Колпачок

клавиши

Кремниевая оболочка

Рис. 18.5. Типичный мембранный переключатель, используемый в клавиатурах NMB

□ 35 г 045 г Об5 г Об5 г ©80 г

Рис. 18.6. Уровни силы клавиатуры Key Tronic, созданной на основе технологии Ergo

Емкостные датчики

Это единственные бесконтактные переключатели, которые получили широкое распространение (рис. 18.7). Клавиатуры с такими датчиками дороже резиновых, но более устойчивы к загрязнению и коррозии. Для обеспечения обратной связи в этих клавиатурах используются цилиндрические (винтовые) пружины.

Клавиша

Возвратная пружина

Верхняя пластинка (подвижная)

Нижняя пластинка (неподвижная)

Опорный сигнал

Выход

Рис. 18.7. Клавиша с емкостным датчиком

В емкостных датчиках нет замыкающихся контактов. Их роль выполняют две смещающиеся относительно друг друга пластинки и специальная схема, реагирующая на изменение емкости между ними. Клавиатура представляет собой набор таких датчиков.

При нажатии клавиши шток смещает верхнюю пластину ближе к неподвижной нижней. Клавиши сконструированы так, что переход между пластинами происходит скачкообразно и при этом слышен щелчок. Когда верхняя пластина приближается к нижней, емкость между ними увеличивается, что регистрируется схемой компаратора, установленной в клавиатуре.

Благодаря бесконтактным датчикам такая клавиатура устойчива к коррозии и загрязнению. В ней практически отсутствует "дребезжание" (явление, когда при одном нажатии на клавишу символ вводится несколько раз подряд). Ее долговечность - до 25 млн нажатий, в отличие от 10-12 млн для клавиатур других типов. Единственный недостаток такой клавиатуры - высокая стоимость, но она во многом компенсируется удобством и долговечностью.

Изначально компания IBM была единственным производителем клавиатур с емкостными переключателями. Они все еще применяются в некоторых клавиатурах IBM, однако теперь в основном используются более дешевые переключатели с резиновыми колпачками или какого-либо другого типа. Компания Lexmark, отделившись от IBM, в течение нескольких лет занималась производством клавиатур такого типа. В настоящее время клавиатуры с емкостными переключателями изготавливаются и реализуются компанией Unicomp (www.pckeyboard.com), выкупившей в 1996 году технологию IBM у Lexmark.

Обратите внимание на клавиатуру EnduraPro/104 за 99 долларов (http: www. pckeyboard.com/ep104.html) или Customizer 101/104, 101-клавишная версия которой стоит всего лишь 49 долларов (http: www.pckeyboard.com/customizer. html). Это совершенно новые типы клавиатур, а не переделанные версии уже существующих моделей.

Клавиатура EnduraPro/104 характеризуется знаменитыми емкостными переключателями, встроенным устройством позиционирования TrackPoint и портом мыши mini-DIN. Она обладает широким диапазоном программируемых настроек и не требует специальных драйверов.

Компания Unicomp производит под собственной торговой маркой множество моделей клавиатур с емкостными переключателями, а также активно использует торговые

марки Lexmark и IBM, относящиеся к емкостной технологии. Лично я работаю с клавиатурой марки Lexmark, изготовленной в Unicomp, которая включает в себя устройство позиционирования TrackPoint, созданное IBM. Чувствительность и долговечность этой клавиатуры выше всяких похвал.

Интерфейс клавиатуры

Клавиатура состоит из набора переключателей, объединенных в матрицу. При нажатии клавиши процессор, установленный в самой клавиатуре, определяет координаты нажатой клавиши в матрице. Кроме того, процессор клавиатуры определяет продолжительность нажатия и может обработать даже одновременное нажатие нескольких клавиш. В клавиатуре установлен буфер емкостью 16 байт, в который заносятся данные при слишком быстрых или одновременных нажатиях. Затем эти данные в соответствующей последовательности передаются в систему.

Обычно при нажатии клавиш возникает эффект дребезжания, т. е. контакт устанавливается не сразу, а после нескольких кратковременных замыканий и размыканий. Процессор, установленный в клавиатуре, должен подавлять это дребезжание и отличать его от двух последовательных нажатий на одну и ту же клавишу. Сделать это довольно просто, поскольку переключение контактов при дребезжании происходит гораздо быстрее, чем при нажатии клавиши пользователем.

Клавиатура ПК фактически представляет собой небольшой компьютер, связанный с основной системой одним из двух способов:

с помощью стандартного разъема клавиатуры и специального последовательного канала передачи данных;

через порт USB.

Связь с системным блоком осуществляется через последовательный канал, данные по которому передаются по 11 бит, причем восемь из них собственно данные, а остальные - синхронизирующие и управляющие. Хотя это полноценный последовательный канал связи (данные передаются по одному проводнику), он не совместим со стандартным последовательным портом RS-232, который часто используется для подключения модемов.

В клавиатурах первых PC использовался микроконтроллер 8048, а в более новых компьютерах применяется микросхема 8049 со встроенной памятью ROM или другие микросхемы, совместимые с 8048 или 8049. Например, в расширенной клавиатуре IBM всегда использовался специализированный вариант процессора 6805 компании Motorola, совместимый с микросхемами Intel. Встроенный процессор клавиатуры сканирует матрицу переключателей, устраняет эффект дребезжания, вырабатывает при нажатии клавиши соответствующий скан-код и передает его на системную плату. Этот процессор имеет свою память, иногда небольшую память ROM и встроенный последовательный интерфейс.

В компьютере PC/XT последовательный интерфейс клавиатуры соединен с микросхемой 8255 программируемого периферийного интерфейса (Programmable Peripheral Interface - PPI) на системной плате. Эта микросхема, в свою очередь, подключена к контроллеру прерываний через линию IRQ 1, которая используется для сигнализации о том, что данные с клавиатуры доступны. Сами данные из микросхемы 8255 передаются в процессор через порт ввода-вывода с адресом 60h. Сигнал на линии IRQ 1 заставляет процессор компьютера перейти к подпрограмме обработки прерываний (INT 9h), которая интерпретирует скан-коды клавиатуры и определяет дальнейшие действия.