Клавіатура - одне з найпопулярніших пристроїв введення інформації в комп'ютері. Вона складається з різних клавіш, кожна з яких має свою функцію. Однак, мало хто замислюється про те, як влаштована структура цього пристрою і як працює кожна його складова.
Сучасна клавіатура складається з декількох основних блоків. Основа клавіатури-це клавіатурний блок, на якому розташовуються клавіші у вигляді клавіатурної сітки. Також, часто на клавіатурі присутній числова панель з клавішами від 0 до 9, а також операційні клавіші на кшталт "Enter", "Escape" або "Delete".
Особливість клавіатури полягає в тому, що незважаючи на те, що вона виглядає просто і нехитро, її робота насправді складна і багатогранна. Кожна клавіша на клавіатурі має свій унікальний номер, який передається комп'ютеру в момент натискання. Комп'ютер обробляє цей сигнал і, залежно від програмного забезпечення, виконає певну дію.
Основним принципом роботи клавіатури є сканування клавіш. Другий варіант-це переривання. Коли натискаєш на клавішу, відбувається переривання роботи комп'ютера і викликається відповідна дія.
Функціональність і принципи роботи
- Передачу даних, що вводяться в комп'ютер або інший пристрій. Це здійснюється шляхом натискання на клавіші, кожна з яких відповідає певному символу або команді.
- Управління курсором і переміщення по екрану. Клавіші зі стрілками дозволяють переміщатися вгору, вниз, вліво і вправо, а клавіші Home, End, Page Up і Page Down дозволяють швидко переміщатися по документам або сторінкам.
- Виконання спеціальних функцій. Деякі клавіші, такі як F1-F12 або клавіші із символом "Windows", можуть виконувати спеціальні команди, такі як відкриття меню, запуск програм тощо.
- Введення чисел і математичних операцій. Клавіші з цифрами і знаками математичних операцій дозволяють вводити числа або виконувати найпростіші арифметичні операції.
- Введення спеціальних символів. Клавіші з символами, такими як " @ "або"#", дозволяють вводити спеціальні символи, які не представлені на основній клавіатурі.
Принципи роботи клавіатури засновані на використанні електромеханічних або електронних компонентів. Клавіатура може бути виконана у форм-факторі пристрою, що підключається, наприклад, через USB-порт, або бути вбудованою безпосередньо в корпус пристрою, такого як ноутбук або смартфон. Залежно від типу клавіатури можуть застосовуватися різні технології та методи введення даних.
Основним принциповим пристроєм клавіатури є масив клавіш, що мають деякі властивості, такі як форма, розмір, розташування та спосіб підключення. Кожна клавіша пов'язана з певною командою або символом, який вона передає при натисканні. Клавіші можуть бути виконані у вигляді окремих фізичних елементів або бути сенсорними, що реагують на натискання пальця або стилуса. Клавіатура також може мати додаткові елементи керування, такі як колесо-кодер або джойстик, які дозволяють керувати деякими параметрами пристрою або програмної програми.
Клавіші і їх призначення
Клавіатура складається з різних клавіш, кожна з яких має своє призначення. Розглянемо основні клавіші і їх функції:
- Літерні клавіші-служать для введення букв і символів на клавіатурі. Клавіші представлені буквами алфавіту і дозволяють набирати текст.
- Цифрові клавіші-представлені цифрами від 0 до 9 і використовуються для введення чисел і виконання операцій над ними.
- Спеціальні клавіші-виконують різні функції в залежності від програми або операційної системи. Деякі з них включають клавіші Esc, Delete, Backspace, Enter, Tab та інші.
- Функціональні клавіші-розташовані у верхній частині клавіатури і мають різне призначення в залежності від програми або операційної системи. Наприклад, функціональні клавіші F1-F12 використовуються для виклику певних команд або функцій.
- Стрілочні клавіші-використовуються для переміщення в тексті або між елементами на екрані. Включають клавіші зі стрілками вгору, вниз, вліво і вправо.
Крім основних клавіш, також можуть бути присутніми додаткові клавіші, такі як клавіші для регулювання гучності, освітлення або швидкого доступу до певних функцій.
Залежно від моделі клавіатури і специфікації, розташування і призначення клавіш може трохи відрізнятися. Однак, основні принципи роботи і функції клавіш залишаються незмінними.
Архітектура і схема з'єднань
Структурна схема для клавіатури являє собою комплексне пристрій, що включає в себе різні елементи, що забезпечують функціонування клавіатури.
Основою архітектури клавіатури є матрична схема з'єднань. В основі матричної схеми лежить принцип кодування клавіш і передачі інформації через електричні сигнали.
Усередині клавіатури знаходиться набір перемикачів, зазвичай представлених у вигляді мікроперемикачів, накладних перемикачів або мембранної клавіатури. Кожній клавіші відповідає якийсь перемикач, який при натисканні формує електричний сигнал.
Сигнали, що формуються перемикачами, передаються в електронні ланцюги клавіатури, які здійснюють кодування натиснутої клавіші в певний код. Кодуючі ланцюги відправляють сигнали в матрицю, що представляє собою сітку зі стовпців і рядків, де кожній клавіші відповідає певний перетин стовпця і рядка.
При натисканні клавіші сигнал від передавача проходить по рядку і стовпцю, відповідним натиснутій клавіші, і потрапляє в контролер клавіатури, який визначає, яка клавіша була натиснута і генерує відповідний сигнал.
Контролер клавіатури декодує сигнал, перетворюючи його на більш високий рівень абстракції, наприклад, символ або команду. Потім отримана інформація передається в комп'ютер або інший пристрій, в який підключена клавіатура.
Таким чином, архітектура клавіатури та її схема підключення забезпечують надійну передачу інформації про натиснуті клавіші та дозволяють користувачам вводити дані за допомогою клавіатури.
Типи клавіатурних перемикачів
Клавіатурні перемикачі, також відомі як Клавішні перемикачі або механічні клавіші, є основними елементами структури клавіатури. Вони призначені для реєстрації введених Користувачем символів на клавіатурі. Клавіатурні перемикачі мають різні типи, кожен з яких має свої особливості і принципи роботи.
Мембранні перемикачі: Це найпоширеніший тип клавіатурних перемикачів. Вони засновані на принципі мембранних контактів, де кожна клавіша має дві контактні мембрани, розділені спеціальним проміжним шаром. Коли клавіша натискається, мембрани торкаються і реєструють натискання. Мембранні вимикачі мають м'який хід і низький рівень шуму, але, як правило, мають обмежений ресурс і не мають такої ж реактивності, як механічні вимикачі.
Механічні перемикачі: Цей тип клавіатурних перемикачів використовує механічну структуру для реєстрації натискань клавіш. Вони зазвичай мають окремий перемикач для кожної клавіші, який складається з металевих контактів і механічного механізму для фіксації і реєстрації натискання. Механічні перемикачі відрізняються високою надійністю, тривалим терміном служби і можливістю індивідуального налаштування за допомогою різних видів перемикачів.
Оптичні перемикачі: Цей тип клавіатурних перемикачів заснований на використанні інфрачервоних світлодіодів і фоторезисторів для реєстрації натискання. Коли клавіша натискається, світло від світлодіода блокується фізичною перешкодою, і фоторезистор виявляє зміну світлового потоку. Оптичні перемикачі відрізняються високою точністю реєстрації натискань, швидким відгуком і тривалим терміном служби.
Капсульні перемикачі: Цей тип клавіатурних перемикачів використовує капсулу всередині кожної клавіші для реєстрації натискання. Капсула містить датчик, який реєструє натискання і передає відповідний сигнал. Капсульні вимикачі мають велику надійність, тривалий термін служби та чудові тактильні властивості, але можуть бути дорожчими та складнішими у виготовленні.
Капсульні перемикачі з " тактильним відгуком»: Цей тип клавіатурних перемикачів пропонує додаткові тактильні відчуття при натисканні клавіші. Вони зазвичай мають спеціальний механічний пристрій всередині перемикача, що створює тактильний клацання для зворотного зв'язку користувача. Клавіші з тактильним відгуком пропонують користувачеві більш відчутну і зручну зворотний зв'язок і зазвичай широко використовуються в ігрових і професійних клавіатурах.
Інтерфейси підключення
Для підключення клавіатури до комп'ютера або іншого пристрою використовуються різні інтерфейси, які забезпечують передачу даних і управління клавіатурою. Нижче представлені основні інтерфейси підключення клавіатури:
PS/2
Інтерфейс PS / 2 є одним з найстаріших і найбільш поширеним для підключення клавіатури. Він використовує круглий роз'єм з чотирма контактами і забезпечує передачу даних і живлення клавіатури. Інтерфейс PS / 2 надає низькошвидкісну передачу даних і може бути використаний тільки для підключення клавіатури.
USB
Інтерфейс USB (Universal Serial Bus) є найбільш популярним і широко використовується для підключення різних пристроїв, включаючи клавіатуру. USB забезпечує високошвидкісну передачу даних і дозволяє підключати кілька пристроїв до одного порту. Клавіатури з інтерфейсом USB не вимагають установки додаткового ПЗ і можуть бути підключені до будь-якого сумісного пристрою.
Bluetooth
Інтерфейс Bluetooth дозволяє бездротове підключення клавіатури до пристрою через радіохвильовий сигнал. Для використання інтерфейсу Bluetooth потрібен модуль Bluetooth як на клавіатурі, так і на пристрої, до якого він підключається. Цей інтерфейс дозволяє вільно переміщатися в межах певного радіусу дії і не вимагає фізичного підключення до пристрою.
Wireless(Бездротовий)
Клавіатури з бездротовим інтерфейсом використовуються для підключення до комп'ютера або інших пристроїв без використання проводів або кабелів. Вони можуть використовувати різні технології для передачі даних, включаючи інфрачервоний та радіочастотний зв'язок. Бездротові клавіатури забезпечують зручність використання і дозволяють вільно переміщатися в межах дії без обмежень проводами.