Štandardné vstupné zariadenia

1. Štandardné vstupné zariadenia

2. 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.

3. 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).

4. 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

5. 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.

6. 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,

7. 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

8. Skenery

9. 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)

10. 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.

11. 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.

12. Klávesnica

13. 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.

14. 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.

15. Klávesové pole

16. 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.

17. 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.

18. Scan kódy klávesnice :set 2

19. Scan kódy klávesnice :set 2

20. Scan kódy klávesnice :set 2

21. 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.

22. 3 1 4 5 2 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: • CLK (hodiny) • DATA (dáta) • RESET • GND (zem) • Vcc (napájanie)

23. 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.

24. Signály a „elektronika“ • Interface s otvoreným kolektorom • Využíva sa zapojenie tranzistorov s otvoreným kolektorom. • Data a Clock sú čítané na vstupoch A, B mikrokontroléra. Obidve linky sú normálne na úrovni +5V, ale môžu byť pripojené k zemi pripojením LOG1 na výstup C,D. • Riadením spínania týchto tranzistorov z výstupov C a D sa vysielajú sériovým spôsobom tzv. SCAN kódy jednotlivých kláves. • Na výstupoch DATA, resp.CLOCK sú invertované signály

25. Signály a „elektronika“ Klávesnica používa sériový protokol s 11-bitovými slovami.Tieto bity sú : START ...jedenštart bit. Je vždy LOG 0 DATA 0 ... DATA 7 8 dátových bitov, LSB bit (least significant bit )je prvý. PARITY ...1 paritný bit (pridáva paritu). STOP ... 1 stop bit. Je vždy LOG 1. Vyslanie Scan kódu klávesy „Q„ (15h) ( 01010100001 ) Dáta na dátovej linke sú zapisované klávesnicou pri Clock=LOG 1 Počítač číta dáta z klávesnice pri Clock=LOG 0 ( dáta sú platné )

26. Kód stlačenej klávesy „A“ .... Scan kód ... 1Ch ( 0001 1100 ) Okamih zápisu dát vysielaných klávesnicou ( počas LOG1 signálu Clock ) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Clock Data 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 Start D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Parita Stop Okamih čítania dát počítačom ( počas vzostupnej hrany signálu Clock ) Okamih čítania dát počítačom ( počas vzostupnej hrany signálu Clock )

27. Signály a „elektronika“ Kód vyslaný klávesnicou pri uvoľnení klávesy „A“( vysielajú sa dva kódy, FOh ... uvoľnenie klávesy, 1Ch ... kód klávesy ) F0h 1Ch 5 ms Vyslanie kódu F0h 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1

28. 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 mechanická Hallova sonda membránová

29. 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

30. 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.

31. Mechanické s gumovými klobúčikmi

32. 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.

33. Mechanické membránové

34. 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.

35. 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.

36. Myš (domáca - počítačová) Mus musculus mechanicus :-)

37. 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.

38. Metódy optického snímania pohybu • Snímanie štrbinového kolieska ( guličková myš ) • Snímanie kamerou ( väčšina optických myšiek ) • Snímanie laserom – laserová interferometria ( dvojlaserové myšky )

39. 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).

40. Princíp fungovania guličkovej myši 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.

41. 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.

42. Komunikačný protokol 2- tlačítkovej myši

43. 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.

44. Komunikačný protokol 3-tlačítkovej myši

45. 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.

46. Optická myš Snímanie kamerou ( väčšina optických myšiek ) Optická myš má senzorový čip na spodku myšky a sníma obrazy povrchu, na ktorom sa pohybuje myš. Tieto obrazy sú porovnávané a čip určí o koľko pixelov sa myška posunula a v ktorom smere.

47. Optická myšsenzory

48. Laserová optická myš Snímanie laserom – laserová interferometria ( dvojlaserové myšky ) • Laser vysiela svetlo na povrch a časť odrazeného svetla naráža priamo späť do lasera, opticky sa zmieša s vysielajúcim svetlom a čiastočne potláča toto svetlo. • Pohyb povrchu mení frekvenciu odrazeného svetla na princípe Dopplerovho javu. Rozdiel medzi frekvenciou emitovaného svetla a odrazeného svetla mení úroveň potláčania svetla. • Táto úroveň potlačenia svetla je snímaná fotodiodovým senzorom, umiestneným při vysielači. Veľkosť zmeny signálu odpovedá rýchlosti, s ktorou sa pohybuje povrch v smere svetla senzoru. • Směr pohybu ( okrem z a k laseru ) je snímaný zmenou frekvencie lasera a použitím dvoch navzájom kolmo umiestnených laserov sa zachytáva pohyb v smere osi X a v smere osi Y.

49. Faktory kvality myšky Okrem tvaru, veľkosti, váhy, farby, kolečka, počtu tlačítok možno porovnávať kvalitu myšky na základe týchto vlastností : • veľkosť senzoru ( počet pixelov ) • rozlíšenie ( počet pixelov/inch ) • obnovovacia frekvencia ( refresh rate ) • detail obrazu ( čistota šošoviek, farba svetla ) • výkon spracovania obrazu ( Mpixels/sec ) • maximálna rýchlosť ( inches/sec )

50. Faktory kvality myšky Veľkosť senzoru ( počet pixelov ) Optický senzor v myške je v podstate malá kamera s rozlíšením šedej farby. Veľkosť obrazu určuje ako rýchlo možno s myškou pohybovať a sledovať presne trasu. Ak obrazový procesor v myške je schopný spracovať všetky dáta, väčšie obrazy sú vo všeobecnosti lepšie. Obrazový snímač má veľkosť od 16x16 do 30x30 pixelov