Спеціальні клавіші клавіатури

ВСТУП

Важко сказати, чи існує важливіший і універсальніший пристрій введення інформації в комп'ютер, ніж клавіатура. Можливо, в майбутньому, коли стане можливо спілкуватися з комп'ютером за допомогою міміки і жестів, клавіатура стане менш потрібною. Але сьогодні, коли найпоширеніший засіб введення це все ще текст і символи, клавіатура є незамінною. Вона обов'язково включається в будь-який комплект, адже без неї комп'ютер втрачає велику частину своїх можливостей.

Клавіатура на сучасному етапі розвитку обчислювальної техніки є найбільш універсальним пристроєм введення інформації. Для введення будь – якої інформації (в даному разі інформації про символ) необхідно створити адекватний фізичному електричний сигнал. Такий сигнал можливо створювати за допомогою клавішного пристрою, який є складовою частиною клавіатури. Клавішні пристрої введення інформації призначені для ручного введення алфавітно-цифрових символів з метою їх подальшого перетворення в електричні сигнали.

КЛАВІШІ

Види клавіш

Клавіші, що використовуються в клавіатурах, поділяються на дві групи: контактні та безконтактні.

Контактні клавіші

Контактні клавіші знайшли широке застосування у якості елементів клавіатур. Вони поділяються за видом перемикачів на електромеханічні, герконові, мембранні, гумові.

 

Електромеханічні клавіші відрізняються простотою конструкції, їх основою є контактний перемикач, що забезпечує значну потужність перемикання. В той же час він має явні недоліки: наявність "дребезгу", невисоку частоту перемикання, непостійність електричного опору між контактами, велике зусилля натискання, невеликий термін служби.

Більш надійними є герконові клавіші, в яких комутація здійснюється герметизованими в склі контактами - герконами. Як відомо, герконовий контакт замикається під дією на нього магнітного поля. Тому в склад клавіші вводиться спеціальний кільцевий магніт. Геркон спрацьовує якщо постійний магніт рухається навколо нього при натискуванні клавіші.

 

В герконових клавіатурах використовують геркони типу КЕМ2, КЕМЗ. Така клавіатура відрізняється простотою та великим терміном служби.

Рисунок №5 – Герконова клавіша

 

Мембранні клавіші побудовані на базі плоского перемикача, мають дві пластинки з еластичного матеріалу на які нанесені контакти та провідники. Між пластинками знаходиться тонка ізоляційна прокладка з отвором у зоні контактів. Ця прокладка перешкоджає замиканню контактів у ненатисненому стані. Натискання верхньої пластинки призводить до замикання контактів. Мембранні клавіші компактні та технологічні при виготовленні.

 

Перемикачі на основі провідної гуми (Рисунок 2.3) виготовляються у вигляді силіконових клавіш. Клавіші кріпляться прямо на друковану плату, на якій технологічним шляхом нанесено контакти перемикача та схема їх з'єднання. При натисканні клавіші провідна гума основи клавіші притискається до плати та замикає необхідні контакти.

Рисунок №6 – Мембранна клавіша

Безконтактні клавіші

До безконтактних перемикачів відносяться перемикачі, у яких механічні переміщення клавіш перетворюються у зміну ємності, індуктивності або опору і, в подальшому, у зміну напруги або струму.

В безконтактних перемикачах механічний вплив (наприклад, механічне переміщення) перетворюється в зміну ємності, індуктивності або опору, а потім ця зміна перетворюється в електричний сигнал. Для цього може бути використана конструкція мембранного перемикача, у якому між контактами розміщується зтискуюча ізолююча прокладка, котра не дозволяє контактам замкнутися. Тоді факт натискання клавіші визначається по зміні зазору між контактами та пов'язаною з цим зміною міжконтактної ємності, які реєструються спеціальною чутливою схемою. Відомі конструкції безконтактних перемикачів на основі взаємодії феритового сердечника та магніту, які використовують диференційні трансформатори та ефект Холла.

В теперішній час є достатньо широкий набір клавішних перемикачів, в різній мірі задовільняючих ним вимогам. В зарубіжній практиці, наприклад, достатньо широко використовуються безконтактні перемикачі, засновані на ефекті Холла. Перемикачі цього типу містять перетворювач Холла, який складається з власне генератора Холла, підсилювача, тригера Шмідта та одновібратора (Рисунок 2.4). Площа, яку займає перетворювач Холла в інтегральному виконанні, становить 0,25 кв.см.

При натисканні на клавішу постійний магніт, який закріплений на плунжері, зміщується в напрямку перетворювача Холла. В генераторі Холла, який потрапив у магнітне поле, виробляється е.р.с. Холла. Напруга подається на вхід підсилювача, а далі аналоговий сигнал у тригері перетворюється в дискретний. Одновібратор з сигналу, що знімається з плеча тригера, формує одноразовий імпульс. Перевагою цього перемикача є відсутність "дребезгу", висока надійність, довговічність та малі габарити. Недоліком є постійна потреба в електроживленні та порівняно висока вартість.

 

Рисунок №7 – Безконтактний перемикач, заснований на ефекті Холла

а) генератор Хола; б) структурна схема перетворювача Хола

Ефект Холла

Ефект Холла — явище виникнення поперечної різниці потенціалів (званою також Холлівською напругою) при переміщенні провідника з постійним струмом в магнітному полі. Відкритий Е. Холлом в 1879 році в тонких пластинках золота.

Ємнісні клавіатури, що забезпечують найвищі показники надійності при порівняно низькій вартості та високій технологічності займають провідне положення на ринку клавіатур. Структура ємнісної клавіатури відображена на рисунку №8. При натисканні на клавішу зв'язок між пластинами ємнісної клавіатури різко збільшується, що легко визначити, пропускаючи по ланцюгу імпульсний сигнал. Проблема перешкодостійкості одна з найсуттєвіших для ємнісних клавіатур. Ця проблема вирішується в трьох напрямках: збільшення відношення сигнал/перешкода; введення адаптивного порогу спрацьовування; використання алгоритмічних методів відсіву перешкод.

Рисунок №8 – Структурна схема ємнісної клавіатури

Позначення на рисунку: М – матриця ємнісних перемикачів, АК –аналоговий комутатор, ДШ – дешифратор, Г – генератор прямокутних імпульсів, Ф – формувач імпульсу опитування, ЛЧ – двійковий лічильник, ПВЗ – пристрій вибірки та зберігання, К – компаратор, О1,О2 – одновібратори, РГ – регістр, ПІ – послідовний інтерфейс.

Сканування матриці перемикача здійснюється аналогічно клавіатурі з електромеханічними перемикачами. Для кожної з вибраних ємнісних клавіш формувач генерує імпульс опитування, що призводить до появи позитивного та негативного сплеску напруги. Для натиснутої клавіші такий сплеск буде в декілька раз вищий, ніж для ненатиснутої. Для формування адаптивного порогу (під кожний ємнісний перемикач) рівень напруги безпосередньо перед сплеском запам'ятовується на ПВЗ. Перевищення сплеску над порогом свідчить про те, що клавішу натиснуто. Реєстрація натискання фіксується, як по позитивному перемиканню схеми фіксації (ПВЗ1, К1, О1), так і по негативному (ПВЗ2, К2, О2), що дає можливість ігнорувати імпульсну перешкоду. Збіг сигналів О1 та О2 формує сигнал запису коду вибраної клавіші в регістр. Принцип дії клавіші ілюструє рисунок №9.

 

 

Рисунок №9 – Принцип дії ємнісного перемикача.

Оптоелектронні клавіатури, не маючи електричного контакту, за своєю надійністю не поступаються ємнісним, але за стійкістю до дії перешкод значно їх перевищують. Завдяки цьому вони незамінні там, де існує високий рівень перешкод, наприклад, електромагнітне поле, радіаційне випромінювання та інше.

 

Звичайно, оптоелектронні клавіатури містять в собі лінійки світловипромінювачів та фотоприймачів, отже промені, які їх з'єднують, утворюють матрицю. У вузлах матриць розміщені елементи перемикання так, що при натисканні клавіші вони перекривають випромінювання по рядках та стовпчиках матриці. Контролер клавіатури реєструє перекриття світлових променів та виробляє код відповідно знакомісцю клавіші. Оскільки швидкодія не є першочерговим фактором в людинно-машиннім інтерфейсі, то з метою зменшення апаратних витрат використовують послідовне сканування оптоелектронних каналів. В останній час починають поширюватись модульні оптронні клавішні перемикачі та клавіатури з світловим кодуванням.

На рисунку №10 зображена конструкція фотоелектричного клавішного перемикача. Кодування за допомогою клавіатури, побудованої на базі цих перемикачів, здійснюється шляхом переривання світлового потоку при натисканні клавіші. Пристрій складається з матричної панелі (МП), кодуючої маски (KM), зв'язаної з клавішами, джерела світла та фотоприймачів. Джерело світла та фотоприймач встановлені на протилежних стінках корпусу.

 

Рисунок №10 – Конструкція фотоелектричної клавіатури

МП та KM розмішують між ними таким чином, щоб забезпечувалась співосність відповідних отворів в МП та KM. Отвори в МП модулюють промені світла, що падають на фотоприймачі. При натисканні на клавішу між МП вводиться кодуюча маска, яка пропускає світловий потік, необхідний для одержання відповідної кодової комбінації.

Можна вважати, що при досягненні більш високої якості світлодіодів (мінімальний розкид по яскравості) оптронні клавіатури та модульні оптрони і перемикачі зможуть успішно конкурувати з перемикачами, що використовують ефект Холла.

 

Сенсорні перемикачі не мають рухомих механічних елементів. Процес вмикання (перемикання) викликається лише дотиком пальців оператора до клавіатури. Робота на сенсорній клавіатурі вимагає певних навиків, оскільки клавіші нерухомі або малорухомі, а "зворотний зв'язок" з оператором замикається через фіксатор інформації, що вводиться.

Перетворення електричного сигналу від тієї чи іншої клавіші в двійковий код (відповідно кодовій таблиці) здійснює шифратор. Шифратори можуть виконуватись на контактній або безконтактній основі, отже останні - на інтегральних елементах - отримали переважний розвиток.

Для узгодження клавіатури з мікропроцесором зазвичай використовуються БІС програмованих мікроконтролерів або мікропроцесорів клавіатури. В перших розробках персональних комп’ютерів використовувались контролери, які мали клавіатурну та дисплейну частини. Прикладом такого контролера є програмований контролер клавіатури й індикації (ПККІ) КР580ВВ79, структурна схема якого наведена на рисунку №11.

Буфер даних (БД) служить для узгодження із шиною даних DB7— DB0 локальної магістралі мікропроцесора. Блок керування введенням-виведенням (БКВВ) керує прийманням і видачею керуючої інформації і даних від МП. На входи RD (читання) і WR (запис) подаються керуючі сигнали шини керування локальної магістралі МП. Вхід СD зазвичай з'єднується з молодшим розрядом адресної шини і служить для поділу керуючої інформації і даних. Вхід СS (вибір мікросхеми) з'єднується з дешифратором адреси, що визначає розташування ПККІ в адресному просторі МП.

Буфер клавіатури, що містить схему захисту від дребезгу контактів, приймає по лініях RET0—RET7 код позицій клавіш і запам'ятовує його в стеці клавіатури на 8 байт із механізмом ПРО. Схема аналізу стека (САС)

Рисунок №11 – Структура контролера клавіатури типу КР 580ВВ79

виробляє сигнал переривання на виході INT, якщо черга не порожня. Вхід V/STB використовується для подачі керуючого сигналу при скануванні або стробуванні в режимі введення по стробу. На вхід SН подається сигнал зсуву, який використовується для сканування клавіатури. Лічильник сканування з виходами S0—S3 призначений для сканування стану або клавіш дисплея.

Оперативний ЗП зберігає інформацію про натиснуті клавіші, яка відображується на дисплеї. Регістр адреси містить адресу даних, які записуються або зчитуються МП. Регістри відображення зберігають дані, що відображуються на виходах DISPA (0 - 3) і DISB (0 - 3). Схема керування і синхронізації (СКС) здійснює керування роботою мікросхеми. На вхід CLK надходять синхроімпульси, на вхід CLR.- сигнал скидання. На виході BD виробляється сигнал гасіння відображення.

ПРИЗНАЧЕННЯ КЛАВІШ

Клавіатурні еквіваленти

· F2 - Перейменувати

· F3 - Знайти

· CTRL+C - Скопіювати

· CTRL+X - Вирізати

· CTRL+V - Вставити

· SHIFT+DELETE - Видалити, не поміщаючи в корзину

· ALT+ENTER – Властивості

· CTRL+подвійне клацання - Відкрити альтернативне контекстне меню

· CTRL+ESC - Викликати властивості Панелі завдань

· F4 - Відкрити список всіх тек і дисків

· F5 – Відновити, Завершення роботи, Клавіатурні еквіваленти

· F6 - Перейти з одного вікна провідника Windows в інше

· CTRL+Z - Відмінити

· CTRL+A - Виділити все

· BACKSPACE - Перейти до теки верхнього рівня

· CTRL+TAB - Перейти з однієї вкладки в іншу

· F4 - Відкрити список тек

· F1 - Довідка

· F10 - Перейти до меню

· SHIFT+F10 - Викликати контекстне меню виділеного об'єкту

· CTRL+ESC - Відкрити головне меню

· CTRL+ESC - Натиснути на кнопку Пуск

· ALT+TAB - Перейти з одного запущеного додатку в інше

· Alt+M - Звернути всі вікна

· Win+R - Відкрити вікно Запуск програми

· Win+M - Звернути всі відкриті вікна

· Win+F1 - Викликати довідкову систему Windows 98

· Win+E - Викликати Провідник Windows

· Win+F - Знайти файл і теку

· CTRL+Win+F - Знайти комп'ютер

· Win+Tab - Перехід між додатками Панелі завдань

· Win+Break - Викликати властивості системи

Назва деяких символів

/ - коса лінія (слеш);

‘ - апостроф;

& - амперсенд;

$ - долар;

~ - тильда;

@ - комерційне ‘ет’ (або жаба);

() - ‘відкрита’ ‘закрита’ дужка;

[ ] - ‘відкрита’ ‘закрита’ квадратна дужка;

{} - ‘відкрита’ ‘закрита’ фігурна дужка

< > - знак ‘менше’ ‘більше’;

_ - підкреслення;

\ - зворотня коса лінія (бекслеш);

# - грати;

“ - лапки;

^ - кришка;

* -зірочка;

Індикатори режимів

У правому верхньому кутку 101-клавішної клавіатури знаходяться індикатори режиму блокування цифр (Num Lock), режиму прописних букв (Caps Lock), і режиму блокування прокрутки (Scroll Lock). Вони спалахують при включенні відповідних режимів, а при виключенні цих режимів гаснуть.

Особливі комбінації клавіш

Є комбінації клавіш, що обробляються спеціальним чином:

Ctrl+Alt+Del – (одночасне натиснення) перезавантаження DOS, завершення поточної програми в Windows (подвійне натиснення цих клавіш викликає перезавантаження Windows)

PrtScr (або Shift PrtScr) – друк на принтері копії вмісту екрану в DOS, приміщення образу екрану або поточного вікна в буфер обміну (Clipboard) Windows.

Редактори текстів

Наприклад: World Perfeckt; Microsoft World; WorldStar; Xiwrite, LEXICON

Призначення:

· перегляд і перенесення тексту

· автоматичне форматування абзаців

· перенесення фрагментів

· друк різними шрифтами

· одночасне редагування декількох документів

· перевірка правильності написання

РОБОТА З КЛАВІАТУРОЮ

Що може бути простіше і наочніше, ніж робота з клавіатурою? З натисненням клавіші код відповідного символу переноситься в машину. Натиснення однієї або деяких їх певних комбінацій в оперативну пам'ять передається один або два байти інформації. Для зіставлення кожного символу клавіатури з певним байтом, використовуються спеціальна таблиця кодів ASCII (American Standart Code for Information Interchange) – американський стандарт кодів для обміну інформацією, що використовується на більшості комп'ютерів. У таблиці кодування визначена взаємна відповідність числових кодів і зображень символів на екрані монітора. Цікаво, що навіть якщо назва клавіш на клавіатурі однакова, то код їх все ж таки різний, тобто по суті це абсолютно різні клавіші. Ця властивість використовується при написанні спеціальних програм, що визначають реакцію процесора на натиснення певної клавіші на клавіатурі.

Клавіатура після натиснення клавіші посилає процесору сигнал переривання, примушує процесор припинити свою роботу і включити програму обробки переривання клавіатури. При цьому вона в своїй власній спеціальній пам'яті запам'ятовує, яка клавіша була натиснута. Зазвичай в пам'яті клавіатури може зберігатися до 20 кодів натиснутих клавіш, якщо процесор не встигає відповісти на переривання. Ця інформація зникає пам'яті клавіатури після передачі коду натиснутої клавіші процесору.

Також окрім натиснення клавіатура відзначає і відпуск кожної клавіші, посилаючи процесору сигнал переривання з відповідним кодом. Виходить, що комп'ютер “знає “, чи відпущена клавішу або її ще тримають. Ця властивість використовується при переході в інший регістр; крім цього, якщо клавіша натиснута довше певного часу (звичайна близько половини секунди) то генеруються повторні коди її натиснення. Введення символів з клавіатури здійснюється в тій точці екрану, де розташований курсор. Він являє собою або прямокутник, або контрастну риску завдовжки в один символ.

На звичайній 101-клавішній клавіатурі в лівому нижньому великому блоці клавіш білим кольором виділені так звані алфавітно-цифрові клавіші. При натисненні на них в комп'ютер вводитися алфавітно-цифровий символ. Який – залежить від розкладки (російська або латинська), а так само від натиснення клавіші SHIFT. SHIFT означає ''зсув''. Назва походить від друкарських машинок, на яких для введення заголовних букв потрібно було зрушити (зазвичай підняти вгору) друкуючий вузол.

Клавіша ПРОБІЛ (SPACE) - найбільша клавіша (як і на машинці, що пише), розташована під блоком алфавітно-цифрових клавіш, застосовується для введення порожнього символу (пробіла).

 

РОБОТА КЛАВІАТУРИ

Клавіатура персонального IBM сумісного комп'ютера містить контролер клавіатури (наприклад мікросхему типу Intel 8048), який зменшує навантаження на центральний процесор ПК. Основна діяльність контролера полягає в стеженні за клавішами і видачі повідомлень ROM-BIOS при натисканні і відпусканні клавіш чи їх комбінацій. Якщо будь-яка клавіша залишається натиснутою більш як на пів секунди, контролер надсилає сигнали через задані інтервали часу. Контролер І8048 має також деякі можливості з діагностування та виявлення помилок, а додатково у буфері контролера може зберігатися інформація про натискання до 20 клавіш, які не зміг прийняти центральний процесор, що у реальному часі буває рідко. Щораз при натисканні чи відпусканні однієї з клавіш схеми клавіатури генерують однобайтове число, яке називається скан-кодом, що однозначно ідентифікує положення клавіші на матриці поля клавіатури. Клавіатура видає різні скен-коди при натисканні і відпусканні клавіші. При натисканні клавіші байт скан-кода містить число в діапазоні від 1 до 83, якщо клавіатура стандартна і містить у конкретному випадку 83 клавіші. При відпусканні клавіші клавіатура генерує скан-код, число якого на 128 більше, ніж скен-код при натисканні клавіші, встановлюючи одиницю в старший (сьомий) розряд скан-кода. Наприклад, коли ми натискаємо клавішу Z, у вказаному стандарті клавіатура генерує скан-код 44, а при відпусканні цієї клавіші клавіатура генерує скан-код 172 (44+128). Діаграма на рисунку 2.9 показує клавіші стандартної клавіатури і відповідні їм скан-коди.

Таблиця №2 Скан-коди стандартної клавіатури

Клавіша	Скен-коди
<ESC>
<F1>	ЗВ
<F2>	ЗС
<F3>	3D
<F4>	ЗЕ
<F5>	3F
<F6>
<F7>
<F8>
<F9>
<F10>
<F11>
<F12>
<TAB>	0F
< CapsLock >	ЗА
< Shift > лівий	2А
< Ctrl > лівий	ID
<Alt>
< Space >
< Alt Gr >	Е038
< Backspace >	0Е
< Enter >	1С
< Shift > правий
< Ctrl > правий	Е010
<Ins>
< Home >
<Page Up >
<Ве1>
<End>	4Р
< Page Down>
↑
←	4В
↓
→	4В

 

При введенні інформації, клавіатура не знає значення клавіші, що натискається, вона просто звітує про ті дії, що відбуваються. Переклад дії натискання клавіші у значущу інформацію, яка використовується програмами — це робота підпрограм ROM-BIOS, що обслуговують клавіатуру. Як ми побачимо, клавіатура зв'язується з ROM-BIOS за допомогою портів і переривань.

Програми, що обслуговують клавіатуру, керують даними, що надходять із клавіатури, і змінюють їх будь-яким способом, який ми покажемо. Звичайно цим програмам передаються команди, які називаються макросами клавіатури, що повідомляють їм, на натискання яких клавіш звертати увагу і які при цьому робити зміни. Зміни можуть складатися з придушення натискань клавіш (тобто начебто нічого не відбулося), заміни одних клавіш іншими чи заміни одного натискання клавіші довгою серією натискань. Найбільш розповсюджене використання

макросів - це скорочення фраз, що вводяться найбільш часто; наприклад, ми можемо дати команду перетворювати комбінацію клавіш, таку як Alt-S, у вітання, що ми використовуємо у своїй кореспонденції, таке як "Щиро Ваш". Ви можете також використовувати клавіші клавіатури для скорочення програмних команд таким чином, що трьох або чотирьох символьні команди можна буде вводити одним натисканням клавіші. Подібні програми працюють, використовуючи комбінацію можливостей двох спеціальних функцій: одна з них є частиною DOS, а друга - частиною ROM-BIOS.

Функція DOS дозволяє програмі залишатися резидентною у пам'яті комп'ютера, непомітно керуючи його операціями, у той час як звичайне керування передається іншим програмам, таким, наприклад, як програма підготовки текстів. Можливості ROM-BIOS дозволяють перехопити потік інформації від клавіатури, так що до того, як інформація потрапить у яку-небудь програму, вона може бути переглянута і змінена.

Щоразу, коли натискається або відпускається яка-небудь клавіша на клавіатурі, про цю дію повідомляє ROM-BIOS за допомогою переривання 9, переривання від клавіатури. Переривання 9 викликає підпрограму обробки переривання, що відповідає на це читання з порту 96 (16-рична адреса 60), щоб визначити, яка клавіша була натиснута або відпущена. Потім очікуваний скен-код повертається і підпрограми, що обслуговують клавіатуру, переводять його в 2-байтний код. Молодший байт цього коду містить звичайно код ASCII клавіші, а старший байт — скан-код клавіатури. Спеціальні клавіші, такі як функціональні клавіші і клавіші додаткової цифрової клавіатури, мають у молодшому байті нуль, а в старшому — скан-код.

Потім підпрограми ROM-BIOS розміщують відтрансльований код у чергу, що знаходиться в молодших адресах пам'яті, з 0000 04IE. Ці коди знаходяться тут доти, поки не будуть запитані програмою, що очікує введення з клавіатури.

 

Розкладки клавіатури, мови.

Ро́зкла́дка клавіату́ри — це схема відповідності клавіш на клавіатурі комп'ютера, друкарської машинки або іншого пристрою, що вживається для вводу текстової інформації. Існує велика кількість розкладок для різноманітних моделей клавіатур, різних мов та операційних систем.

Варіанти української розкладки можна поділити на два різновиди:

1. альтернативні розкладки;

2. розкладки, побудовані на основі типової.

Деякі альтернативні розкладки:

• «Друкарська машинка» — розташовує символи, як на друкарських машинках з українською абеткою
• РСТУ 2019-91 — республіканський стандарт 1991 року
• Фонетичнa^[2] — розташовує українські символи на латинських символах за транскрипційним принципом (напр., українська А на латинській А, Р на R, Й на J…)

Розкладка для української мови, що постачається разом з ОС Windows. У наш час є найрозповсюдженішою українською розкладкою.

Особливості:

• відсутність апострофа;
• наявність російської літери Ё;
• літера Ґ розміщена на клавіші, відсутній на більшості клавіатур, також для неї використовується клавішна комбінація AltGr+Г.

Проблема апострофа є найсуттєвішим недоліком цієї розкладки. Для вводу цього обов'язкового символа доводиться перемикатись на англійську розкладку або використовувати його код (Alt+39). Інколи замість апострофа вводять лапки чи пропускають його взагалі, що є помилкою. Незручне «приховане» розміщення літери Ґ стало приводом для розповсюдженої думки, ніби ця літера також відсутня у стандартній розкладці, що, однак, не відповідає дійсності.

Недоліки стандартної української розкладки стали причиною активного розповсюдження модифікованих розкладок клавіатури. Здебільшого на місці непотрібної літери Ё розміщувався апостроф, також у деяких випадках літера Ґ розміщувалась у «видимій» області клавіатури.

Модифікації типової розкладки. Ці розкладки, як правило, додають до типового набору символів інші широковживані символи, наприклад, типографські лапки, м'який переніс, символ гривні, наголос тощо. Оскільки вмістити всі потенційно вживані символи на одну розкладку не є практичним, як правило ці розкладки є спеціалізованими, наприклад, для типографії, або для набору старослов'янських текстів тощо

Strange Ukrainian

Популярна модифікована розкладка для української мови, що виправляє проблему апострофа, а також дозволяє набирати текст російською та іншими слов'янськими мовами, які використовують кириличну графіку. Також розкладка містить велику кількість додаткових символів (зокрема, знак наголосу, додаткові знаки пунктуації, спецсимволи з англійської розкладки).

Функціонування клавіатури

Клавіатура складається з набору перемикачів, об'єднаних в матрицю. При натисканні клавіші процесор, встановлений в клавіатурі визначає координати натисненої клавіші в матриці. Крім того процесор визначає тривалість натискання на клавішу і може обробити навіть натискання декількох клавіш. В клавіатурі встановлено буфер ємністю 16 байт, в який заносяться дані при надто швидкому натисканні клавіш або при одночасному натисканні декількох клавіш. Далі ці дані у відповідній послідовності передаються в систему. Зв'язок із системним блоком відбувається через послідовний канал, по якому дані передаються по 11 біт, при чому вісім з них - власне дані, а інші - синхронізуючі та управляючі. В комп'ютерах типу АТ послідовний інтерфейс клавіатури підключено до спеціального контролера клавіатури на системній платі. В якості такого контролера використовується мікросхема 8042 універсального інтерфейсу периферійних пристроїв (Universal Peripheral Interface - UPI). В деяких комп'ютерах використовують мікросхеми 8041 і 8741, що відрізняються лише ємністю пам'яті.

В системах АТ мікроконтролер, встановлений в клавіатурі (типу 8048), пересилає дані в контролер клавіатури (типа 8042) на системній платі; можлива також передача даних в зворотньому напрямку. Коли контролер на системній платі приймає дані від клавіатури - він видає запит по IRQ 1 і передає дані головному процесору через порт введення/виведення з адресою 60h (як і в РС/ХТ). Контролер клавіатури грає роль посередника між головним процесором та клавіатурою, він також може перетворювати скан-коди та виконувати деякі інші функції. Дані можуть передаватися контролеру через той самий порт, після чого він пересилає їх в клавіатуру.

Для того, щоб передати команди або перевірити стан контролера клавіатури, на системній платі - використовують порт 64h. Передача команд звичайно супроводжується передачею даних в одному з напрямків через порт 60h.

СИСТЕМНА ПЛАТА

Центральний процесор

Контролер клавіатури 8042 (8742,8041,8741)

Буфер

Порти введення/виведення

60h

64h

КЛАВІАТУРА

Процесор 8048 (8049,6805)

Буфер

11 біт

Дані

IRQ1

Команди

Рис 1.1 Функціональна схема клавіатури

Так як клавіш у клавіатури багато, а кількість виводів у мікросхеми контролера клавіатури обмежена, то всі контакти об'єднуються в матрицю, яка послідовно сканується - натиснута клавіша чи ні. Зауважимо, що для використання в якості контролера клавіатури різними виробниками випускається велика кількість мікросхем, які працюють за одним і тим же алгоритмом.

На рис видно, що інформаційні лінії Р10-Р25 і D0-D7 утворюють клавіатурну матрицю, у вузлах якої знаходяться контакти клавіш. Контролер клавіатури постійно перевіряє стан інформаційних ліній. При замиканні будь-якого контакту виробляється код клавіші, який передається в комп'ютер. Для синхронізації всіх подій використовується кварцовий резонатор XTAL.

Живлення +5 В контролер клавіатури отримує від системної плати комп'ютера, де може бути встановлений плавкий запобіжник для захисту від перевантаження.

Для прийому та передачі даних між клавіатурою і комп'ютером використовуються лінії DATA і CLOCK.

Зверніть увагу, що лінія RESET (перезавантаження комп'ютера) не підключена до інтерфейсного кабелю клавіатури. В даний час ця лінія вважається резервом інтерфейсу клавіатури.

Схемна реалізація функціонування клавіатури

ВИДИ КЛАВІАТУР

КОДУЮЧІ КЛАВІАТУРИ

До кодуючих клавіатур відносяться окремі або вбудовані клавіатури комп'ютерів або терміналів. Характер взаємодії процесора або мікроконтролера з таким типом клавіатури визначається типом зв'язного інтерфейсу, протоколом обміну, типом таблиці скан-кодів і системою команд. Як інтерфейс можуть використовуватися як асинхронні, так і синхронні послідовні шини, такі як РS/2, КS-232, 1²С, АDВ™(Арр1е Desktop Bus), а також шина USB. Ці шини можуть використовуватися і для інтерфейсу з іншими периферійними пристроями введення/виводу, такими як миша, що кодує планшет або джойстик. Шини РS/2, КS-232 призначені для з'єднання типу крапка-крапка, тобто тільки один пристрій (клавіатура, миша або що кодує планшет) можуть підключатися до одного роз'єму інтерфейсу. Інтерфейси І²С і КS-232 достатньо часто використовуються в спеціалізованих або замовлених клавіатурах. КS-232, наприклад, використовувався раніше в клавіатурах ПК типу ДВК.

Шини І²С, АDВ™(Арр1е Desktop Bus) і USB можуть підтримувати декілька пристроїв. Шина АDВ™, як можна здогадатися, використовується в основному з комп'ютерами Macintosh. Протокол цієї послідовної асинхронної шини нагадує однопровідний протокол фірми Dallas Semiconductor і є достатньо повільний. Новітні моделі ноутбуків фірми Арр1е - PowerBook (починаючи з випущеного в 1999 р. Bronze G3) принесли своїм володарям певні сюрпризи. У них, наприклад, вже був відсутній порт Арр1е Desktop Bus (АDВ). Аррlе замінила цю застарілу повільну шину портом Аррlе Desktop Bus (USB). Поки що рідко можна зустріти і клавіатури з інтерфейсом USB унаслідок їх більшої вартості в порівнянні з АТ клавіатурою із звичайним РS/2 інтерфейсом. Отже можна зробити висновок, що найвідомішим і поширенішим типом клавіатури кодуючого типу являється клавіатура ІВМ АТ з інтерфейсом РS/2.

Структура клавіатури

Рисунок №4 – Структура клавіатури

 

В структурі використано наступні абревіатури: ДШ - дешифратор, МПС - мультиплексор сигналів вибору клавіші; G - генератор тактових імпульсів, ЛЧ - лічильник імпульсів, ПД – протидребезгова схема, RG – регістр, МП - мікропроцесор, П - пам'ять, ІНТ – інтерфейс.

Схема працює в наступному порядку: лічильник ЛЧ, молодші розряди якого підключені до дешифратора ДШ, а старші до цифрового мультиплексора М, під впливом генератора Г за допомогою дешифратора вибирає сигнал логічного “О” на стовпцях матриці К. В цей час мультиплексор МПС під управлінням старших розрядів лічильника ЛЧ вибирає для опитування рядки матриці К. Якщо один з комутаційних елементів матриці К знаходиться в замкненому положенні, то при виборі відповідного стовпця, логічний “О” з виходу дешифратора ДШ з’являється на виході мультиплексора МПС та видає запис коду відповідного замкненого елемента в регістр RG. Після перетворення коду в стандартну форму послідовний інтерфейс передає його в процесор. Протидребезгова схема ПД частіше всього є одно вібратором з повторним запуском.

Клавіатура має модульну конструкцію і є частиною робочого місця оператора, яке повинно відповідати ряду ергономічних вимог. Клавіатура повинна розташовуватись під кутом біля 15 градусів до горизонтальної площини в доступній для оператора зоні та мати клавіші з вільним ходом 4 - 7мм, зусиллям натиску 0,9Н.

Ергономічні клавіатури

Ергономічні клавіатури - це клавіатури поділені на дві частини, зазвичай зігнуті. Це зроблено для зручності друку.. Річ у тому, що основи друку усліпу - ділення клавіатури на дві частини, лівою частиною управляє ліва рука, правою - права. Саме на такі частини поділені ці клавіатури.

Ігрові клавіатури

Ігрові клавіатури - ці клавіатури вибирають геймери. У них яскраво виділені ті кнопки, які використовуються в більшості ігор. Зазвичай у таких клавіатур кнопки гумові і трохи тугіше натискаються. Для тривалого друку такі клавіатури погано підійдуть. Але є і альтернативні варіанти.

Бездротові клавіатури

Бездротова клавіатура з'єднується з комп'ютером через bluetooth або спеціальний радіопорт. Приймач зазвичай вставляють в USB вихід. Працює вона за рахунок акумуляторів, які потрібно заряджати. Поки акумулятор заряджає - клавіатура не працює.

Гнучка клавіатура

Гнучку клавіатуру можна змотати в трубку покласти в кишеню і узяти з собою на роботу. Вона повністю герметична, але незручна, кнопки натискаються туго і не з першого разу, дорога.

Сенсорні клавіатури

Така клавіатура є суцільною сенсорною поверхнею.

Проекційна клавіатура

Проекційна клавіатура – різновид віртуальної клавіатури, що являє собою оптичну проекцію клавіатури на яку-небудь поверхню, на якій і відбувається дотикання до віртуальних клавіш. Клавіатура відстежує рухи пальців і переводить їх в натиснення клавіш. Більшість розроблених систем можуть функціонувати також як віртуальна миша і навіть як віртуальна музична клавіатура піаніно. Пропонована до продажу система P-ISM, що реалізовує проекційну клавіатуру у поєднанні з невеликим відеопроектором, є портативним комп'ютером розміром з ручку.