Реферат: История развития устройств ввода ЭВМ

WizardPen 4x3 представляет собой обыкновенную ручку, которой легко чертить, рисовать, делать эскизы, подписывать документы или делать заметки от руки в Internet, либо в любой прикладной программе. Забудьте обо всех неприятностях со шнуром, собравшейся пыли или трудностях при черчении - чувствительное к давлению перо позволит получать любые формы и любую толщину линии. Световое перо. Перо без провода с 512 уровнями чувствительности к нажиму предоставляет неограниченную свободу движений. Кроме того, WizardPen 4x3 обеспечивает разрешение 4064 линии/дюйм, имеет настраиваемую кнопку для быстрого просмотра вверх и вниз, вправо и влево в Internet и в документах Windows, а также программное обеспечение для комментариев от руки.

Тачпад.

        Тачпад (TouchPad) представляет собой чувствительную контактную площадку, движение пальца по которой вызывает перемещение курсора. В подавляющем большинстве современных ноутбуков применяется именно это указательное устройство, имеющее не самое высокое разрешение, но обладающее самой высокой надежностью из-за отсутствия движущихся частей.

TouchPad поддерживает индустриальный стандарт "mouse" плюс собственные, специфические, расширенные протоколы. Поддержка "mouse" означает, что, подключив к компьютеру TouchPad, вы сразу можете использовать ее как обычную "мышку", без инсталляции ее собственного драйвера.

Дальнейшим развитием TouchPad является TouchWriter - панель TouchPad с повышенной чувствительностью, одинаково хорошо работающая как с пальцем, так и со специальной ручкой и даже с ногтем. Эта панель позволяет вводить данные привычным для  человека образом - записывая их ручкой. Кроме того, ее можно использовать для создания графических изображений или для подписывания ваших документов. Для желающих писать китайскими иероглифами, можно порекомендовать установить на компьютер пакет QuickStroke, который позволит вводить иероглифы, непосредственно рисуя их на панели. Причем программа, по мере ввода, предлагает готовые варианты иероглифов.

Оба эти устройства предполагают наличие определенной тренировки для обращения с ними, однако по надежности и малогабаритности остаются вне конкуренции.

Сенсорный экран

Сенсорный экран представляет собой стеклянную конструкцию, размещаемую на поверхности дисплея, отображающего систему навигации. Выбор необходимой функции системы происходит при прикосновении к соответствующему изображению на экране. Контроллер сенсорного экрана обрабатывает координаты точки прикосновения и передает их в компьютер. Специальное программное обеспечение запускает выбранную функцию.

Основные виды:

Пятиэлектродные резистивные сенсорные экраны.

Их технология разрабатывалась для использования в условиях агрессивной окружающей среды, поэтому эти сенсорные экраны превосходят другие экраны в надежности и долговечности. Резистивные экраны обладают максимальной стойкостью к загрязнению. Эта особенность позволяет им не бояться попадания на рабочую поверхность жидкостей, конденсата, паров, и надежно работать, когда сенсорные экраны других типов выходят из строя. Экран выдерживает 35 миллионов прикосновений к одной точке.

Устройство резистивного сенсорного экрана

Выполненный в соответствии с геометрией монитора, сенсорный экран AccuTouch состоит из стеклянной панели, покрытой слоем пластика. Пространство между стеклом и пластиком отделено микро-изоляторами, которые равномерно распределены по активной области экрана и надежно изолируют проводящие поверхности. При легком прикосновении поверхности соприкасаются. Контроллер регистрирует изменение сопротивления, преобразует его в координаты прикосновения (X и Y) и передает их на системную шину компьютера.

Как контроллер определяет координаты касания

Когда контроллер ожидает нажатия, резистивное покрытие сенсорного экрана находится под напряжением +5В, а подложка заземлена, за счет микроизоляторов между этими поверхностями сохраняется высокое сопротивление. Когда ничто не касается сенсорного экрана, напряжение на подложке равно нулю. Уровень напряжения подложки постоянно преобразовывется аналогово-цифровым преобразователем (ADC) и отслеживается микропроцессором контроллера.

Когда к экрану прикоснулись, микропроцессор улавливает изменение напряжения подложки и начинает вычислять координаты касания следующим образом:

A. Микропроцессор определяет напряжение по оси Х путем подачи напряжения +5В на контакты H и X и заземляет контакт Y и L. Значение напряжения, пропорциональное Х координате касания появляется на подложке и фиксируется на контакте S разъема сенсорного экрана. Это напряжение оцифровывается через ADC согласно алгоритму усреднения и потом временно сохраняется для передачи на порт (хост).

B. После этого контроллер проделывает ту же самую операцию для оси Y. Соответственно, путем подачи напряжения на контакты H и Y и заземления контактов X и L, полученное на контакте S напряжение также оцифровывается, выравнивается и сохраняется для последующей передачи в порт.

Почему алгоритм выравнивания так важен

Алгоритм выравнивания компенсирует колебания, возникающие во время создания и разрыва контакта с сенсорным экраном, осуществляет проверку значений осей X и Y в пределах допустимых. Если одно или несколько значений выходит за пределы допустимых, значение обнуляется и процесс повторяется. Это продолжатся до тех пор, пока несколько значений X (потом Y) не попадут в допустимый диапазон. Среднее значение используется как X (Y) координата соответственно.

Как только независимые значения X и Y попадут в допустимый диапазон, пары координат используются как шаблон для выравнивания и компенсирования помех. Если шаблон не попадает во внутреннюю область, все координаты обнуляются и измерения начинаются сначала. При получении приемлемых значений среднее значение передается в компьютер.

Сенсорные экраны на основе поверхностных акустических волн (ПАВ)

На стеклянной панели сенсорного экрана, соответствующей форме матрицы монитора, по углам в нерабочей части расположены пьезопреобразователи (ПЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, преобразователи механических и акустических колебаний в электрические и обратно, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. Используются в качестве мощных источников ультразвука, излучателей и приемников звука, микрофонов и гидрофонов, звуковых резонаторов, фильтров, датчиков механических напряжений. Применяются в акустоэлектронике и сейсмических исследованиях). Контроллер посылает электрический сигнал на преобразователи, которые превращают сигнал в акустическую волну. Акустическая волна проходит по поверхности стеклянной панели и отражается массивом датчиков по периметру. Приемные датчики собирают отраженную волну и направляют ее обратно на пьезоэлементы. Волна преобразуется в электрический сигнал, который анализируется контроллером.

При прикосновении к экрану часть поверхностной волны поглощается. Полученный сигнал сравнивается с эталоном, определяются изменения, вычисляются координаты. Этот процесс осуществляется независимо по двум осям - X и Y. Особенностью является возможность определять силу прикосновения - координату Z. Координаты передаются в компьютер.

Сенсорные экраны на инфракрасном излучении.

• Настраивается на изменение условий освещения, включая прямой солнечный свет
• Стабильность начальной калибровки
• Высокая устойчивость к механическим повреждениям
• Функция коррекции параллакса для LCD дисплеев
• Герметически защищен от загрязнений
• Выбор между прозрачным и антибликовым экраном

Как работает

Технология основывается на прерывании сетки из невидимых инфракрасных лучей на повехности сенсорного экрана. Рама оптической матрицы содержит ряд инфракрасных светодиодов и фото-транзисторов, установленных на противополжных сторонах и создающих сетку из инфракрасных лучей.

Вся конструкция в сборе состоит из печатной платы с установленными на ней опто-парами и скрыта за прозрачной для инфракрасных лучей панелью. Контроллер сенсорного экрана последовательно включает светодиоды для создания сетки инфракрасных лучей. Когда перо или палец касается экрана, он попадает в сетку и прерывает лучи. Один или более фото-транзисторов обнаруживают отсутствие света и передают в контроллер сигнал, по которому в дальнейшем устанавливаются координаты точки, в которой произошло касание.

Список источников:

1.   В.А. Извозчиков "Информатика в понятиях и терминах" М.: Просвещение, 1991 г.

2.   А.М.Ларионов “Периферийные устройства в вычислительных системах” М.: Высшая школа,1991г.

3.   http://friends.pomorsu.ru/Alest/CompHistory/index.htm

4.