Слайд 3. Схема оптической мыши

Мыши, трекболы и сенсорные экраны.

Слайд 1. Тема

Мыши и трекболы не предназначены для ввода символов; они позволяют пользователю указать месторасположение курсора на экране компьютера или подать какую-либо команду. Эти устройства нельзя назвать устройствами ввода в полном смысле слова, поэтому их принято относить к указательным устройствам — особому классу устройств ввода.

В настольных ПК мышь является самым распространенным средством для указания перемещения по плоскости, кроме того, необходимые команды передаются в компьютер при нажатии на одну из расположенных на корпусе мыши кнопок. Обычно мышь содержит две, три, а иногда и больше кнопок. В корпусе современной мыши находится микроконтроллер, принимающий и обрабатывающий сигналы от датчиков перемещения мыши и от ее кнопок. Первые мыши не имели средств обработки; они содержали только датчик перемещения и кнопки, а вся обработка выполнялась специализированным контроллером, установленным на шине компьютера.

Первые мыши были механическими.

Слайд 2. Схема механической мыши

1 – шарик;

2, 3 – валики;

4 – диски с прорезями;

5 – полупроводниковые излучатели света и фотоприемники;

6 – преобразователь.

Датчиком перемещения такой мыши служит массивный обрезиненный шарик (слайд 2) в днище мыши, который поворачивается при ее перемещении по плоскости стола или специального коврика. Этот шарик 1 касается двух расположенных под прямым углом друг относительно друга валиков 2 и 3. Усилие касания шарика обеспечивается прижимным роликом, на рисунке не показанном. При перемещении мыши и повороте шарика валики также поворачиваются, причем их угол поворота пропорционален углу поворота шарика и синусу угла между направлением перемещения мыши и осью вращения валика. На осях вращения валиков расположены диски с прорезями 4, а около них находятся полупроводниковые излучатели света и фотоприемники 5. Свет от излучателя проходит сквозь прорезь и попадает на фотоприемник, таким образом можно преобразовать угол поворота валика в цифровой код, формируемый на преобразователе 6. Для определения направления перемещения шарика, а следовательно, и направления поворота диска, около каждого диска находится по два фотоприемника. На выходе фотоприемника формируются импульсы, число которых пропорционально перемещению мыши в данном направлении. Коды с выхода преобразователя передаются в компьютер и используются там для пропорционального перемещения курсора по экрану.

Однако из-за загрязнения шарик часто проскальзывает и не поворачивает валик; мышь перестает надежно работать. Поэтому современные конструкции мыши отличаются от описанной.

В настоящее время наиболее распространена оптическая мышь, не имеющая подверженных загрязнению механических частей. Вместо шарика, валиков и преобразователей в ней используется встроенная фотокамера и процессор для обработки получаемых изображений (слайд 3).

Слайд 3. Схема оптической мыши.

1 – лазерный излучатель;

2 – объектив;

3 – сенсор;

4 – отклоняющая призма.

Полупроводниковый красный лазерный излучатель 1 формирует луч света, направляемый на поверхность, по которой перемещается мышь. Отражаясь от нее, луч попадает в объектив 2 монохромной КMOП фотокамеры, которая «фотографирует» небольшой (около 1 мм²) участок поверхности. За объективом камеры расположен сенсор 3. Конструктивно оптический сенсор и объектив выполнены в виде одной интегральной схемы, на нижней стороне которой и располагается объектив. Фотографирование — это процесс разбиения участка поверхности на небольшие квадратики и вычисление усредненного значения яркости для каждого из них. Число таких квадратиков может достигать 16 х 16 или 64 х 64. Яркость каждого квадратика определяет сенсор. Каждому квадратику присваивается значение яркости от 0 до 63, где 0 соответствует белому, а 63 — черному участкам поверхности. Таким образом, получается мозаичное цифровое описание участка поверхности.

Цифровое описание участка поверхности передается от сенсорного датчика в процессор, где запоминается и сравнивается с описанием предыдущего участка. Если эти описания полностью совпадают, то мышь не перемещалась, а если совпадения не выявлено вовсе, то мышь перемещалась слишком быстро. Если полного совпадения нет, но существует некоторая общая часть изображения, то процессор определяет величину и направление перемещения мыши. Затем он передает в компьютер новые координаты расположения мыши. Поверхность, по которой передвигается мышь, фотографируется с высокой частотой — около 2500 снимков в секунду; это позволяет перемещать мышь со скоростью до 50 см/с и выше. Для этого внутренний процессор мыши должен работать со скоростью до 18 млн. операций в секунду. Оптическая система такой мыши довольно проста: в ней в качестве источника света используется красный светодиод, свет от которого рассеивается линзой, а вторая линза служит для считывания изображения поверхности. Линза должна размещаться на строго определенном расстоянии от поверхности, поэтому такая мышь критична к толщине платы. Оптическая мышь не подвержена загрязнениям, но не может работать на зеркальных поверхностях, поскольку последовательные «фотоснимки» неразличимы.

Подключение мыши к компьютеру осуществляется через один из интерфейсов, различают несколько видов мышей:

- Serial Mouse подключается через интерфейс RS-232C к СОМ-порту ПК. Этот интерфейс позволяет передавать данные только в одном направлении — от мыши в компьютер, и управлять параметрами самой мыши невозможно;

- PS/2 Mouse подключается к специальному двунаправленному интерфейсу;

- USB Mouse — это низкоскоростное устройство подключается к интерфейсу USB и обеспечивает двунаправленную связь;

- Bluetooth Mouse использует двунаправленный радиоканал.

Все эти виды мышей несовместимы, в их интерфейсах используются разные сигналы, они требуют различных драйверов и не могут применяться одна вместо другой. Сигнал от мыши PS/2 Mouse однополярный, ее питание осуществляется от источника с напряжением +5 В, а сигнал от мыши Serial Mouse двуполярный (+3 и –3 В), поэтому для нее необходимо двуполярное питание. Кроме того, для передачи данных асинхронным способом мышь Serial Mouse требует одной линии, а PS/2 Mouse двух, одна из которых служит собственно для передачи данных, вторая — для передачи сигналов синхронизации. Иногда можно встретить «универсальные» мыши, но они не получили широкого распространения.

Последовательные мыши (MS и PC) передают данные разными способами и требуют различных драйверов. Хотя скорость передачи у них одинакова (1200 бит/с) и передаваемые данные не контролируются битом четности, эти мыши используют разные форматы передачи. Мышь MS передает данные о своем перемещении тремя байтами (по семь бит в каждом), причем положительное значение соответствует перемещению мыши вправо и вниз, мышь PC — пятью байтами по восемь бит в каждом, а положительным значениям соответствует перемещение мыши вправо и вверх. Иногда сбоку на мыши можно встретить переключатель MS/РС, его положение определяет способ передачи данных и используемый драйвер.

В переносимых компьютерах — ноутбуках вместо мыши иногда использовали встроенные устройства, так называемые трекболы (trackball), представляющие собой, по сути, перевернутую мышь. Такое устройство не нужно переносить отдельно от компьютера и при работе оно не требует свободной плоской поверхности, но шарик необходимо вращать вручную. Иногда для удобства такой шарик дополняют небольшим рычажком, но, несмотря на достаточно высокую точность позиционирования, эти устройства не приобрели широкой популярности.

В автоматизированных системах обработки данных и системах проектирования, работая с компьютером, оператор получает информацию на экране дисплея, а место расположения какого-либо уже отображаемого элемента или место, куда необходимо поместить вновь вводимый элемент, он может указывать с помощью различных устройств ручного ввода. Такое интерактивное, или диалоговое, взаимодействие оператора и компьютера основано на передаче команд и получении визуальной обратной связи. В прошлом одним из наиболее популярных устройств, предназначенных для работы с графической информацией, служило световое перо.

Слайд 4. Схема светового пера

Световое перо представляет собой линзу, светопровод, фото-приемник и детектор (слайд 4 рис. а). На корпусе пера расположена кнопка, при нажатии на которую сигнал от пера поступает в компьютер. Если перо направить на экран дисплея, построенного на основе ЭЛТ, то лучистая энергия через линзу и светопровод будет поступать на фотоприемник. Таким способом световое перо зафиксирует пиксел на экране, адрес пиксела определяется состоянием счетчиков в видеоконтроллере в момент поступления сигнала прерывания, поступающего от пера. На экран выводится маркер, имеющий вид перекрестия, как показано на рис. б (слайд 4). Если центр перекрестия совпадает с центром поля зрения светового пера, то формируется последовательность из 9 импульсов (в нашем примере) по числу точек, образующих перекрестие. При смещении пера относительно центра перекрестия какой-либо сигнал будет отсутствовать, а номер отсутствующего сигнала определит направление смещения пера. Можно зафиксировать последовательность координат при смещении пера и, следовательно, рисовать линии на экране ЭЛТ (электронно-лучевой трубки). Но в реальных системах необходимо предусмотреть меры, учитывающие или исключающие возможность смещения пера более чем на два шага между точками маркера за один цикл регенерации изображения на экране. Перо может использоваться и для целей указания — производится вычисление расстояния графических объектов до маркера и определяется кратчайшее. Выделяется объект, отстоящий от маркера на кратчайшее расстояние.

В последнее время более популярными за счет интуитивности управления и простоты пользования стали сенсорные панели (touchpad - тачпэд), в ноутбуках они стали практически обязательными. Сенсорные панели — это плоские прямоугольные устройства, позволяющие пользователю управлять положением курсора на экране, просто прикасаясь пальцем (или специальным пером) к его поверхности. Место касания сенсорной панели пальцем или пером определяется программой при опросе панели. Курсор следует за движущимся по панели пальцем. Эквивалентом щелчка кнопки мыши является постукивание пальцем по поверхности панели или нажатие кнопок вверху, внизу или по сторонам панели. Такая сенсорная панель представляет собой ручной манипулятор и служит для указания относительных координат положения курсора на экране, а также для формирования некоторых команд. Но самое большое преимущество сенсорных панелей, их компактность, имеет и оборотную сторону. Поскольку активная область панели достаточно мала, при перетаскивании объекта по экрану большого монитора на сенсорной панели может не хватить места. Решается эта проблема по-разному, например иногда автоматически продолжается движение курсора, даже когда палец вышел за границы активной области, а иногда перемещаемый объект сохраняется некоторое время активированным после того, как палец оторвался от поверхности панели; это позволяет коснуться панели в другом месте и продолжить перетаскивание. Современные сенсорные панели позволяют программировать их функции; они используются не только в качестве ПУ компьютеров, но и в мобильных телефонах, информационно-справочных табло и т. д.

Наиболее часто в ноутбуках используется наиболее доступная и дешевая резистивная сенсорная панель. Она имеет многослойную структуру, включающую две проводящие поверхности, разделенные специальным изолирующим слоем (слайд 5).

Поиск по сайту: