URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH
Marek Niedostatkiewicz Katedra Metrologii i Systemów Elektronicznych ETI PG 2003/2005

3. Urządzenia wejściowe Marek Niedostatkiewicz Katedra Metrologii i Systemów Elektronicznych ETI PG 2003/2005

Urządzenia interfejsu uzytkownika
Klawiatury i przyciski Urządzenia wskazujące mysz pulpity i ekrany dotykowe pióro świetlne drążek sterowy (joystick)

Klawiatura: najważniejszy element większości systemów komputerowych zbudowana (PC) z klawiszy, matrycy i mikrokontrolera sterującego alternatywne koncepcje klawiatur: np. klawiatura analogowa problem wandaloodporności klawiatur narażonych na uszkodzenia

Klawiatura: QWERTY - skąd pochodzi taki układ klawiszy (Christopher Shole)? klawiatury Dvoraka przyciski - dotyczą nie liter a funkcji (ang. keys vs buttons) istnieją przyciski z mikrowyświetlaczami problem wandaloodporności klawiatur narażonych na uszkodzenia

Budowa klawiatury: klawiatury stykowe kontraktonowe zbliżenie magnesu powoduje przełączenie kontraktonu membranowe nadrukowane na folii przewodzącej, po naciśnięciu zwierają styki (niewielki skok, lecz możliwość hermetyzacji) przełącznikowe klasyczne przełaczniki mechaniczne Klawiatury stykowe wymagają układów lub procedur likwidacji drgań zestyków w momencie załączania

Budowa klawiatury: klawiatury stykowe (przełączniki z gumy przewodzącej)

Budowa klawiatury: klawiatura foliowa

Budowa klawiatury: klawiatura bezstykowe

Budowa klawiatury: klawiatury bezstykowe pojemnościowe zmiana pojemności obwodu przez zbliżenie lub wsunięcie metalizowanej warstwy między okładki kondensatora dotykowe (pojemność lub rezystancja) optoelektroniczne magnetyczne / hallotronowe wykrywają zbliżenie magnesu do detektora pola magnetycznego Klawiatury bezstykowe nie wymagają likwidacji drgań

przykład: klawiatura PC układ cyklicznego adresowania sprawdza punkty matrycy ok razy na sekundę po wykryciu zmiany stanu dekodowany jest punkt na podstawie informacji generowane są 7-bitowe tzw. scan-codes. 8 bit rozróżnia naciśnięcie od zwolnienia klawisza (make code / break code, wielobajtowe) odczytanie klawisza, ustalenie i odczyt z ROM kodu znaku, zapisanie danych w buforze klawiatury i wysłanie do komputera PC

przykład: klawiatura PC XT - łącze jednokierunkowe, AT łącze dwukierunkowe, typu OC half-duplex, polaryzowane do +5V w XT obsługa przez układ 8255 i przerwanie INT0 w AT obsługa przez kontroler 8741 / 8742 / 8041 i przerwanie INT0

przykład: klawiatura PC w przypadku łącza dwukierunkowego można: programować parametry autopowtarzania (opóźnienie początkowe i częstość powtarzania), inicjalizować klawiaturę i przeprowadzić testy, sterować diodami świecącymi sygnalizującymi stany klawiszy, blokować i odblokowywać klawiaturę

przykład: klawiatura PC w klawiaturach montowane są często dodatkowe urządzenia (czytniki kart, touchpady itp.) stosuje się symulatory klawiatur w celu oszukania BIOS lub układy udające klawiaturę

przykład: klawiatura PC łącze klawiatury PC Lp DIN PS/2 (mini-DIN) 1 zegar dane 2 dane nie używany 3 zerowanie masa 4 masa +5V 5 +5V zegar 6 nie używany nie używany Klawiaturę można za pomocą 3 linii połączyć z dowolnym mikrokontrolerem.

POKRĘTŁA: potencjometry ograniczony kąt obrotu, nie ma możliwości “przekręcania” enkodery przyrostowe (generator HP33120A) bezwzględne (np. nastawnik konfiguracji)

URZĄDZENIA WSKAZUJĄCE: zwracają dwie wartości, zwykle współrzędne ekranowe Dzielą się na dwie kategorie: względne poprzednie przesunięcia mają wpływ na odczytane współrzędne nie mają ograniczonego zakresu ruchu bezwzględne mniej dokładne przy tych samych rozmiarach przekładają 1:1 obszar na współrzędne ekranowe szybsze

MYSZ: urządzenie przetwarzające ruch własny oraz stany 2/3/4 przycisków i ew. pokręteł na sygnały cyfrowe przekazywane do komputera Opracowana w laboratorium Xerox Corporation. Autorem koncepcji był Engelbart ze Stanford Research Institute, ok

MYSZ: Projekt Engelbarta

Urządzenia interfejsu użytkownika
MYSZ: Projekt z 1980r.

Taksonomia myszy : ) w/g sposobu wykrywania ruchu mechaniczno - optyczne optyczne w/g sposobu przekazywania informacji do komputera przewodowe (RS232 i PS/2) bezprzewodowe - podczerwień bezprzewodowe - radiowe w/g protokołu sterowania myszą Logitech / PS/2 (IBM) / Microsoft / Mouse System

Zasada działania myszy optyczno-mechanicznej kula o średnicy 20mm pokryta warswą gumy

Zasada działania myszy optyczno-mechanicznej dwa prostopadłe do siebie wałki przekazujące

Zasada działania myszy optyczno-mechanicznej optyczne enkodery przyrostowe zbudowane z tarczek ze szczelinami lub sekcjami ciemnymi i jasnymi oraz podwójnych fotokomórek szczelinowych.

Zasada działania myszy optyczno-mechanicznej pary fotokomórek są tak umieszczone, że gdy jedna para jest na granicy sektorów, to druga jest, w zależności od kierunku obrotu na środku pola jasnego lub ciemnego

Zasada działania myszy optyczno-mechanicznej

Urządzenia wejściowe Zasada działania myszy optyczno-mechanicznej

Zasada działania myszy optyczno-mechanicznej rozdzielczość mechaniczna CPI (counts per inch) programowo zmieniana rozdzielczość przez sterownik linia TxD tylko do zasilania RTS i DTR zasilają mysz, DTR wykonuje Reset transmisja simplex, 1200bps, 8N1

Protokół myszy Microsoft 1st byte 2nd byte 3rd byte ================ =============== ================ - 1 ? ? Y Y X X - 0 X X X X X X - 0 Y Y Y Y Y Y | | \ / \ / \ / \ / | | | | | | | | | \----\ | | | | \ | | \ | | | / \ / \ / \ / \ | | ================ ================= | | Left Btn --/ | ================ ================= Right Btn ---/ X increment Y increment

6 pinowe złącze myszy PS2 1 DATA 2 No connection 3 GND 4 +5V 5 CLK 6 No connection

Zasada działania myszy optycznej wyposażona w jedną lub więcej par LED-fotoelement, typu refleksyjnego

Zasada działania myszy optycznej dawniej wymagano dedykowanej podkładki pod mysz na podkładce umieszczony jest wzór pasków, powodujący generowanie innej sekwencji bitów dla każdego kierunku ruchu. współcześnie: kombinacja LED+CCD+DSP radzi sobie na każdym podłożu nie posiada części ruchomych

manipulator kulowy (track-ball): działa na zasadzie myszy mechaniczno-optycznej kula ma dużo większą średnicę i jest zamontowana na wierzchniej części urządzenia

PULPITY I EKRANY DOTYKOWE:

PULPITY I EKRANY DOTYKOWE: zbudowane z płaskiej powierzchni (pole operacyjne) oraz systemu rozpoznawania położenia wskaźnika wskaźnikiem może być specjalny rysik lub palec użytkownika Urządzenie może mieć postać niezależnego pulpitu lub przezroczystego ekranu wbudowanego w osłonę monitora Touchpad / touchscreen

Taksonomia pulpitów dotykowych w/g metody wyznaczania położenia metoda rezystancyjna metoda pojemnośiowa metoda elektromagnetyczna metoda wiązek fal dźwiękowych metoda promieni podczerwonych w/g zabudowy samodzielne pulpity dotykowe ekrany dotykowe na wyswietlaczach i monitorach

zasada działania pulpitów dotykowych metoda rezystancyjna dwie warstwy nie stykających się ze sobą powierzchni, oddzielone separatorami. sztywna umieszczona w głębi struktury elastyczna umieszczona na powierzchni naciśnięcie na zewnętrzną powierzchnię powoduje jej odkształcenie i zwarcie Indium tin oxide.

zasada działania pulpitów dotykowych metoda rezystancyjna Stosowana w ekranach dotykowych Występuje w wersjach 4/8 i 5/6/7 przewodowej Zalety: Wysoka rozdzielczość Możliwość stosowania piór Światło, woda, brud i kurz nie wpływają na pracę Wady Przejrzystość 75 % Ostre obiekty mogą uszkodzić pulpit Wymaga nacisku

zasada działania pulpitów dotykowych metoda rezystancyjna – 4 przewodowa 1024 x 1024 punkty rozdzielczości trwałość naciśnięć Rysunki – EloTouchsystems / Electronic Design

zasada działania pulpitów dotykowych metoda rezystancyjna – 8 przewodowa Rysunki –Electronic Design

zasada działania pulpitów dotykowych metoda rezystancyjna – 5 przewodowa 4096 x 4096 punkty rozdzielczości trwałość naciśnięć Dolna warstwa rezystywna (pomiar w obu osiach) Górna warstwa wyłącznie przewodząca

zasada działania pulpitów dotykowych metoda pojemnościowa Zalety: Światło, woda, brud i kurz nie wpływają na pracę Przejrzystość 90 % dotknięć Wady Wymagane dotknięcie materiałem przewodzącym Nie można obsługiwać w rękawicach

zasada działania pulpitów dotykowych metoda pojemnościowa Napięcie jest dostarczane w 4 narożnikach pulpitu w strukturze pulpitu umieszczono przewodzące paski Dotknięcie powoduje odpływ ładunku Proporcja prądu 4 elektrod umożliwia ustalenie punktu

zasada działania pulpitów dotykowych metoda elektromagn. - NFI siatka przewodów ukryta pod powierzchnią pulpitu Wykrywanie zbliżenia palca lub wskaźnika do panelu poprzez analizę pola elektrostatycznego Działa przez zabrudzenia, w rękawicach itp.. Możliwość realizacji wandaloodpornych i odpornych na czynniki zewnętrzne.

zasada działania pulpitów dotykowych metoda wiązek fal dźwiękowych w rogach panelu umieszczone są generatory i odbiorniki fal dźwiękowych Powierzchniowe wiązki fal dźwiękowych wysyłane są wzdłuż brzegów, które odbijają wiązki w kierunku odbiorników zakłócenie przebiegu pola przez przyłożenie wskaźnika powoduje wykrycie jego położenia Do naciśnięć, wysoka przezierność (90%)

zasada działania pulpitów dotykowych metoda wiązek podczerwieni w ramie umieszczone są nadajniki i odbiorniki podczerwieni przecięcie wiązek promieni podczerwonych lokalizuje punkt przyłożenia wskaźnika nie można wykrywać siły nacisku stosunkowo prosta, historyczna konstrukcja Możliwość hermetyzacji panelu

MANIPULATOR DRĄŻKOWY

MANIPULATOR DRĄŻKOWY manipulator zamocowany w nieruchomej podstawie, przemieszczany w dwóch kierunkach, zawierający jeden lub więcej dodatkowych przycisków podział manipulatorów na cyfrowe i analogowe cyfrowe wykrywają dwustanowo położenie w osiach analogowe posiadają enkodery (potencjometry) wykrywające stopień wychylenia w osiach wykorzystywane w grach, wózkach inwalidzkich, maszynach, odrzutowcach z systemem Fly-By-Wire

MANIPULATOR DRĄŻKOWY

MANIPULATOR DRĄŻKOWY Schemat joysticka cyfrowego

MANIPULATOR DRĄŻKOWY Schemat joysticka analogowego

MANIPULATOR DRĄŻKOWY Budowa joysticka analogowego

MANIPULATOR DRĄŻKOWY Budowa joysticka bezkontaktowego - optycznego

MANIPULATOR DRĄŻKOWY Budowa joysticka ze sprzężeniem zwrotnym

Manipulator wbudowany w klawiaturę Planowane są wersje z “force-feedback”

PIÓRO ŚWIETLNE fotoelement wykrywa przejście strumienia światła emitowanego z kineskopu we współpracy ze sterownikiem obrazu, rozpoznawane są współrzędne ekranowe punktu wykrywa obszary o dużym kontraście na tej samej zasadzie działały pistolety do gier telewizyjnych

inne lokalizatory wieloosiowe joysticki urządzenia do VR: wykorzystujące MEMS: mikromechaniczne czujniki przyśpieszenia - wykrywające położenie kątowe manipulatory 6D: x y z, przechył w trzech osiach trójwymiarowe pulpity z falami akustycznymi

Marek Niedostatkiewicz Katedra Metrologii i Systemów Elektronicznych ETI PG 2003/2005

URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres

Wejść

Zaloguj się poprzez sieć społeczną:

URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

Podobne prezentacje

Prezentacja na temat: "URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH"— Zapis prezentacji:

Podobne prezentacje

О projekcie

Zwrotny adres