Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Клавіатура обчислювальних засобів
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
КН
Кафедра:
Кафедра електронних обчислювальних машин
Інформація про роботу
Рік:
2005
Тип роботи:
Звіт про виконання лабораторної роботи
Предмет:
Діагностика комп'ютерних засобів
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра електронних
обчислювальних машин
Звіт
про виконання лабораторної роботи № 4
з курсу „ Діагностика комп'ютерних засобів ”
Тема:
Клавіатура обчислювальних засобів
Львів – 2005
Мета: вивчити основи будови, характерні відмови та правила обслуговування клавіатури обчислювальних засобів.
Теоретичні відомості.
1.Клавіатура – основний пристрій введення інформації в комп’ютер.
Клавіатура поки що є основним пристроєм введення інформації в комп'ютер. Цей пристрій являє собою сукупність механічних датчиків, що сприймають тиск на клавіші і замикають визначений електричний ланцюг. Найбільш поширені два типи клавіатур: з механічними і мембранними перемикачами. У середині корпуса будь-якої клавіатури, крім датчиків клавіш, розташовані електронні схеми дешифрації і мікроконтролери клавіатури. Підключення клавіатури до системної плати здійснюється за допомогою або 5-контактних роз’ємів DIN, що застосовуються в материнських платах формату AT, або 6-контактних роз’ємів miniDIN (їх іноді називають роз’ємами типу PS/2), що застосовуються переважно в материнських платах формату ATX
У переважній більшості сучасних ПК на основі процесорів сімейства x86 використовується так звана покращена (Enhanced) клавіатура (ця назва була введена, щоб відрізнити її від клавіатури, що застосовувалася на IBM XT). Вона містить 101 чи 104 клавіші. Найбільш розповсюдженим стандартом розташування символьних клавіш є розкладка QWERTY, що при бажанні може бути перепрограмована на іншу.
Є близько 60 клавіш з буквами, цифрами, знаками пунктуації та іншими символами, що зустрічаються в друкованих текстах, і ще близько 40 клавіш, призначених для керування комп'ютером і виконання програм.
Клавіатури, призначені для роботи з Windows 95, мають три додаткові клавіші. Під Windows 95/98/NT клавіша Start дозволяє одержати легкий доступ до відповідного меню, а дія клавіші додатків (Application key) багато в чому аналогічна правій кнопці миші. Крім того, клавіша Start у сполученні з іншими клавішами дозволяє швидко виконати деякі дії. Наприклад, <Start><Break> швидко викликає вікно «System Properties», а <Start><M> рівносильне команді «Minimize All Windows».
2 Клавіатури сучасних домашніх ПК
Основною тенденцією розвитку клавіатур домашніх ПК є підвищення їх ергономічних якостей. Після виявлення професійних захворювань кистей рук в інтенсивно працюючих на клавіатурі груп користувачів, таких як секретарі, складачі та ін., виробники комп'ютерів стали приділяти значно більше уваги питанням удосконалення клавіатури. Сучасна ергономічна клавіатура, як правило, характеризується своєрідною вигнутою формою, що дозволяє підтримувати лікті в розведеному положенні. У деяких клавіатурах полотнина можна розділятися на дві половинки і розносити їх на зручну відстань.
Іншою тенденцією є оснащення клавіатури динаміками, маніпуляторами типу трекбол, пристроями для зчитування пластикових карт і т.п. Із усіх цих удосконалень найбільш практичною є безпровідна клавіатура, що передає інформацію в ПК за допомогою ІЧ-хвиль.
Трекбол (Trackball) являє собою «перевернену » мишку, бо в ньому приводиться в рух не корпус пристрою, а тільки його куля збільшеного в порівнянні з мишею розміру, що дозволяє істотно підвищити точність керування курсором. Перший пристрій подібного типу був розроблений компанією Logitech. Мініатюрні трекболи одержали спочатку широке поширення в портативних ПК. Вбудовані трекболи можуть розташовуватися у всіляких місцях корпуса ноутбука. Трекболи зовні кріпляться спеціальним затиском, а до інтерфейсу підключаються кабелем. Великого поширення в ноутбуках трекболи не отримали через свій недолік — поступового забруднення поверхні кулі і напрямних роликів, що іноді важко очистити і, отже, повернути трекболу колишню точність. Згодом їх замінили тачпади и трекпойнти.
Тачпад (TouchPad) являє собою чуттєву контактну площадку, рух пальця по який викликає переміщення курсору. У більшості сучасних ноутбуків застосовується саме цей вказівний прист рій, що має не найвищу точність, але має найвищу надійність через відсутність рухомих частин.
Трекпойнт (TrackPoint) — координатний пристрій, що вперше з'явився в ноутбуках IBM, являє собою мініатюрний джойстик с шорсткою вершиною діаметром 5-8 мм. Трекпойнт розташований на клавіатурі між клавішами і керується натисканням пальця.
Обидва ці пристрої припускають наявність визначеного тренування для користування ними, однак по надійності і малогабаритності залишаються поза конкуренцією.
3. Загальна характеристика клавіатури
Клавіатура — основний засіб взаємодії користувача з ПК. Клавіатура має 70 - 110 клавіш, розподілених на декілька груп: символьну, функціональну, малу клавіатуру, управляючу.
Основна частина — символьна. Тут є клавіші для введення сим волів та клавіші для управління вводом (перемикання регістрів, знищення помилкового символу під час вводу, табуляція і ін.).
Мала клавіатура, розташовується звичайно справа і використовуєть ся для переміщення курсора. За допомогою клавіші NumLock вона використовується для набору чисел. Зручне розташування клавіш дозволяє на 10-15% збільшити швидкість набору числової інформації.
Функціональна група клавіш може програмуватися на виконанні в різних програмних системах спеціальних команд і функцій (ФПК – функціональне програмування клавіш). Загалом клавіатура із 84 клавіш має 10 ФПК, а клавіатура із 101 клавіші – 12 ФПК.
В клавіатурі ПК типу ІВМ РС за особливостями використання розрізняють такі групи клавіш [1]:
алфавітно-цифрові та знакові клавіші (із символами A…Z, А...Я, 0...9, знаками пунктуації, знаками арифметичних операцій), а також спеціальні клавіші Esc, Tab, Enter, Back Space;
функціональні клавіші ( F1 - F10);
службові клавіші для управління переміщенням курсора (стрілки Up, Down, Left, Right, Home, End, РgDn, PgUp, і клавішами з позначкою [ ]);
службові клавіші для управління редагуванням (Ins, Del);
службові клавіші для зміни регістрів та модифікації кодів інших клавіш (Alt, Ctrl, Shift);
службові клавіші для фіксації регістрів (CapsLock, ScrrolLock, NumLock);
різні допоміжні клавіші (Print Screen, додаткові клавіші з знаками +, -, / та ін.).
4. Будова клавіатури.
Клавіатура включає сукупність ключів, які замикаються на відповідні клавіші, а також схему управління за допомогою якої формуються коди при замиканні ключів.
В основу дії ключа може включатись зміна електричного опору контактів при їх замиканні за рахунок механічної дії, магнітної дії рухомим магнітом на горизонтальні контакти (геркони), зміна ємності між рухомими та нерухомими пластинами, ефект Холла, тобто виникнення різниці потенціалів у напівпровідникові під дією магнітного поля [2].
Основною характеристикою клавіатури є її зносостійкість, яка визначається числом спрацювань окремої клавіші на відмову. Сучасні клавішні перемикачі клавіатур витримують від 10 (кон тактні) до 100 (безконтактні) млн. спрацювань, що відповідає п'ятирічному напрацюванню на відмову [3]. Із контактних найбільш надійні конструкції на герконах. Основна (до 70 %) технологія сучасних клавіатур — ємнісна. Така клавіатура характеризується високою надійністю, простотою конструкції, безшумною роботою, невисокою вартістю.
При створенні схем управління клавіатури враховують такі особливості.
Натискання на клавішу приводить до переходу ключа, із стану "0" до стану логічної “1”. Такий перехід пов’язується із фізичним замиканням (розмиканням контактів, або із зміною напруги, тому він може супроводжуватись оберненою зміною стану. Таке явище називають деренчанням контактів. Схеми управління повинні усувати вплив деренчання контактів, бо, інакше, під час одного натискання на клавішу може сформуватись послідовність сигналів невизначеної довжини (із однакових кодів). Для усунення наслідків деренчання контактів в некодуючій клавіатурі використовуються RC-фільтри, які згладжують коливання і подавлюють дію деренчання. У кодуючій клавіатурі (наприклад, в IBM PC) до кодування натиснутої клавіші вводиться затримка в декілька мікросекунд. Затримка реалізується програмним циклом, який блокує дію клавіші на деренчання. Процесор 8048 (клавіатура IBM PC) формує затримку і переривання на час деренчання напруги [1].
Основна функція схеми управління — сформувати код, відповідний натиснутій клавіші. Одна, із простіших схем для реалізації цієї функції приведено на мал. 1. Схема має генератор тактових імпульсів Г, лічильник Ліч та дешифратор Д, який послідовно опитує стан ключів КЛ, які відносяться до відповідного стовпця Х матриці клавіатури. Якщо яка-небудь клавіша натиснена, то сигнал через замкнений контакт цієї клавіші надійде на відповідну горизонтальну шину У матриці і потім через селектор С надійде на вхід постійного запам’ятовуючого пристрою (ПЗП). Сиг нали з Д та з С утворюють адресний вхід ПЗП в комірках якого зберігаються коди символів (їх молодші розряди). За допомогою тактового сигналу код вибраного символу видається на регістр Рг символу.
Старші розряди коду визначаються вмістом спеціальних регістрів (на схемі не показані). Переключення спеціальних регістрів дозволяє за допомогою однієї клавіші вводити різні символи (із різних алфавітів, зокрема), або, при необхідності, найбільш поши рені оператори алгоритмічної мови. Багато клавіатур ПК мають до 5 спеціальних регістрів [2], що значно розширює функціональні властивості клавіатур.
Для виключення впливу деренчання контактів видача коду символу з Рг затримується на час завершення перехідного процесу.
В сучасних ПК управління роботою клавіатури здійснюється за допомогою мікроЕОМ. Це дозволяє спростити апаратуру кодування, розширити її можливості, суттєво зменшити вплив деренчання контактів.
Більшість клавіатур, включаючи і ІВМ-подібні, відповідають ергономічному стандартові DIN66234 (ФРГ) [3], який став фактично міжнародним. За цим стандартом клавіатура повинна виготовлятись у виді окремого блоку, мати власну електронну схему. Електронна частина в сучасних ПК реалізується на 8-розрядних МП та мікро-ЕОМ. В професійних ПК підтримується принцип віртуальної клавіатури, який полягає в тому, що в ПК надсилається не код сим волу натиснутої клавіші, а тільки її номер. Цей номер інтерпретується за допомогою системних таблиць, що забезпечує виключну гнучкість та мобільність роботи при використанні різних фонетич них систем. У відповідності з цим принципом можна виділити три рівні представлення та обробки сигналів, які надходять з клавіатури [1]: фізичний, логічний і функціональний.
Фізичний рівень пов’язується із сигналами, які надходять в системний блок (СБ) при натисканні та відпусканні клавіш. При натисканні любої клавіші в СБ надсилається код, який відповідає її порядковому номеру. Цей код звуть скен-кодом (scan-code). При відпусканні клавіші також генерується її номер, збільшений на 128 (додатковий скен-код).
Якщо клавіша натиснута більше 0,5 секунди, то автоматично починає генеруватись послідовність її основних скен-кодів з частотою 10 разів за секунду, що імітує серію швидких натискань цієї клавіші.
На логічному рівні, реалізованому базовою системою вводу/виводу DOS (BIOS) за допомогою переривання 9, здійснюється трансляція отриманого скен-коду в спеціальний 2-байтовий код. Молодший байт для групи клавіш А вміщує ASCII (American Standard Code for Information Interchange) — код символу, який зображений на клавіші. Це головний байт. Допоміжний байт (старший) вміщує вихідний скен-код натиснутої клавіші. На логічному рівні код, загалом формується із врахуванням того, до якої групи відноситься натиснута клавіша і чи одна клавіша, чи деяка їх комбінація активізується. Так, наприклад, при натисканні одиночної клавіші групи БВГ, або при одночасному натисненні деяких клавіш, голов ний байт вміщує не ASCII-код, а “0”. Це дозволяє перевірити той факт, що натиснута в даний момент клавіша не відноситься до алфавітно-цифрової групи А. Допоміжний байт при цьому вміщує скен-код натиснутої клавіші, або повну комбінацію одночасно натиснутих клавіш. Сполучення головного та допоміжного коду, коли перший з них дорівнює “0”, називають розширений ASCII-кодом.
На функціональному рівні окремим клавішам програмним шляхом призначаються певні функції. Клавішам можуть приписуватись послідовності символів або команди зміни режимів, зміни дисплейних вікон і т. д. Таке "програмування" клавіш, зокрема, може здійснюватись за допомогою драйверів (наприклад, АNSI.SYS), текстовими редакторами, графічними системами, іншими прикладними програмами.
5.Інтерфейс клавіатури.
Інтерфейс клавіатури є синхронним чотирьох-провідним інтерфейсом з послідовною одно-бітовою та багатобайтовою передачею даних від клавіатури до ПК. Лінії сигналів, інтерфейсів характеризуються таблицею 1.
назва лінії
умовні позначення
тактова частота
CLK
дані
DATA
живлення
Vcc 5V
нуль
Z 0V
Примітка. Допускається включення лінії екрану, об'єднаної з екра ном клавіатури та ПК, безпосередньо, або через опір ( 100 Ом.
Обмін даними здійснюється за допомогою 9 чи 11-розрядих повідомлень, які мають структуру, відображену в таблиці 2.
Таблиця 2. Структура повідомлень
Номер розряду
Призначення розрядів
Позначення розрядів
9-ти розрядне повідомлення
11-ти розрядне повідомлення
1, 2 - 9
1, 2 - 9
стартовий байт даних
DB0 - DB7
—
10
паритет за парністю
—
—
11
стоповий
—
Тактові сигнали генеруються клавіатурою. Стартовий біт має рівень логічного “0” (“1”) при 9 (11) - бітовому обміні відповідно, а стартовий біт рівень логічної “1”.
Підключення клавіатури здійснюється через кабельну вилку OНЦ-BT-4/А-5/16-B з відповідним розподілом ліній за контактами з’єднувачів:
Лінія
CLK
DATA
0
+5
Номер контакту
1
2
4
5
П’ятиконтактний DІМ-рознім клавіатури IBМ PC XT/AT має таке ж закріплення контактів за лініями [6], що, очевидно, і стало основною для ГОСТ-у 12368.
6. Принцип роботи клавіатури IBM PC.
Клавіатура IBM PC [5] включає матрицю швидкодіючих кнопкових контактів із 23 рядків по 4 колонки, 8-розрядний мікропроцесор INTEL 8048 із вмонтованим ПЗП ємністю 2 КБайт та електронну схему управління (мал. 2). Мікропроцесор сприймає кожне натискання на клавішу і видає скен-код в порт А мікросхеми 8255 в IBM PC/XT, або його еквівалент в IBM PC/АT. Клавіші на клавіатурі підключені до матриці контактів. При натисненні на клавішу замикається контакт, який знаходиться на перетині, стрічки Х та колонки Y матриці. Кожні 3-5 мс. 8048 сканує матрицю клавіатури, перевіряючи, яка із ліній має низький рівень. Спочатку сканується перша колон ка, і стан контактів кожного ряду цієї колонки читається і зберігається в пам’яті 8048. Якщо контакт замкнений, то точка на перетині колонки і стрічки мас потенціал “0”. Сканування здійснюється послідовно для всіх чотирьох колонок. Кожний код сканування запам’ятовується в буфері мікропроцесора 8048, відображаючої стан всієї клавіатури.
На системній платі ланки обслуговування клавіатури підключено до системи переривань. Щоразу, коли ця ланка реєструє натискання клавіші, в системі збуджується переривання. Це переривання передає управління обробнику переривань від клавіатури, який зберігає дані від клавіатури для подальшого їх використання.
Коли клавіатура видає скен-код, то викликається переривання клавіатури INТ 9, ЦП припиняє роботу і аналізує отриманий 8255 скен-код. Якщо код надходить від клавіш-перемикачів (напр, від ІNS, або CapsLock), то зміна статусу роботи клавіатури записується в пам’ять ІВМ PC, в протилежному випадку формується код символу (старший біт в “1”), або скен-код не оброб ляється (старший біт “0”). Потім введений код розмішується в буфері клавіатури, який органі зу ється в ОЗП і використовується для зберігання кодів символів. В буфері одночасно може збері га тись до 15 символів з послідовністю обробки за принципом “Перший прийшов - перший обслужений”.
Є декілька комбінацій клавіш, наприклад, Ctrl+Break, PrtSc, Сtrl+Alt+Del, SysReg (для IBM AT), які не генерують скен-коди, а виконують окремі функції.
Перед тим, як передати код сканування 8048 видає логічну “1” на своїй лінії KBD DATA протягом 0,2 мс., потім 8-бітову послідовність коду сканування, починаючи з молодшого біту, кожний біт через 0,1 мс.
7. Прояви та аналіз несправностей клавіатури.
При включенні живлення здійснюється саме діагностування клавіатури (на прикладі IBM PC), яке у більшості випадків, включає два тести:
POR — Power-On-Reset — програма скидання при включенні. Клавіатура починає генерувати POR після того, як живлення +5 В досягне 90% рівня. На цей час інтерфейс клавіатури заборонений. РОR триває 300-9*103 мс.
ВАТ— Basic Assurance Test — головний контрольний тест. Генерується після POR і триває 600-900 мс. Проводяться перевірки:
всіх шляхів доступу до RАM (для 8048 чи інших мікро-ЕОМ);
визначення контрольних сум ROM;
бітів констант та адресний тест RАM.
ВАТ супроводжується перевіркою сигналізації LED.
ВАТ запускається також командою RESET.
Після завершення ВАТ лінії KBDD/KBDCLK встановлюються високими, розблоковуючи клавіатуру для обміну із системою. Якщо ВАТ завершується без помилок, в систему надходить команда ВАТ Completion Code (код ААН), або в протилежному випадку команда Diagnostic Failure (код FDH чи FCH).
Несправності клавіатури можуть привести до появи на екрані дисплея кодів системних помилок:
301. Ймовірною причиною помилки може бути несправність клавіатури або від’єднання кабелю клавіатури.
хх301. Причина – незадовільна робота схеми клавіатури (хх — шістнадцятковий код несправності клавіатури при скануванні матриці клавіатури).
При ремонті клавіатури потрібно в пepшy чергу перевірити сигнальний кабель. Взагалі обриви в кабелях приводять до плаваючих помилок. Діапазон значень напруги в кабелі приводиться в таблиці 3.
Таблиця 3. Сигнали кабелю клавіатури.
Номер контакту
Позначення
Параметри лінії
1
+KBDCLK
Двонаправлена лінія +(2,0-5,5) В
2
+KBDDATA
Двонаправлена лінія +(4,8-5,5) В
3
Резерв
4
Земля
5
+5 V DC
+(2,0-5,5) В
У таблиці 4 приведені можливі несправності клавіатури, можливі причини їх появи та методи їх усунення.
Таблиця 4. Несправності клавіатури.
Прояви несправностей
Вплив на пристрій
Можливі причини
Метод усунення
Невідповідність введених символів, позначеним на клавіатурі, символи не вводяться.
Сигнал не надходить на SB.
Нема сигналу на шині даних.
Сигнал з клавіатури — помилковий.
поганий або погано підключений кабель;
поганий чіп 8048 в клавіатурі;
поганий чіп 8255 на генплаті.
Замінити і перевірити.
Замінити.
Замінити.
Одна або декілька клавіш не працюють.
Поганий контакт клавіші зі схемою.
Сигнал з клавіатури — помилковий.
погана клавіша;
поганий чіп 8048 на платі клавіатури.
Відремонтувати або замінити.
Замінити.
Клавіатура залишається у верхньому або нижньому регістрі
Клавіша застряла.
Нема фіксації верхнього регістру.
Сигнал з клавіатури — помилковий.
клавіша приліплена;
погана клавіша CapsLock;
поганий чіп 8048 на платі клавіатури.
Підсушити клавіатуру феном.
Замінити клавішу або замінити драйвер кирилиці.
Замінити.
При встановленні клавіатури необхідно впевнитись, що BIOS вірно реагує на скен-коди клавіатури. Клавіші у вузлах матриці розташовані найчастіше всього за однією із двох схем. Сама роз повсюджена система порцій клавіш QWERTY, менш розповсюджена сис тема Дворака-Ділея. Існують і інші варіанти розташування клавіш, на скен-коди яких BIOS реагує неадекватно.
8. Конструкція клавіатури IBM PC та догляд за нею
Кожна клавіша клавіатури IBM PC розташована на частці гумоподібного матеріалу, який, в свою чергу, знаходиться на мініатюр ному перемикачі. Сам перемикач змонтовано на друкованій платі.
Під час натискання на клавішу гумова прокладка стискується і вик ликає спрацювання перемикача. Схема замикається і формується циф ровий сигнал. При відпусканні клавіші гума випрямляється і перемикач розмикається, цифровий сигнал припиняється.
Усі рухомі частини клавіатури піддаються зносу та корозії. Щоб вивести з ладу мініатюрну клавішу, досить небагато пилу. Тому, перш за все необхідно підтримувати клавіатуру чистою. Потрібно відкривати клавіатуру тільки на час роботи на комп’ютері. Для ць ого підходить люба пило захисна кришка. Така міра застереження продовжить термін служби клавіатури.
Якщо все ж в клавіатуру проникнув пил, то для очищення зруч но користуватись ватними тампонами. Потрібно ретельно протерти пил між клавішами. При чистці не можна використовувати різних абразивних матеріалів чи тампонів із агресивними рідинами. Можна протерти верх клавіш вологим тампоном але дуже обережно.
Іноді одна із клавіш перестає працювати, і ви можете відчу ти, що вона зламалася. При натисканні клавіша не реагує — нема тактильного відчуття. Це механічна несправність — її можна відре монтувати, але потрібно зважити наступне:
деталі клавіш дуже малі і чутливі. Якщо ви не працювали з дрібними деталями, не маєте годинникових викруток,— за роботу краще не братись. Ви можете наробити більше пошкоджень, ніж їх було до ремонту.
перевірте наявність запасних частин. Якщо Ви виявите дефектну деталь, але не зможете її замінити, час буде витрачено марно.
Але якщо Ви надієтесь на ваші золоті руки і є запасні частини — можна виконувати потрібний ремонт.
Висновки: виконуючи дану лабораторну роботу, я вивчив основи будови, характеристики та види клавіатур; ознайомився із характерними відмовами та правила обслуговування клавіатури обчислювальних засобів.
28.01.2013 14:01-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора