. Специализированные клавиатуры QN-KC02, QN-KC03, KB23 QC-KB-001, QC-SWKB, QN-KC04.

Используются для первичного, либо повторного вызова клиентов к обслуживанию, для помещения клиентов в список ожидания, для перенаправления клиента к очередной услуге или к другой стойке обслуживания, а также для завершения работы с клиентом. Клавиатуры вызова могут быть как специализированными (QN-KC02, QN-KC03, KB23 QC-KB-001), выполненными в виде отдельных пультовых блоков, так и программными (QC-SWKB и QN-KC04), использующими ОС Windows.

Габариты: 170x105x45мм

Источник питания: =12В 100 мА.

Также существуют клавиатуры, предназначенные для содействия в использовании компьютера людям с ограниченными моторными функциями. Различные типы клавиатур адаптированы к определенным разновидностям ограничений. Клавиатуры для людей с серьезными нарушениями моторных функций - большие клавиатуры. Люди с моторными нарушениями высокой степени нуждаются в клавиатурах с клавишами увеличенного размера (27-20мм), расположенными далеко друг от друга, во избежание нажима нескольких клавиш одновременно. Подобные клавиатуры могут быть использованы для управления компьютером с помощью пальцев ног. Клавиатуры такого типа снабжены, как правило, регулируемой задержкой нажатия клавиши, функцией исключения двойного нажатия, регулирования скорости повторного нажатия.

Клавиатуры для людей с ограниченным радиусом движения - это маленькие клавиатуры, клавиши на которых могут быть расположены радиально и компактно для пользователей с ограниченным радиусом движения. Маленькие клавиатуры производятся различных размеров (20-50% по отношению к обычной), клавиши на них могут иметь повышенную чувствительность.

Пример 4. Клавиатуру для людей с ограниченными возможностями рук

Особенность клавиатуры в том, что у неё металлический верх с отверстиями напротив кнопок, которые отделяют кнопки друг от друга. Отверстия позволяют зафиксировать пальцы в нужном положении, и после этого нажать на кнопку.

Клавиатура достаточно жёсткая, что позволяет при необходимости прижать руки к клавиатуре. При этом не будет нажата ни одна из кнопок. Для нажатия надо вставить палец в нужное отверстие и нажать. Поверхность клавиатуры гладкая, что исключает возможность поранить пальцы. Для удобства при нажатии на нижние ряды кнопок, снизу клавиатуры имеется выступ, на котором можно опираться руками.

Заключение

Подведем итог работы, клавиатура – устройство ввода информации. В основном клавиатура используется для ввода текстовой информации, но многие программы, а также операционная система позволяют использовать клавиатуру для управления за счет применения управляющих комбинаций клавиш. Основной набор клавиш на клавиатуре – стандартный. В зависимости от производителя, целевой операционной системы и типа клавиатуры (подключаемая к компьютеру или встроенная в ноутбук), набор кнопок может несколько различаться.

Основными известными производителями являются Apple, A4Tech, BTC, CBR, Cherry, Defender, Dialog, Genius, G-CUBE, HP, Logitech, Microsoft, Oklick, Razer, Speed-Link, Trust и др.

Если говорить о стоимости клавиатуры, то всё зависит от того, для чего она будет использоваться, также нужно основывать на своих способностях печати и частоте работы с клавиатурой. В нижнем ценовом сегменте есть и классические клавиатуры, и мультимедийные с множеством дополнительных клавиш, и даже эргономические, они отличаются от high-end решений в основном качеством сборки, используемых материалов, и, безусловно, дизайном. Так, стандартную проводную клавиатуру с классической раскладкой (Defender Magellan 920S Silver PS/2) в Забайкальском крае можно купить за 219 рублей, в Москве такую же клавиатуру можно приобрести за 120 рублей. Клавиатура, у которой больший срок службы и лучшее качество, по сравнению с вышеописанной будет стоить в Забайкальском крае от 560 рублей, а в Москве от 499 рублей. Если необходимо много времени проводить за компьютером, много общаться или просто работать, занимаясь набором текстов, то нужно выбирать профессиональную клавиатуру. В Забайкальском крае ее можно купить за 840 рублей, а в Москве за 720. Так же при выборе клавиатуры необходимо учитывать жесткость и высоту клавиш, цвет букв, густоту расположения клавиш и другие индивидуальные требования.

Список использованных источников

http://chelny-city.ru/1150892544-interesnoe-o-klaviaturax-chast-pervaya.html
http://kontrof.ucoz.ru/publ/klaviatura/klaviatura/8-1-0-9
http://osvita.ht.ua/pub/110982.html
http://pts-centre.kiev.ua/Q-manage/key_call.htm
http://savafso.narod.ru/PCPU/14.html
http://ssdd.clan.su/publ/tekhnicheskaja_chast_kompjutera/1/kharakteristika_klaviatur_i_myshek/14-1-0-11
http://torre-o-door.ru/index.php?/blog/more/867/
http://tutorsupport.narod.ru/informatsionnii_razdel/tso/
http://voidby.livejournal.com/18681.html
http://www.chzki.ru/catalog/izd/keyboard/
http://www.compgramotnost.ru/klaviatura-mysh/klaviatura-dlya-kompyutera
http://www.erudition.ru/referat/ref/id.36087_1.html
http://www.lib.csu.ru/DL/bases/prg/frolov/books/bsp/v02/ch2.htm
http://www.pcwork.ru/kak_rabotaet_kompyuternaya_klaviatura.htm
http://znay-i-umey.com/keyboard/31-chto-takoe-klaviatura.html

Классификация клавиатур 📙 Реферат → 🆔 119011