Tìm hiểu Các thiết bị vào dữ liệu

Tài liệu tham khảo chuyên ngành tin học Tìm hiểu Các thiết bị vào dữ liệu

CÁC THIẾT BỊ VÀO DỮ LIỆUMục lục

LỜI NÓI ĐẦU 2

1 Tổng quan về chuột, bàn phím, máy quyét, máy quay: 4

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, chiếc máy tính là công cụ không thể thiếu trongcông tác quản lý nói chung và ngày càng là nhu cầu cần thiết đối với mỗi gia đình,mỗi học sinh, sinh viên nói riêng.

Như chúng ta đã biết, hiện nay máy vi tính đang phát triển rất nhanh.Từ thếhệ 1 Về kỹ thuật: Linh kiện dùng đèn điện tử, độ tin cậy thấp, tiêu hao nhiều nănglượng Tốc độ tính toán từ vài nghìn đến vài chục nghìn phép tính/giây (1950 -1959) Thế hệ 2: Dùng linh kiện bán dẫn, chủ yếu là Transistor, bộ nhớ có dunglượng khá lớn (1959 - 1963) Thế hệ 3: Linh kiện chủ yếu là các mạch tích hợp(IC), các thiết bị ngoại vi được cải tiến dùng rộng rãi đĩa từ Tốc độ tính toán đạtvài triệu phép tính/giây, dung lượng bộ nhớ trong lên đến vài MB (megabytes)(1964 - 1974) Thế hệ 4: (1974 - 199?) Về kỹ thuật: Mạch tích hợp cỡ lớn, thiết kếcác cấu trúc đa xử lý Tốc độ xử lý đạt đến hàng chục triệu phép tính/giây Thế hệ5: Theo đề án của người Nhật máy tính điện tử thế hệ thứ 5 có kiến trúc mới baogồm 4 khối cơ bản Một trong các khối đó là máy tính điện tử có kiến trúc như hiệnnay và liên hệ trực tiếp với người sử dụng thông qua khối giao tiếp tri thức gồm bakhối con: bộ xử lý giao tiếp, cơ sở tri thức và khối lập trình.

Bên cạnh sự phát triển không ngừng này ban không khỏi thắc mắc làm saomáy tính có thể hoạt động và làm việc thân thiện với người sử dụng được Vì vậybộ phận nhập dữ liệu là một phần không thể thiếu đối với chiếc máy tính

Chúng ta luôn thấy sự hiện hữu của chuột, bàn phím, scanner là các thiết bịnhập dữ liệu Để tương thích với các thế hệ máy tính trên, với nhu cầu của ngừơi sửdụng thì chuột, bàn phím, scanner thiết bị nhập dữ liệu cũng phát triển để đápứng về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các chuẩn và nhu cầu đó Một con chuột trởnên thân thiện, một chiếc bàn phím linh hoạt, một máy quét với tốc độ nhanh, côngnghệ màu sắc tuyệt hảo là nhu cầu và thách thức đối với bất kỳ nhà sản xuất linhkiện nào.

Tiểu luận này trình bày nội dung của thiết bị đầu vào, đưa ra được nhu cầuvà tính cần thiết của các thiết bị đầu vào Giúp người đọc có thể hiểu về các thiết bịđầu vào Các khái niệm, kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của các thiết bị

Chiếc máy tính của bạn thật đơn giản nhưng nó chứa ẩn bao nhiêu điều phứctạp mà ta cần phải khám phá Bạn nghĩ sao khi có một chiếc máy tính chạy với tốc

độ xử lý nhanh nhưng thiếu đi thiết bị vào dữ liệu để nó xử lý, phân tích Tiểu luậnnày muốn đưa ra cho người đọc hiểu về sự cần thiết của các thiết bị vào dữ liệu nhưchuột, bàn phím, máy quay, máy quét… là các thiết bị nhỏ nhưng mang lại hiệu quảcho người sử dụng.

Nội dung tiểu luận gồm:

1 Tổng quan về chuột, bàn phím, máy quyét, máy quay: Đưa ra nhưng nhu cầu,

dự đoán và lịch sử hình thành và phát triển của thiết bị.

2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị đầu vào: Giới thiệu các khái niệm,

đưa ra cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết của các thiết bị đầu vào.

Mặc dù có nhiều cố gắng tìm tòi, học hỏi nhưng khó tránh khỏi những hạnchế và nhiều thiếu sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp, trao đổi của cácbạn để giúp chúng tôi hoàn thiện.

Xin chân thành cảm ơn!

1 Tổng quan về chuột, bàn phím, máy quyét, máy quay: 1.1 Chuột.

Bên cạnh sự phát triển không ngừng của các nhà cung cấp thiết bị máy tính,các hãng sản xuất linh kiện điện tử thì các thiết bị nhập dữ liệu luôn được quan tâmđáp ứng nhu cầu phát triển, nhu cầu người sử dụng.

Thiết bị nhập thông tin chủ yếu trong những năm trước đây là bàn phím,nhưng với những phần mềm đa diện, ứng dụng khổng lồ như CAD, đồ họa, gamethì chuột đóng vai trò không kém Ngày nay cùng với bàn phím thì chuột được xemlà bộ phận không thể thiếu.

Năm 1963, Douglas Engelbart thuộc viện nghiên cứu Stanford đã phát minhra chuột máy tính, một thiết bị định vị cầm tay cho máy tính Một phiên bản củachuột này được phát triển bởi Bill English ở Xerox PARC suốt đầu những năm 70,những bánh xe bên trong chuột được thay bằng một quả bóng đơn, tương tự quảbóng bám được đảo ngược (inverted trackball ), có thể xoay theo mọi hướng

Hiện nay trên thị trường chuột thân thiện hơn với người sử dung Đa dạng vềchủng loại, trước đây chuột thường có hai nút bấm và có thể chạy dưới sự điềukhiển của chương trình đạo diễn MOUSE.SYS của MS-DOS Hiện nay các nhà sảnxuất đã đưa ra thị trường gồm chuột chuẩn PS/2, chuẩn USB, COM chuột quang.

1.2 Bàn phím.

Nếu năm 1963, chuột mới được đưa ra để phục vụ cho việc tăng năng suấtvà nâng cao hiệu quả của việc dùng máy tính thì bàn phím đã được sinh ra trước đógần 100 năm, cụ thể là năm 1870 và được đặt tên là QWERTY, theo những chữ cáitừ bên trái ở dòng đầu tiên của bàn phím này.

Còn một loại bàn phím nữa, đó là Dvorak do ông August Dvorak và ôngWilliam Deay thiết kế vào những năm 1930 Loại bàn phím Dvorak này gõ nhanhhơn do ít phải dịch chuyển tay hơn so với loại bàn phím QWERTY Trong 8 giờ sửdụng, một nhân viên đánh máy loại xịn sẽ phải di chuyển 25,6 km trên bàn phímQWERTY nhưng chỉ có 1,6 km trên bàn phím Dvorak Tuy nhiên ngặt một nỗi làbàn phím QWERTY lại phổ biến hơn so với bàn phím Dvorak do có tính truyềnthống và khi người anh em Dvorak ra đời thì trên thế giới đã có quá nhiều ngườiquen sử dụng QWERTY nên khó mà bảo họ học gõ phím lại từ đầu được Lúc

người ta chuẩn bị chuyển sang xài bàn phím Dvorak thì Chiến tranh Thế giới thứhai nổ ra và tất cả bàn phím sản xuất thời đó đều thống nhất theo chuẩn QWERTY.Vì thế đến bây giờ chúng ta vẫn đang xài QWERTY.

Cho tới giai đoạn hiện nay, các loại bàn phím sử dụng chuyển mạch cơ khívẫn chiếm tỷ lệ lớn với ưu điểm đơn giản, giá thành thấp, độ tin cậy cao, nhưngcũng có những nhược điểm: các tiếp điểm dễ bị bẩn, lò xo lâu ngày giảm đànhồi…

Hiện nay trên thị trường bàn phím thường được các nhà cung cấp thiết kếdưới hai chuẩn, PS/2 và USB Nhẹ, gọn hơn thân thiện hiên với người sử dụng màusắc đa dạng hơn.

1.3 Máy quét.

Trước đây chiếc máy quét chỉ là phụ kiện khó đối với người sử dụng và tốnkém, ngày nay nó đã trở nên đơn giản và thuận tiện hơn khi bạn muốn quét một bứcảnh, văn bản, phim.

Ngay nay chiếc máy quét thân thiện hơn với người sử dụng, công nghệ màusắc tuyệt hảo, tốc độ quét nhanh, công nghệ đơn giản đáp ứng được nhu cầu củangười sử dụng, giảm về thời gian, ứng dụng trên diện rộng.

1.4 Máy quay.

Những năm 1990 là thời kỳ bùng nổ máy quay phim kỹ thuật số và hiện naylà các máy quay kết hợp máy chụp ảnh mini thông dụng giúp các nhà quay phimnghiệp dư có thể quay và chỉnh sửa những đoạn phim chất lượng rất tốt với chí phíthấp Các nhà làm phim độc lập tận dụng các máy quay phim kỹ thuật số và dùngchúng để làm các bộ phim được trình chiếu ngẫu nhiên trên truyền hình hoặc tại cácliên hoan phim danh tiếng

2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị đầu vào:2.1 Bàn phím (Keyboard).

Bàn phím là thiết bị lối vào thuộc loại đơn giản nhất trong 1 hệ thống máytính, nó bao gồm 1 tập hợp các công tắc, thường được bố trí thành 1 ma trận Tínhiệu lối ra của ma trận công tắc này được đưa vào mạch tạo mã bàn phím, với mỗitổ hợp phím xác định được ấn xuống mạch tạo mã sẽ tạo ra 1 con số nhận diện chophím đó, con số này được gửi vào CPU sau đó.

2.1.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.

Sơ đồ mạch điện của bàn phím

Mỗi phím bấm trên bàn phím tương ứng với một công tắc đấu chập giữa mộtchân hàng A và chân cột B, như vậy mỗi phím có một địa chỉ hàng và cột duy nhất,người ta lập trình cho các phím này để tạo ra các mã nhị phân 11 bít gửi về máytính khi phím được nhấn.

Trong dữ liệu 11 bit gửi về có 8 bít mang thông tin nhị phân (gọi là mã quétbàn phím ) và 3 bit mang thông tin điều khiển 8 bít mang thông tin nhị phân đóđược quy ước theo tiêu chuẩn quốc tế để thống nhất cho các nhà sản xuất bàn phím.

Bảng sau là thí dụ khi ta nhấn một số phím, bàn phím sẽ gữi mã quét ở dạngnhị phân về máy tính như sau:

Tên phímMã quét nhị phânMã ASCII tương ứng

2.2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động:

Chuột bi:

Bộ cảm biến trong chuột bi

Bên trong chuột bi có một viên bi cao su tỳ vào hai trục bằng nhựa được đặtvuông góc với nhau, khi ta di chuột thì viên bi quay => làm cho hai trục xoay theo,hai trục nhựa được gắn với bánh răng nhựa có đục lỗ, mỗi bánh răng được đặt lồngvào trong một cảm biến bao gồm một Diode phát quang và một đèn thu quang.Diode phát quang phát ra ánh sáng hồng ngoại chiếu qua bánh răng nhựa đục lỗchiếu vào đèn thu quang, khi bánh răng xoay thì ánh sáng chiếu vào đèn thu quangbị ngắt quãng, đèn thu quang đổi ánh sáng này thành tín hiệu điện đưa về IC giảimã => tạo thành tín hiệu điều khiển cho con trỏ dịch chuyển trên màn hình.

Bộ cảm biến đổi chuyển động cơ học của viên bi thành tín hiệu điện

Trong chuột bi có hai bộ cảm biến, một bộ điều khiển cho chuột dịch chuyểntheo phương ngang, một bộ điều khiển dịch chuyển theo phương dọc màn hình.

Hai bộ cảm biến đưa tín hiệu về IC giải mã , giải mã thành tín hiệu nhị phânđưa về máy tính.

Công tắc để nhấn trái chuội hai nhấn phải chuột

Chuột quang:

Chuột quang hoạt động theo nguyên tắc quang học, chuột không có bi màthay vào đó là một lỗ để chiếu và phản chiếu ánh sáng đỏ.

Cấu tạo bên trong chuột quang

Bộ phận quan trọng nhất của chuột quang là hệ thống phát quang và cảmquang, Diode phát ra ánh sáng chiếu lên bề mặt bàn, ảnh bề mặt sẽ được thấu kínhhội tụ, hội tụ trên bộ phận cảm quang.

Bên cạnh bộ phận quang học là bi xoay và các công tắc như chuột thôngthường.

Bộ phận quang học trong chuột quang

Diode phát quang phát ra ánh sáng đỏ chiếu lên bề mặt của tấm di chuột, ảnhcủa bề mặt tấm di chuột được thấu kính hội tụ lên bề mặt của bộ phận cảm quang,bộ phận cảm quang sẽ phân tích sự dịch chuyển của bức ảnh => tạo thành tín hiệuđiện gửi về máy tính.

Diode phát quang có hai chế độ sáng, chế độ sáng yếu Diode được cung cấpkhoảng 0,3V Chế độ sáng mạnh Diode được cung cấp khoảng 2,2V.

Khi ta không di chuyển chuột thì sau khoảng 3 giây Diode sẽ tự chuyển sangchế độ tối để giảm cường độ phát xạ làm tăng tuổi thọ của Diode.

Chuột Laser

Đa số chuột quang sử dụng LED làm nguồn chiếu sáng cho cảm biến quang.Tháng 9 năm 2004, Logitech và Agilent đưa ra chuột quang đầu tiên sử dụng laserlàm nguồn chiếu sáng Chuột MX1000 Laser Cordless Mouse dùng một laser hồngngoại bước sóng 832-852nm thay cho LED

Về cơ bản vì laser là chùm tia dày đặc, hẹp, năng lượng cao nên nó phảnchiếu chi tiết hơn những kết cấu và khuyết điểm rất nhỏ mà trên đó sự chiếu sángLED thông thường cho thấy một bề mặt sáng bóng, nhẵn, phẳng và đồng nhất mộtmàu(như một bảng màu trắng) Kết quả là bám chính xác hơn 20 lần so với chuộtquang dùng LED truyền thống.

Chuột quang gọn nhẹ, xinh xắn và không cần bảo trì như chuột cơ Từ điểmkhởi đầu với pad chuột ( tấm đệm chuột ) là ma trận đường đen trắng song song, cắtcắt nhau; hiện nay chuột quang đã có thể làm việc chính xác trên hầu như tất cả cácbề mặt kể cả mặt gương Hiện nay người ta chế tạo chuột quang theo hướng tíchhợp tất cả các thành phần chức năng chính trong một IC đơn nhất cho gọn nhẹ vàcũng giảm giá thành Ngoài chuột quang có dây, còn có những chuột quang khôngdây sử dụng pin ở bên và truyền thông với máy tính thông qua tần số radio (RadioFrequency).

Hiện tại số lượng người sử dụng chuột quang tăng lên nhanh chóng Với ưuthế hơn hẳn của mình, giá thành của sản phẩm phù hợp với người sử dụng, trongtương lai gần chuột cơ sẽ khó tìm thấy trên thị trường mà thay vào đó sẽ là chuộtquang.

2.3 Scanner:

Bạn sử dụng để “bắt nhốt” các bản vẽ và hình ảnh để có thể sử dụng chocông việc Trong một máy quét làm việc với chương trình nhận dạng ký tự bằngquang – OCR (Optical character Recognition) để chuyển hoá văn bản được gõ hoặcin vào các tệp của máy tính và có thể sửa đổi.

2.3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.

Độ phân giải quang học: Được tính bằng điểm/inch (dpi - dots per inch), tứclà số điểm mà máy quét có thể nhận biết được trên 1 inch Thông thường, để hiểnthị ảnh trên Web, in hình thẻ thì độ phân giải 100 dpi là đủ; với các tác vụ như nhậndạng văn bản thì 300dpi là chuẩn, và đa số các máy scanner thông thường trên thịtrường đều hỗ trợ được các độ phân giải này Tuy nhiên, nếu bạn muốn quét các

tấm ảnh lớn, hoặc phóng lớn các ảnh nhỏ thì độ phân giải cần thiết phải là 1200 –2400 dpi

Với các bức ảnh có độ phân giải cao, bạn sẽ dễ dàng biên tập chỉnh sửa lại,tuy nhiên chúng thường có kích thước lớn hơn bình thường Như một tấm ảnh 4x6inch 1200dpi chiếm đến 25MB trên đĩa cứng Hơn nữa, thời gian quét ảnh ở độphân giải cao thường tốn khá nhiều thời gian.

Transparency adapter: Để quét các đoạn slide, phim đòi hỏi máy scannerphải có Transparency adapter – một nguồn sáng dùng để chiếu xuyên qua phim.Thiết bị này có thể được tích hợp trên nắp máy scanner, hoặc ở dạng bộ phận gắnrời được đặt trên mặt kính của máy

Thiết bị cấp giấy (tài liệu) tự động: Để nhận biết các đoạn text lớn, quétnhiều trang tài liệu vượt quá kích thước mặt kính của máy, bạn có thể sử dụng thiếtbị cấp tài liệu tự động này nhằm tinh chỉnh tài liệu nằm ngay ngắn trên mặt kính.Thiết bị này có thể đóng vai trò là nắp scanner Tuy nhiên, đối với các máy quét cóbộ phận tự động này thì giá có thể sẽ cao hơn khoảng 200USD.

Bộ cảm biến: Các máy scanner ngày nay thường có bộ cảm biến thuộc 2loại: CCD và CIS Công nghệ cảm biến CCD là cũ hơn, thường được dùng trongcác máy camera kĩ thuật số CIS là công nghệ mới hơn, dù cho hình ảnh không tốtbằng CCD, nhưng các máy scanner sử dụng CIS đang trở nên rất thông dụng vì íthao năng lượng (cấp điện qua cổng USB) và có kích thước nhỏ gọn.

Đèn huỳnh quang hoặc dùng đèn Cathode lạnh Cuối năm 2000, đèn Xeonđược sử dụng làm nguồn sáng Sản phẩm dùng đèn Xeon có độ tin cậy cao, nguồnsáng có phổ ánh sáng rộng bền vững và nhanh chóng thiết lập Tuy nhiên nguồnánh sáng Xeon có công suất tiêu thụ năng lượng cao hơn so với ống đèn Cathodelạnh.

Độ sâu màu sắc (Color depth): Đây chính là số lượng màu của ảnh mà máyquét có thể nhận ra được, thường đo bằng đơn vị bits per pixel Thông thường thìmáy quét nhận ra nhiều điểm ảnh hơn so với khả năng lưu lại ảnh của trình điềukhiển Internal hoặc hardware color đặc trưng cho khả năng nhận ảnh của máyscanner, còn external hoặc true color là thông số cho biết khả năng nhận dữ liệu từscanner của trình driver Với các nhu cầu thông thường, các máy có độ sâu màuthực (true color depth) 24 bit là khá tốt.

Scanner là một thiết bị chuyển ánh sáng (mà chúng ta nhìn được) thànhnhững mức tín hiệu số dạng 0 và 1 để máy tính có thể đọc được Nói một cách khácScanner chuyển đổi dữ liệu dạng tương tự ( hình ảnh ) thành dữ liệu dạng số

Tất cả Scanner làm việc với cùng một nguyên lí phản xạ ánh sáng hoặctruyền dẫn Hình ảnh được đặt úp xuống bên trong Scanner nó có bao gồm nguồnsáng chiếu vào hình ảnh và những thiết bị cảm biến để thu nhận ánh sáng phản xạtừ nguồn sáng tới hình ảnh Trong tường hợp máy ảnh kỹ thuật số, nguồn sáng làmặt trời hoặc ánh sáng nhân tạo Khi thiết bị Scanner lần đầu tiên được giới thiệu,nhiều nhà sản xuất dùng bóng đèn huỳnh quang làm nguồn sáng Nhưng đèn huỳnhquang làm nguồn sáng thì có hai yếu điểm: Chúng không phải lúc nào cũng phát raánh sáng trắng phù hợp trong một thời gian dài

Trong khi đó nhiệt của chúng phát ra có thể làm méo dạng tín hiệu đối vớinhững thành phần quang học khác.

Đó cũng chính là nguyên nhân mà hầu hết các nhà sản xuất chuyển sangdùng đèn Cathode lạnh, chúng khác với đèn huỳnh quang là không có sợi tóc bóngđèn Chúng hoạt động ở nhiệt độ thấp và vô cùng tin cậy Chuẩn dùng đèn huỳnhquang cao bây giờ được sử dụng đối với Scanner giá rẻ và kiểu cũ.

Ánh sáng trực tiếp từ đèn tới bộ cảm biễn để chúng đọc được những giá trịánh sáng Scanner CCD ( Charge-Coupled Device: nó là thiết bị đo sáng thu nhỏmà xác định cường độ ánh sáng được tương ứng với cường độ của điện áp tươngtự) dùng lăng kính, thấu kính và những thành phần quang học khác Như mắt kínhvà kính lúp những phần này có thể cho những Bit với chất lượng khác nhau Đốivới Scanner chất lượng cao sẽ dùng những kính quang học chất lượng cao có chấtlượng màu sắc chính xác và có sự khuyếch tán thấp nhất Đối với những kiểuScanner Low-end thì dùng những thiết bị quang học chất lượng thấp cùng vớinhững thành phần nhựa cho giá thành hạ.