Устройства ввода и вывода Устройства ввода

Устройства ввода и вывода

Устройства ввода — периферийное оборудование для занесения (ввода) данных или сигналов в компьютер либо другое электронное устройство во время его работы. Устройства ввода и вывода составляют аппаратный интерфейс между компьютером и сканером или другим электронным устройством. Устройства ввода подразделяются на следующие категории: • аудио, видео и механические устройства; • непрерывные устройства ввода (к примеру, мышь, позиция которой изменяется достаточно быстро и постоянно, что может рассматриваться как непрерывный ввод); • устройства для пространственного использования, такие как двухмерная мышь или трехмерный навигатор (особенно для CAD-приложений). Также многие компьютерные указывающие устройства ввода классифицируются по способу управления курсором: • прямой ввод, когда управление осуществляется непосредственно в месте видимости курсора. Например, сенсорные панели и экраны; • непрямые указывающие устройства, к примеру, трекболы или мыши.

Клавиатура - Служит для ввода числовой и текстовой информации. Стандартная клавиатура содержит 104 клавиши и 3 световых индикатора в правом верхнем углу, информирующих о режимах работы.

Алфавитно-цифровые клавиши (49 клавиш, включая клавишу пробел и клавишу перевода строки enter) размещаются в центре клавиатуры. На каждой клавише –два символа (русская и латинская буква) Переключение между русской раскладкой и латинской раскладкой клавиатуры производится одновременным нажатием клавиш shit+ctrl или shit+alt

Клавиши редактирования и листания документа (7 клавиш) размещаются справа от алфавитно-цифровых. Позволяют удалять (delete и backspace) вставлять (Insert), и перемещаться по документу. Home- на начало строки, end – в конец, Page Down на страницу вниз, Page Up – на страницу вверх.

Клавиши управления курсором (4 клавиши) размещаются ниже клавиш редактирования. Предназначены для перемещения курсора.

Специальные клавиши (12 клавиш) предназначены для переключения в верхний регистр – caps lock, shift, для воздействия на функционирование компьютера – esc, pause, ctrl, alt.

Функциональные клавиши (12 клавиш) – F 1… F 12 предназначены для выбора или изменения режима работы некоторых программ, например, клавиша F 1 – для вызова справки

Цифровой блок (17 клавиш) – размещаются справа и дублируют цифры из алфавитно-цифрового блока.

Windows – клавиши (3 клавиши) предназначены для работы с операционной системой Windows В некоторых компьютерах имеются клавиши управления питанием компьютера (выключения, перевода в спящий режим и обратно)

Устройство механической мыши 1. Фотоизлучатель 2. Фотоприемник 3. Шарик (обычно для лучшего сцепления с поверхностью стола он покрыт резиной. ) 4. Вращающийся валик 5. Прижимное колесико 6. Кнопка 7. Кабель 8. Контроллер (специальная микросхема)

Манипулятор оптическая «мышь» Принцип работы: Источник света, размещенный внутри мыши, освещает поверхность стола, а отраженный свет фиксируется и преобразуется в перемещение указателя мыши на экране.

Принцип работы оптического датчика регистрации перемещений. Независимо от варианта реализации он включает три основных компонента: источник света, миниатюрную видеокамеру и специализированный микропроцессор (DSP). Миниатюрная видеокамера в течение всего одной секунды способна запечатлеть до нескольких тысяч снимков поверхности, по которой перемещается манипулятор. Снятые камерой изображения преобразуются в цифровой вид и непрерывным потоком передаются в DSP, который в режиме реального времени обрабатывает эти данные, рассчитывая направление и скорость перемещения манипулятора. Для получения достаточно контрастных изображений с такой частотой необходимо яркое освещение. Обычно в качестве источника света используется светодиод с фокусирующей линзой или маломощный полупроводниковый лазер.

Лазерная мышь подобна оптической, она отличается тем, что вместо фотокамеры со светодиодом применяется для подсветки поверхности полупроводниковый лазер. Это более усовершенствованная модель оптической мыши, включающая в себя следующие преимущества: лазерная мышь менее энергопотребляемая, имеет более высокую точность считывания данных с рабочей поверхности, а также, в отличие от оптических мышей, имеет возможность работать как на стеклянных, так и на зеркальных поверхностях.

Электронное перо (стилус).

Сенсорная панель

Джойстик

Трекбол – это механическая «перевернутая» мышь. Вращение шара производится пальцами.

Графический планшет

Планшет представляет собой полимерную пластину, внутри которой располагается сетка из печатных проводников, чутко реагирующих на некоторое воздействие (физическое или электромагнитное). Планшет обычно подсоединяется к компьютеру через аналоговый интерфейс. Для облегчения ввода сложных изображений на рабочую поверхность может быть нанесена вспомогательная координатная сетка. Указатель может представлять собой либо пластмассовый карандаш, либо т. н. кнопочный указатель - устройство, по форме напоминающее мышь, однако более интеллектуальное. Следует различать электростатические и электромагнитные дигитайзеры. В электростатических моделях определение местоположения курсора осуществляется путем регистрации локального изменения электрического потенциала сетки под указателем. В электромагнитных - более прогрессивных - курсор выступает в роли излучателя электромагнитных колебаний (их частота изменяется в зависимости от силы нажатия на указатель), а сетка - в качестве приемника.

Пенмаус -устройство управления манипуляторного типа, представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения

Сканер

Сканеры бывают: • медлительные ручные устройства; • монохромные листопротяжные - для ввода текстовых документов дома или в небольшом офисе; • универсальные цветные планшетные - для офиса и дома (с дополнительными приставками для сканирования слайдов или автоматической подачи документов); • высокоскоростные корпоративные документные сканеры высшего ценового класса; • сканеры слайдов/ негативов; • а также профессиональные барабанные издательские модели.

Большинство современных сканеров для дома и офиса базируются на матрицах двух типов: на CCD (Charge Coupled Device) или на CIS (Contact Image Sensor). Корпус CIS-сканера плоский, в сравнении с аналогичным CCD-аппаратом (его высота обычно составляет порядка 40 -50 мм). CCD-сканер обладает большей глубиной резкости, нежели его CIS-собрат. Достигается это за счет применения в его конструкции объектива и системы зеркал.

Сканеры с CCD-матрицей распространены гораздо больше, чем CIS-аппараты. Объяснить это можно тем, что сканеры в большинстве случаев приобретаются не только для оцифровки листовых текстовых документов, но и для сканирования фотографий и цветных изображений. Погрешность разброса уровней цветовых оттенков, различаемых стандартными CCD-сканерами составляет порядка ± 20%, тогда как у CIS-аппаратов эта погрешность составляет уже ± 40%.

CIS-матрица состоит из светодиодной линейки, которая освещает поверхность сканируемого оригинала, самофокусирующихся микролинз и непосредственно самих сенсоров. Конструкция матрицы очень компактна, таким образом, сканер, в котором используется контактный сенсор, всегда будет намного тоньше своего CCD-собрата. К тому же, такие аппараты славятся низким энергопотреблением; они практически нечувствительны к механическим воздействиям. Однако CISсканеры несколько ограничены в применении: аппараты, как правило, не приспособлены к работе со слайд-модулями и автоподатчиками документов. Из-за особенностей технологии CIS-матрица обладает сравнительно небольшой глубиной резкости. Для сравнения, у CCD-сканеров глубина резкости составляет ± 30 мм, у CIS – ± 3 мм. Другими словами, положив на планшет такого сканера толстую книгу, получишь скан с размытой полосой посередине, т. е. в том месте, где оригинал не соприкасается со стеклом.

Цифровые камеры

Web-камеры

Звуковая карта и микрофон

Аудиосистема ПК – комплекс устройств, обеспечивающих воспроизведение, запись и обработку звука с помощью ПК. Состоит: аудиодаптер (звуковая плата), акустическую систему (динамики с усилителем НЧ, наушники), микрофон. Аудиоадаптер – дочерняя плата, обеспечивающая преобразование цифровых данных в аналоговые и обратно для вывода/ввода звука с помощью ПК. Всегда имеет выход для передачи звукового сигнала на усилитель и вход для ввода звукового сигнала с внешнего источника в ПК для последующей обработки. Дорогие аудиоадаптеры имеют несколько входов и выходов.

Стандарты аудисистем AC’ 97 — это стандарт для аудиокодеков, разработанный в компании Intel в 1997 г. Этот стандарт используется в основном в системных платах, модемах, звуковых картах и корпусах с аудиорешением передней панели. AC’ 97 поддерживает частоту дискретизации 96 к. Гц при использовании 20 -разрядного стереоразрешения и 48 к. Гц при использовании 20 -разрядного стерео для многоканальной записи и воспроизведения. AC’ 97 состоит из встроенного в южный мост чипсета хост-контроллера и расположенного на плате аудиокодека. Хост-контроллер отвечает за обмен цифровыми данными между системной шиной и аналоговым кодеком. Аналоговый кодек — это небольшой чип (4× 4 мм, 48 выводов), который осуществляет аналогоцифровое и цифроаналоговое преобразования. От качества применяемого АЦП/ЦАП во многом зависит качество оцифровки и декодирования цифрового звука. HD Audio— (звук высокой четкости) является эволюционным продолжением спецификации AC’ 97, предложенным компанией Intel в 2004 году, обеспечивающим воспроизведение большего количества каналов с более высоким качеством звука, чем при использовании интегрированных аудиокодеков AC’ 97. Аппаратные средства, основанные на HD Audio, поддерживают 24 разрядное качество звучания (до 192 к. Гц в стереорежиме, до 96 к. Гц в многоканальном режимах — до 8 каналов).

Сравнение спецификаций Преимущество HD Audio Полноценная поддержка новых 20 бит 96 к. Гц максимум 24 бит 192 к. Гц максимум форматов, таких как DVD-Audio Более широкая полоса пропускания позволяет использовать большее число Полоса пропускания 11, 5 Мб/с 48 Мб/с выход, 24 Мб/с вход каналов в более детальных форматах Поддержка концепции Digital Home / Digital Office, вывод разных звуков на Несколько логических звуковых Одно звуковое устройство в системе разные выводы для мультирумных устройств возможностей и отдельного голосового чата во время онлайн-игр Опорная частота задаётся извне, Единый высококачественный задающий Опорная частота берётся от чипсета основным кодеком генератор для синхронизации Поддержка массива из 16 микрофонов, Более точные ввод и распознавание Стереомикрофон или 2 микрофона максимум речи AC '97 HD Audio

Шлем виртуальной реальности Использование очков или шлемов виртуальной реальности просмотре DVD-фильмов (к примеру, с портативного плеера), позволяет получить эффект присутствия в кинотеатре. Шлем представляет собой комбинацию из трех основных систем виртуальной реальности: Аудио - как правило, в виде наушников. В дорогих моделях иногда используются квадро-наушники для обеспечения более комфортного прослушивания 3 D-звука. Видео - два монитора (или панели) по одному на каждый глаз. Они могут быть жидкокристаллическими (LCD). Оиентация в пространстве (треккинг). В отличие от очков виртуальной реальности, которым требуются дополнительные сенсоры движений головы, шлемы всегда имеют встроенные сенсоры, причем, как правило, на несколько направлений движения. Обычно это: поворот головы вправо/влево, наклон головы вверх/вниз. Работает шлем достаточно примитивно. Вы просто подключаете его к компьютеру и получаете изображение, которое в данный момент существует на дисплее.

Сенсорный экран представляет собой плёночную, прозрачную конструкцию, размещаемую на поверхности дисплея. На поверхности экрана расположены большое количество виртуальных кнопок заменяющих механические ключи. Такое решение имеет ряд преимуществ над применением механических ключей. Первое, очевидно. Это естественное желание оператора прикосновением к изображению на дисплее осуществить выбор соответствующей отображаемой функции. Второе, универсализм. Разработчик, практически может пользоваться любым большим числом иконокслов в качестве кнопок. При этом отпадает необходимость использования сложных клавиатур с большим числом механических кнопок. Такое решение позволяет дизайнеру простым изменением программ изменять вид и назначение отображаемых кнопок, что конечно –же дешевле применения множества механических кнопок и усложнения схем. В третьих, заведомо дешевле размещение интерфейсов человек- машина на подобных простых программируемых устройствах. LCD сенсорный экран может быть представлен, как поле прозрачных кнопочных ключей, расположенных на поверхности графического дисплея. Существует много технологий способных осуществить данное решение. Наиболее часто с LCD панелями используются два метода, резистивный аналоговый и матричный цифровой.

Матричный сенсорный экран Матричный дисплей представляет собой поле механических контактов, соединённых в X/Y матрицу. Конструкция сенсорных ключей представляет собой пластиковую поверхность с нанесёнными на неё прозрачными металлическими контактами. Слой гибких распорок расположен между металлическими контактами на поверхности пластика. Завершает этот сандвич гибкий майларовый слой с прозрачными вторыми контактами сенсоров. Контакты одного слоя соединены вместе столбцами, другого слоя – строками. Строки и столбцы выведены на контакты внешнего разъёма.

Резистивный сенсорный экран имеет многослойную структуру, состоящую из двух проводящих поверхностей, разделенных специальным изолирующим составом, распределенным по всей площади активной области экрана. При касании наружного слоя, выполненного из тонкого прозрачного пластика, его внутренняя проводящая поверхность совмещается с проводящим слоем основной пластины (может быть сделана из стекла или полиэстера), играющей роль каркаса конструкции, благодаря чему происходит изменение сопротивления всей системы. Это изменение фиксируется микропроцессорным контроллером, передающим координаты точки касания управляющей программе компьютера. Все сенсорные экраны 3 M Touch Systems устойчивы к воздействию грязи, пыли, жира и многим жидкостям (таким как вода, ацетон, пиво, чай, кофе и др. ), в том числе и некоторым химически едким.

Емкостной сенсорный экран Чувствительный элемент емкостного сенсорного экрана представляет собой стекло, на поверхность которого нанесено тонкое прозрачное проводящее покрытие. Вдоль краев стекла расположены узкие печатные электроды, равномерно распределяющие низковольтное электрическое поле по проводящему покрытию. Поверх проводящего слоя наносится защитное покрытие. При прикосновении к экрану образуется емкостная связь между пальцем и экраном, что вызывает импульс тока в точку контакта. Электрический ток из каждого угла экрана пропорционален расстоянию до точки касания, таким образом контроллеру достаточно просто сравнить эти токи для определения места касания. Результат- надежный прозрачный экран с малым временем отклика, обладающий высокой прочностью и долговечностью.

ПАВ технология (Поверхностные акустические волны) В углах такого экрана размещается специальный набор пьезоэлектрических элементов, на которые подается электрический сигнал частотой 5 Мгц. Этот сигнал преобразуется в ультразвуковую акустическую волну, направляемую вдоль поверхности экрана, а сам экран представляется для программы управления сенсорными датчиками в виде цифровой матрицы, каждое значение которой соответствует определенной точке экранной поверхности. В ограничивающую экран рамку вмонтированы так называемые отражатели, распространяющие ультразвуковую волну таким образом, что она охватывает все рабочее пространство сенсорного экрана. Специальные рефлекторы фокусируют ультразвук и направляют его на приемный датчик, который снова преобразует полученное им акустическое колебание в электрический сигнал. Даже легкое касание экрана в любой его точке вызывает активное поглощение волн, благодаря чему картина распространения ультразвука по его поверхности несколько меняется. Управляющая программа сравнивает принятый от датчиков изменившийся сигнал с хранящейся в памяти компьютера цифровой матрицей - картой экрана, и вычисляет исходя из имеющихся данных координату касания, причем значение координаты высчитывается независимо для вертикальной и горизонтальной оси. Количество поглощенной волны преобразуется в третий параметр, определяющий силу нажатия пользователя на экран. Полученные таким образом данные передаются соответствующему программному комплексу, определяющему дальнейший алгоритм работы компьютера в ответ на действия пользователя.

Инфракрасные волны Вдоль границ сенсорного экрана, применяющего в своей работе принцип инфракрасных волн, устанавливаются специальные излучающие элементы, генерирующие направленную вдоль поверхности экрана световые волны инфракрасного диапазона, распределяющиеся в его рабочем пространстве наподобие координатной сетки. С другой стороны экрана смонтированы улавливающие элементы, принимающие волну и преобразующие ее в электрический сигнал. Если один из инфракрасных лучей перекрывается попавшим в зону действия лучей посторонним предметом, луч перестает поступать на приемный элемент, что тут же фиксируется микропроцессорным контроллером. Таким образом и вычисляется координата касания. Примечательно, что инфракрасному сенсорному экрану все равно, какой именно предмет помещен в его рабочее пространство: нажатие может осуществляться пальцем, авторучкой, указкой, и даже рукой в перчатке.

Устройства вывода Принтеры Принтер – это печатающее устройство, при помощи которого можно получить «твёрдую» копию документа на бумаге, картоне, прозрачной плёнке или другом носителе информации

Печатающие устройства подключаются к компьютеру с помощью кабеля, один конец которого вставляется своим разъёмом в гнездо печатающего устройства, а другим – в порт компьютера.

Классификация принтеров по способу формирования изображения ПРИНТЕРЫ Последовательные Строчные Страничные Документ формируется символ за символом Формируется строка целиком Формируется страница целиком

Классификация принтеров по способу печати ПРИНТЕРЫ устройства ударного действия (impact) устройства безударного действия (nonimpact)

Классификация принтеров по количеству цветов ПРИНТЕРЫ Черно-белые Цветные

Классификация принтеров по технологии печати Ø Ø Ø Ø Матричные Струйные Лазерные LED-принтеры (светодиодные) Принтеры с изменением фазы красителя Принтеры с термосублимацией Принтеры с термопереносом восковой мастики

Основные пользовательские характеристики: q Разрешение – величина самых мелких деталей изображения, передаваемых при печати без искажений. Измеряется в dpi (dot per inch) – числе наносимых отдельных точек красителя на дюйм бумаги. q Количество цветов. q Быстродействие – количество знаков или страниц, распечатываемых за секунду или минуту. Измеряется для матричных принтеров в cps (character per second) – числе символов, печатаемых в секунду, для струйных и лазерных принтеров в ppm (pages per minute) – числе страниц, печатаемых в минуту.

Матричные принтеры делятся на два вида: • последовательные (игольчатые) • построчные (постраничные).

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Характеристики матричных принтеров Разрешение Количество цветов Быстродействие 72 – 360 dpi Один цвет (правда, есть матричные принтеры с многоцветной красящей лентой) Маленькое (до 1500 строк в минуту)

ДОСТОИНСТВА и НЕДОСТАТКИ матричных принтеров ДОСТОИНСТВА • Невысокая цена самого принтера и расходных материалов. НЕДОСТАТКИ • Среднее качество печати. • Высокий уровень шума. • Возможность печати под копировальную кальку. • Не требовательны к бумаге.

Струйные принтеры

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Характеристики струйных принтеров Разрешение До 1440 dpi Количество цветов Один цвет (чёрный) или четыре цвета (модель печати CMYK) Быстродействие Печать в режиме нормального качества составляет 3 -4 ppm. Цветная печать немного дольше

Лазерные принтеры

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Характеристики лазерных принтеров Разрешение Количество цветов Быстродействие 600 – 1200 dpi Как правило одноцветная печать 12 ppm

ДОСТОИНСТВА и НЕДОСТАТКИ стуйных и лазерных принтеров Автоматическая подача бумаги. Высокая цена приобретения. Хорошее качество печати. Низкая цена печати одной страницы. Невысокая цена. Безупречное качество вывода текста. Низкий уровень или отсутствие шума. Высокое быстродействие. Дорогие расходные материалы. Требовательность к качеству бумаги. Чернила при соприкосновении бумаги с водой могут растекаться