Štandardné vstupné zariadenia

Vstupné zariadenia

• Vstupnými zariadeniami nazývame všetky funkčné jednotky, ktoré slúžia na vstup informácií, ktoré počítač potrebuje na spracovanie.

• Sú to najmä klávesnica, myš, tablet, skener, joystick, touchpad, trackpoint, webkamera, svetelné pero, digitálny papier a pod.

Klávesnica

• Odovzdáva do základnej jednotky informácie o stlačení alebo uvoľnení nejakej klávesy

• Svojím spôsobom je centrom klávesnice vlastne špecializovaný jednočipový mikropočítač, ktorý tieto služby zabezpečuje

• Z klávesnice do základnej jednotky sa teda prenáša kód stlačenej klávesy (resp. uvoľnenej).

Myš• V súčasnosti sa do maximálnej miery v

aplikačnom software obchádza použitie klávesnice a využíva sa hlavne myš

• Robí sa to najčastejšie výberom z ponúk na obrazovke a rýchlym pohybom kurzora po obrazovke

• Existujú rôzne typy myší napr. guličková, optická alebo ultrazvuková myš

• Myši môžu byť pripojené k PC káblom alebo bezdrôtovou technológiou

Trackball• Je vstupné zariadenie podobné

myši.

• Môžeme si ho predstaviť ako obrátenú myš.

• Používateľ odvaľuje guličku umiestnenú v podložke, ktorou riadi kurzor.

• Je vhodný najmä na prácu v grafických štúdiách nakoľko je presnejší ako myš ale nehodí sa tam, kde je treba rýchlo pohybovať kurzorom.

Tablet

• Výzorom mobilnej časti pripomína myš alebo pero a aj komunikácia s programami simuluje myš.

• Tablet sa skladá z troch súčastí : – riadiaceho elektronického

obvodu– plochej snímacej

podložky, – pohyblivého snímacieho

zariadenia,

Skener• Je to zariadenie na snímanie obrazov. Skenery sa vyrábajú

dvojakého typu:

– ručné - menej presné a s menšou rozlišovacou schopnosťou– automatické - presnejšie a s vyššou rozlišovacou schopnosťou

• Nasnímané obrázky je možné ďalej upravovať v grafických editoroch, ukladať v rôznych grafických formátoch pre následné využitie v publikačnej činnosti (DTP).

• Pomocou zvláštneho programového vybavenia (OCR) je možné zosnímať graficky aj text a potom ho rozanalyzovať a prekonvertovať do znakovej formy.  

• V súčasnosti je možné snímať nielen dvojrozmerné predlohy ale aj trojrozmerné objekty

Skenery

Joystick• Joystick alebo tiež pákový krížový ovládač patrí medzi obľúbený

vstupný ovládací prvok najmä u domácich počítačov.

• Jeho obľuba a nasadenie prišli s rozvojom počítačových hier.

• Vychyľovaním páky v príslušnom smere používateľ riadi grafický kurzor na obrazovke.

• Joystick v základe býva doplnený o jedno alebo dve nezávislé potvrdzovacie tlačidlá.

• Podľa základnej konštrukcie, ktorá zisťuje smer vychýlenia riadiacej páky, rozdeľujeme joysticky na : – spínačové – potenciometrové (tzv. padlle)

Touchpad• je vstupné zariadenie,

ktoré sa montuje do notebookov.

• Plocha touchpadu je veľká asi ako plocha kreditnej karty.

• Stačí sa po nej pohybovať prstom a kurzor sleduje jeho pohyb.

• Dvojitým poklopaním na miesto sa vykoná potvrdenie.

Trackpoint• Pri notebookoch

malých rozmerov niet inej cesty, ako využiť možnosť zabudovania TrackPointu (malého joysticku ovládaného prstom) medzi trojicu tlačidiel GHB.

• TrackPoint je veľmi rýchlo prístupný pre tých, ktorí kombinujú písanie všetkými desiatimi s polohovaním myšky.

Klávesnica

Čo je to• Klávesnica slúži ako univerzálne interaktívne

vstupné zariadenie na písanie dát, príkazov, programov, ovládanie kurzoru po obrazovke, pohyb po dokumente a podobne.

• V minulosti mala 101 kláves, ktoré sa v súčasnosti doplnili o niektoré špeciálne klávesy (Win, multimediálne a pod.)

• Klávesnica ako hardwarové zariadenie pozostáva z klávesového poľa (qwerty, qwertz, abcd), kódovacích obvodov a riadiacich obvodov výstupu.

Časti klávesového poľa• Základná alfanumerická sekcia - podobná písaciemu stroju,

obsahuje: • písmená, číslice, špeciálne znaky • modifikačné klávesy:

– dočasné - Shift, Ctr, Alt - používajú sa v kombinácii s inými klávesmi – trvalé - Caps Lock

• riadiace klávesy - Enter, Backspace, Tab

• Numericko - riadiaca sekcia - na pravej strane klávesnice • číslice, desatinná bodka, základné matematické operátory • modifikátor Num Lock

• Sekcia funkčných kláves - F1 až F12 v hornom rade spolu s riadiacim klávesom Esc a troma špec. klávesmi:

• Print Screen • Pause • modifikátor Scroll Lock

• Sekcia riadiacich kláves • pre ovládanie kurzoru - šípky, Page Up, Page Down, Home, End • Insert, Del

Na pravej hornej strane - LED indikátory zapnutia modifikátorov Num Lock,Caps Lock, Scroll Lock.

Klávesové pole

Čo sa stane po stlačení klávesy?

• Mikroprocesor vysiela do maticovej siete riadkov a stĺpcov, ktoré tvoria klávesy, impulzy. V prípade stlačeného klávesu vznikne prerušenie a procesor podľa polohy - riadku a stĺpca klávesy vypočíta kód (Scan Code), ktorý pošle počítaču.

• Operačný systém počítača zvyčajne tento kód použije ako adresu v tabuľke ASCII kódov - napr. klávesový kód písmena A sa zmení z hodnoty 30 na ASCII kód písmena A a to na 65.

• Ďalej sa tento kód použije podľa nastavenia systému - zobrazí sa znak, vykoná funkcia a pod.

Dáta z klávesnice• Okrem kódu klávesy sa odosielajú do počítača aj

informácie o uvoľnení kláves a stlačení alebo uvoľnení riadiacich kláves : Alt (Alternate), Ctrl (Control), Shift, ...

• Kombináciou „obyčajných“ kláves s nimi sa vykonávajú programom definované špecifické funkcie.

• Ak operačný systém zaregistruje stlačenie riadiacej klávesy spolu s inou, upraví ASCII kód pomocou nejakej konštanty(posuv v tabuľke) alebo použitím inej tabuľky.

Elektronické vybavenie klávesnice

• Je jednoduché, aj keď sa vlastne jedná o samostatný počítač. Obsahuje totiž jednočipový mikropočítač, väčšinou Intel 804x, ktorý zaisťuje činnosť klávesnice.

• Čítať dáta z klávesnice sa dá z pohľadu programátora robiť niekoľkými spôsobmi. Kódy stlačených kláves môžeme čítať priamo z portu s adresou 60h. Počítače PC používajú tzv. scan kód.

• Klávesnica vyšle pri stlačení klávesy jej scan kód a pri jej uvoľnení vyšle kód zmenený (zväčšený o 128). Taktiež je možné používať služby BIOSu, ktorý ponúka čítanie z klávesnice niekoľkými spôsobmi, a to rovno v ASCII kódování.

Pripojenie klávesnice• Jednotlivých typov klávesníc

je veľké množstvo.

• Z hľadiska dátovej komunikácie sú rovnaké.

• Nasledujúci popis sa bude týkať klávesnice firmy CHICONY KB-5192 so 102 klávesmi.

• Klávesnica je pripojená pomocou konektora DIN 5P VK. Rozmiestnenie jednotlivých signálov je na obrázku:

13

245

1 CLK (hodiny)2 DATA (dáta)3 RESET4 GND (zem)5 Vcc (napájanie)

Signály a „elektronika“• Signály CLK a DATA slúžia na sériovú synchrónnu

obojsmernú komunikáciu medzi počítačom a klávesnicou.

• Zbernica obidvoch signálov obsahuje v počítači a aj v klávesnici rezistor 10k, pripojený na +5V, a na výstupoch sú tranzistory s otvoreným kolektorom.

• Tento spôsob zamedzuje vzájomnému poškodeniu výstupov pri náhodnej kolízii behom komunikácie.

• Signál RESET slúži na inicializáciu klávesnice. Inicializácia prebieha po zapnutí počítača.

• Klávesnica je napájaná z napätia +5V na pine č.5. Na pine č.4 je signálová a napájacia zem. Úrovne signálov sú kompatibilné s úrovňami obvodov CMOS.

Typy spínačov

• Každá klávesa ovláda spínač ukrytý pod ním spravidla typu mechanického, membránového alebo bezkontaktného magnetického.

• Mikroprocesor ukrytý vo vnútri klávesnice vysiela signály, ktoré sa mu v prípade nestlačenej klávesy vrátia vo forme 0, alebo v prípade stlačenej klávesy ako 1

Kapacitné snímače• Sú najdrahšie ale vydržia najviac, pretože sú

bezkontaktné.

• Pri nestlačenom klávese má priestor medzi klávesom a podložkou konštantnú kapacitu a teda konštantný prietok prúdu

• Pri stlačení klávesu sa priblížia k sebe plôšky klávesu a podložka, čím sa zmení kapacita obvodu

• Túto zmenu zaregistruje mikroprocesor a spracuje ju vyslaním scankódu stlačeného klávesu do PC

Mechanické s gumovými klobúčikmi

• Používajú sa tu malé ohybné gumové klobúčiky s pevným uhlíkovým stredom.

• Keď je stlačený kláves, výstupok na spodku klávesu zatlačí na klobúčik a uhlíkový stred, ktorý uzatvorí elektrický obvod na matici vodičov.

• Po uvoľnení klávesu sa guma postará o to, aby sa klobúčik vrátil do pôvodnej polohy a obvod sa preruší.

• Takéto klávesnice nie sú drahé, majú dobrú odozvu a sú odolné voči korózii, pretože maticu s kontaktmi pokrýva suchá guma.

Mechanické s gumovými klobúčikmi

Mechanické membránové• Namiesto toho, aby každý kláves mal svoj spínač,

membránové klávesnice používajú súvislú membránu, ktorá pokrýva celú plochu klávesnice.

• Vzorka natlačená na membráne uzatvára elektrický obvod, keď stlačíme kláves.

• Niektoré membránové klávesnice používajú hladký povrch, na ktorom sú natlačené znaky, namiesto štandardných (čiapočkových) klávesov.

• Membránové klávesnice nemajú dobrú hmatovú odozvu a bez prídavných mechanických súčastí nevydávajú klikavý zvuk, ktorý niektorí ľudia radi počujú pri písaní.

• Ani tieto klávesnice nie sú drahé.

Mechanické membránové

Mechanické metalické a penové

• Nie sú tak často používané. Metalické kontakty majú jednoduchý pružinový mechanizmus s kovovým prúžkom na spodku klávesu.

• Keď je kláves stlačený, kovový pásik spojí dve časti obvodu, čím ich uzavrie.

• Penový spínač má podobnú funkčnosť ale miesto pružiny sa používa malý kúsok hubovitej špongie, čo má za následok lepšiu hmatovú odozvu.

• Obe technológie majú dobrú hmatovú odozvu, vydávajú „klikavý“ zvuk a sú lacné.

• Problém je v korózii kontaktov, ktoré sú oproti iným použitým technológiám vysoko kazivé.

• Takisto neexistuje žiadna prekážka brániaca prachu alebo tekutinám dostať sa medzi kontakty.

S Hallovou sondou• Klávesy s Hallovou sondou pracujú na princípe vsúvania

magnetu do oblasti Hallovej sondy.

• Hallova sonda registruje zmenu indukčnosti magnetického obvodu, čím sa zmenia je elektrické parametre a mikroprocesor reaguje na stlačenie klávesu vyslaním scan kódu do počítača.

• Nakoľko je princíp tohto typu klávesnice založený na pôsobení magnetického poľa, nie je nutný žiadny kontakt medzi klávesom a maticou , čím sa znižuje riziko poškodenia klávesnice.

• Prípadne vypadnutie magnetu z klávesu je možné jednoducho vyriešiť jeho opätovným pripevnením.

Myš (domáca - počítačová)

Mus musculus mechanicus :-)

Čo je to myš?• Myš patrí medzi základné vstupné zariadenia. Myš je „malá

krabička“, s dvomi alebo tromi tlačidlami.

• Na spodnej strane myši je gumová gulička, ktorá sa pri pohybe myši pohybuje po podložke. Otáčanie guličky je v x-ovom a y-ovom smere snímané a vysielané do počítača.

• Takmer všetky programy využívajú ľavé tlačidlo vo význame <enter> a pravé vo význame <esc> alebo na zobrazenie ponuky.

• Existujú aj rôzne variácie napríklad optická alebo ultrazvuková myš. U optickej myši je gulička nahradená dvojicou svetelného vysielača a prijímača.

Princíp fungovania guličkovej myši

• Hladká gulička(1) sa dotýka povrchu podložky, pohyb prenáša cez dva či tri valčeky(2) vo vnútri myši, ktoré ho konvertujú do digitálnej podoby.

• Presnejšie povedané na oboch koncoch valčeku je pripevnené koliesko(3,4) s množstvom pravidelných zárezov. Po stranách kolieska sú umiestnené LED diódy a snímače (5).

• Otáčajúce sa koliesko prerušuje svetelný kontakt medzi diódou a snímačom. Vzniknutý signál je prevedený čipom na informáciu o pohybe.

• Pri práci dochádza k zanášaniu mechaniky nečistotami, preto ich treba pravidelne čistiť.

Komunikačný protokol 2 tlačítkovej myši

• Táto myš vysiela pri každej zmene polohy alebo stlačení tlačidiel 3 kódy.

• Prvý obsahuje informáciu o stave tlačidiel a smere pohybu.

• Nasledujúce dva obsahujú veľkosť odchýlky osi x a osi y.

• Po inicializácii signálom RTS vyšle myš jeden kód ($CD). Tým je možné rozlíšiť typ pripojenej myši.

Komunikačný protokol 2 tlačítkovej myši

byte  bit  význam 

1. 

0.-1.  smer X (00 ... doprava, 11 ... doľava) 

2.-3.  smer Y (00 ... doprava, 11 ... doľava) 

4.  pravé tlačítko (0 ... OFF, 1 ... ON) 

5.  ľavé tlačítko (0 ... OFF, 1 ... ON) 

6.-7.  vždy 11 

2. 

0.-5.  smer X veľkosť zmeny (-32..31) 

6.  vždy 0 

7.  vždy 1 

3. 

0.-5.  smer Y veľkosť zmeny (-32..31) 

6.  vždy 0 

7.  vždy 1 

Komunikačný protokol 3 tlačítkovej myši

• Táto myš vysiela pri každej zmene polohy alebo stlačení tlačidiel 5 kódov.

• Prvý obsahuje informáciu o stave tlačidiel.

• Ďalšie dva obsahujú veľkosť odchýlky osi x a y a posledné dva obsahujú rýchlosť zmeny súradníc osi x a y.

• Po inicializácii signálom RTS myš nevyšle žiadny kód.

Komunikačný protokol 3 tlačítkovej myši

byte  bit  význam 

1. 

0.  pravé tlačítko (1 ... OFF, 0 ... ON) 

1.  stredné tlačítko (1 ... OFF, 0 ... ON) 

2.  ľavé tlačítko (1 ... OFF, 0 ... ON) 

3.-6.  vždy 0 

7.  vždy 1 

2.  0.-7.  zmena ve smeru X (-128..127) 

3.  0.-7.  zmena ve smeru Y (-128..127) 

4.  0.-7.  rýchlosť zmeny v smere X (-128..127)

5.  0.-7.  rýchlosť zmeny v smere Y (-128..127) 

Optická myš

• Guličku nahradila kamera snímajúca povrch osvetľovaný diódou.

• Každý snímok je privedený k čipu DSP (Digital Signal Processor), ktorý ich porovná a na základe toho určí ktorým smerom sa myš pohla.

• Ich prednosťou je presné snímanie a odolnosť voči zaneseniu nečistotami.

• Nedostatkom môže byť nižšia rýchlosť snímania a schopnosť pracovať na rôznych povrchoch.

Pripojenie cez PS/2 6 pinový konektor (Mini Din)

PS / 2 pin Myš Popis Klávesnica DIN

1 Data Dáta +5V Data 2

2 - - - -

3 GND Zem GND 4

4 VCC +5V napájanie VCC 5

5 CLOCK Hodiny CLOCK 1

6 - Reset Reset 3

2

3

51

4

Pripojenie sériovou linkou

• Pripojenie je realizované pomocou štandardného sériového asynchrónneho rozhrania RS232.

• Používajú sa dva typy konektorov s 9 alebo 25 pinmi.

• Rozmiestnenie jednotlivých signálov je na nasledovnom obrázku.

235

6

2347

2 – RxD 3 – TxD5 – GND 6 - RTS

2 – TxD 3 – RxD4 – RTS 7 - GND

Pripojenie sériovou linkou

• Myš je pripojená k počítaču pomocou troch signálových vodičov a signálovej zemi.

• Napájanie elektroniky myši je zaistené zo signálu TXD, ktorý je v priebehu činnosti myši v log.1 (pre RS232 -12V).

• Signál RTS slúži k inicializácii myši a signál RXD na prenos dát z myši.

• Ak je signál RTS v log.1 (pre RS232 -12V) je myš inicializovaná a pracovať začne až po zmene tejto hodnoty na opačnú.

• Dáta sú vysielané štandardnou rýchlosťou 1200Bd vo formáte 1 start bit, 8 bitov dát a 1 stop bit.

Bezdrôtové myši

• Pôvodne komunikovali infračerveným lúčom, lenže to malo veľkú nevýhodu v podobe potreby priamej viditeľnosti.

• Súčasné myši používajú rádiové spojenie (cordless).

• Novým štandardom sa stal Bluetooth - má dostatočnú rýchlosť i dosah (pri rádiovom je to okolo 2m), naviac má nižšie energetické nároky.