Chương 3 Thiết bị ngoại vi và ghép nối doc

Giới thiệu Chức năng: Là thiết bị đầu vào được thiết kế sao cho khi di chuyển chuột các mạch của nó sẽ chuyển tiếp các tín hiệu làm dịch chuyển một cách đồng bộ con trỏ của màn hình.. Ch

I MOUSE

1 Giới thiệu

Chức năng: Là thiết bị đầu vào được thiết kế sao cho khi di chuyển chuột các mạch của nó sẽ chuyển tiếp các tín hiệu làm dịch chuyển một cách đồng bộ con trỏ của màn hình

Chức năng đơn giản nhất của chuột là định vị lại con trỏ, ta chỉ cần chỉ vào vị trí mới cần chuyển đến và click chuột

- Phân loại: Chuột cơ, chuột quang

Chuột hữu tuyến, chuột vô tuyến Loại Touchpad (cho các Laptop)

CHƯƠNG 3: THIẾT BỊ NGOẠI VI & GHÉP NỐI

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

A.Các thế hệ đầu tiên của chuột máy tính

B.Cấu tạo chuột cơ 1.Sự di chuyển chuột làm xoay bi 2.Hai trục X,Y truyền động

3 Đĩa xoay có đục lỗ

4.Led phát hồng ngoại 5.Cảm biến thu quang

-Nguyên lý hoạt động:

Khi di chuyển chuột hòn bi sẽ lăn tròn và các cảm biến quang sẽ phát hiện sự chuyển động đó

Khi hòn bi xoay  xoay 2 trục vuông góc nhau  bánh

xe (được đặt giữa 2 Diode phát và thu hồng ngoại) sẽ quay theo

 Diode thu sẽ nhận được tín hiệu tương ứng với số “ô cửa” của bánh xe đi qua cặp Diode thu phát này

Tín hiệu thu được càng nhiều chuột di chuyển càng xa Mạch xử lý tín hiệu sẽ kết hợp tỷ lệ tín hiệu theo chiều ngang và tính hiệu theo chiều dọc để tạo ra hướng di chuyển của con trỏ chuột

Hầu hết chuột được nối với PC qua cổng nối tiếp, qua đó chuột được cấp nguồn từ PC Khi dịch chuyển hoặc nhấp chuột,

nó sẽ phát ra 1 gói số liệu tới mạch ghép nối Chương trình điều khiển chuột sẽ chuyển ngắt tới mạch ghép nối nối tiếp xác định, đọc gói số liệu và cập nhật các giá trị bên trong liên quan đến trạng thái phím nhấn cũng như vị trí của chuột để dịch chuyển con trỏ chuột trên màn hình tương ứng với vị trí của chuột

b Chuột quang (optic mouse):

- Cấu tạo:

Chuột quang dùng công nghệ dẫn đường quang (Optical Navigtion Technology) để theo dõi sự di chuyển của chuột Optical Navigaton Technology sử dụng một cảm biến quang (optical sensor),

hệ thấu kính và nguồn phát ánh sáng đơn sắc (chủ yếu là LED đơn sắc)

b Chuột quang (optic mouse):

- Cấu tạo:

Cảm biến quang Controller

Led

Left button

Right button

Wheel

b Chuột quang (optic mouse):

- Cấu tạo:

Những bộ phận chính của chuột quang gồm:

+ Hệ thống quang (optical system)+ Một chipset (IC) điều khiển

+ Vỏ (case)

Hệ thống quang bao gồm:

+ Một cảm biến quang (IC màu đen 16 chân)+ Thấu kính (Lends) được thiết kế đặc biệt để dẫn hướng ánh sáng từ LED chiếu sáng bề mặt rồi phản xạ lên trên cảm biến quang Thấu kính được làm bằng plastic đặt biệt

+ Một Diode phát ánh sáng đỏ (LED)+ Một Clip để giữ cảm biến và LED

- Nguyên lý hoạt động:

-Nguyên lý hoạt động:

-Dùng một LED chiếu sáng một khu vực của bề mặt làm việc, để làm

lộ rõ cách sắp xếp hiển vi của các vùng sáng và các vùng tối của bề mặt làm việc Những cấu trúc này được phản xạ vào trong cảm biến theo dõi mà thu những bức ảnh bề mặt ở tốc độ cao (1500 ảnh/s)

LED phát ánh sáng làm sáng bề mặt phía dưới đáy của chuột Ánh sáng từ LED phản ảnh những đặc tính kết cấu rất nhỏ (chỉ nhìn thấy dưới kính hiển vi) của bề mặt ra không gian Một thấu kính bằng nhựa hội tụ ánh sáng được phản xạ từ những điểm rất nhỏ, gần nhau vào cảm biến hình thành một ảnh trên cảm biến Cảm biến liên tục thu những bức ảnh khi chuột di chuyển Cảm biến thu những bức ảnh rất nhanh đủ để cho những ảnh liên tiếp trùng khớp (giống nhau) một phần Những ảnh sau đó được gửi đến Optical Navigation Engine (phương tiện dẫn đường quang) để xử lý

The Optical Navigation Engine nhận dạng những cấu trúc, đặc điểm khác nhau giữa những ảnh thu được và theo dấu sự di động của chúng Hình sau minh họa cách làm này :

The Navigation Engine nhận dạng những đặc điểm chung trong các ảnh lên tiếp để xác định hướng và lượng di chuyển Ảnh B được chụp trong khi chuột đang di chuyển, một thời gian ngắn sau khi chụp ảnh A Hình B giống như hình A nhiều điểm, dễ thấy hình B là hình A mà được dịch xuống và về phía trái

Hai ảnh được bắt liên tiếp khi chuột được quét sang bên phải

và đi lên Nhiều chỗ trực quan giống nhau có thể được nhận ra dễ dàng trong hai ảnh Thông qua giải thuật xử lý ảnh, The Opticcal Navigation Engine nhận dạng những nét chung giữa hai ảnh này và xác định khoảng cách giữa chúng (khoảng cách không gian giữa điểm chụp được ảnh A và điểm chụp được ảnh B) Thông tin này sau

đó được chuyển đổi thành tọa độ di chuyển X (theo phương ngang)

và Y (theo phương thẳng đứng) để biểu thị sự di chuyển của chuột

Vị trí con trỏ chuột được định vị bằng cách kết hợp hai giá trị X và Y

này

c Chuột không dây ( Bluetooth mouse):

Hầu hết các sản phẩm chuột không dây sử dụng công nghệ truyền tín hiệu sóng radio (RF) hay Bluetooth với đầu nhận giao tiếp qua cổng USB Chuột không dây dùng công nghệ laser hay quang với độ phân giải lên tới 1000dpi, đây chính là hai yếu tố quyết định độ nhạy của chuột Cần lưu ý chuột không dây sử dụng công nghệ Bluetooth chỉ thích hợp cho nhu cầu dùng chung với MTXT có hỗ trợ Bluetooth

d.Công nhệ Touchpad:

Công nhệ Touchpad (hay còn gọi là Trackpad) là thiết bị điều khiển

con trỏ chuột màn hình.Nó bao gồm một bề mặt đặc biệt,có thể chuyển

sự di chuyển và vị trí ngón tay người dùng thành vị trí con trỏ chuột

trên màn hình.Thường thì Touchpad có kích thước 40cm2 (6

inch2).Hoạt động dựa theo nguyên lí của cảm biến tiếp xúc

Nguyên lí hoạt động của Touchpad theo 2 phương pháp chính:Cảm

biến điện dung và Cảm biến điện cảm.Công nghệ phổ biến nhất iện nay

là cảm biến điện dung của ngón tay

Phân bổ tần số

- Phím cảm biến điện trở (thay đổi về điện trở),

- Phím cảm biến điện dung (thay đổi về điện dung),

- Phím cảm biến điện từ (thay đổi về dòng điện theo hiệu ứng Hall)

Mỗi phím trên bàn phím tương ứng với 1 công tắc nối giữa chân

hàng A và chân cột B, như vậy mỗi phím có 1 địa chỉ hàng và cột duy nhất Các phím này được lập trình để tạo ra các mã nhị phân 11 bit (8 bit dữ liệu gọi là mã quét bàn phím và 3 bit điều khiển) gửi về máy tính khi phím được ấn

Ví dụ: Khi ấn 1 số phím thì bàn phím sẽ gửi mã quét bàn phím (dạng nhị phân) về máy tính như sau:

Mã quét bàn phím được nạp vào bộ nhớ đệm trên RAM, sau đó HĐH sẽ dịch các mã nhị phân thành các ký tự tương ứng theo bảng mã ASCII

MỘT SỐ LOẠI KEYBOARD PHỔ BIẾN HIỆN NAY

1.C ác keyboard thông thừơng (kết nối với máy tính cổng PS/2 hay USB)

2.Keyboard wireless (Công nghệ không dây) và Một số loại đặc biệt

3.CỔNG GIAO TIẾP

PS/2 USB

III MONITOR

1 Giới thiệu

Monitor là bộ phận được sử dụng để hiển thị các tính năng hoạt động của máy vi tính, là thành phần hoạt động liên tục, có độ phân giải rất cao so với TV

Chùm tia điện tử được xuất phát từ một ống phát của đèn hình Tại

đây có một dây tóc (kiểu giống dây tóc bóng đèn sợi đốt) được nung nóng, các điện tử tự do trong kim loại của sợi dây tóc nhảy khỏi bề mặt

và bị hút vào điện trường tạo ra trong ống CRT Để tạo ra một tia điện

tử, ống CRT có các cuộn lái tia theo hai phương (ngang và đứng) điều khiển tia này đến các vị trí trên màn huỳnh quang.

Để đảm bảo các tia điện tử thu hẹp thành dạng điểm theo kích thước điểm ảnh thiết đặt, ống CRT có các thấu kính điện từ (hoàn toàn khác biệt với thấu kính quang học) bằng các cuộn dây để hội tụ chùm tia

Tia điện tử được quét lên bề mặt lớp huỳnh quang theo từng hàng, lần lượt

từ trên xuống dưới, từ trái qua phải một cách rất nhanh để tạo ra các khung hình tĩnh, nhiều khung hình tĩnh như vậy thay đổi sẽ tạo ra hình ảnh chuyển động.

Cường độ các tia này thay đổi theo điểm ảnh cần hiển thị trên màn hình, với các điểm ảnh màu đen các tia này có cường độ thấp nhất (hoặc không có), với các điểm ảnh trắng thì tia này lớn đến giới hạn, với các thang màu xám thì tuỳ theo mức độ sáng mà tia có cường độ khác nhau.

B.Màn hình CRT màu:

Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình màu loại CRT giống với màn hình đen trắng đã trình bày ở trên Các màu sắc được hiển thị theo nguyên tắc phối màu phát xạ: Mỗi một màu xác định được ghép bởi ba màu cơ bản

Trên màn hình hiển thị lớp huỳnh quang của màn hình đen trắng được thay bằng các lớp phát xạ màu dọc từ trên xuống dưới màn hình (điều này hoàn toàn có thể quan sát được

bằng mắt thường)

IV PRINTER

1 Giới thiệu

Máy In là một thiết bị ngoại vi dùng để truy xuất dữ liệu hoặc hình ảnh từ PC hoặc trực tiếp từ thẻ nhớ ra giấy Hiện nay, có nhiều loại máy in như máy in kim, máy in phun, máy in laser được kết nối với máy tính thông qua các cách sau:

• Kết nối trực tiếp một máy in vào máy tính thông qua cổng máy in (Parallel) hoặc cổng USB

• Kết nối máy tính vào một mạng LAN để sử dụng máy in thuộc quyền sở hữu của máy khác nhưng đã đặt chế độ chia sẻ

• Kết nối máy tính vào một mạng LAN và sử dụng một máy

in được kết nối thẳng vào mạng qua một cổng mạng

Hiện nay có 2 chuẩn kết nối của máy in phổ biến là USB và

cổng song song

2 Phân loại:

a Máy in kim: Máy in kim tạo hình ký tự bằng cách gõ nhô ra một

ma trận các đầu kim, chọc vào băng mực để hình thành dấu mực trên giấy Nó được sử dụng rộng rãi trong các cơ quan xí nghiệp, ngân

hàng, nhà sách… để in những biểu mẩu thông dụng, hoá đơn nhiều liên hay những mẫu nhãn ghi địa chỉ…

b Máy in phun:

Máy in phun tạo hình ảnh bằng cách phun mực trực tiếp lên giấy nên hình được tạo dạng hoàn chỉnh Máy in phun tạo được văn bản và hình vẽ có thể so sánh ngang bằng với chất lượng của máy in laser, đồng thời giá rẻ hơn, ít gây ồn hơn Ngày nay, hầu hết các máy

in phun đều có thể in màu

c Máy in Laser:

Nguyên tắc chung:

Bộ phận rất quan trọng ở máy in laser lại là 1 trống (Drum) hình trụ bằng kim loại nhẹ, bên ngoài có phủ một lớp vật liệu đặc biệt gọi là vật liệu quang dẫn

Trống luôn được đặt vào 1 nơi tối, tức nằm bên trong vỏ kín của máy in Giả sử bằng một cách nào đó ta tích điện dương cho mặt trên của trống tức là làm cho phía trên của lớp quang dẫn có điện tích dương Lớp quang dẫn đang ở trong tối nên là 1 vật liệu cách điện, mặt trên có điện tích dương thì ở mặt dưới có điện tích âm Nếu chiếu tia laser lên mặt trống, chỗ được chiếu sáng sẽ trở thành dẫn điện qua đó điện tích dương thoát đi, chỗ được chiếu sáng trở thành có điện tích âm như là ở phía dưới Khi điều khiển để tia laser vẽ nên chữ gì hình gì lên mặt trống thì ở trên mặt trống sẽ có chữ, có hình như ta đã vẽ, tuy

nhiên đây là chữ, hình điện tích âm, không nhìn thấy được người ta gọi

là ảnh ẩn điện

Nếu lấy 1 cái rulô có các hạt mực mang điện tích dương lăn lên

trống, những chỗ có ảnh ẩn điện sẽ hút các hạt mực vì điện tích trái dấu hút nhau Còn những chỗ trên trống không được chiếu sáng vẫn còn nguyên điện tích dương, nên đẩy các hạt mực ra, vì điện tích cùng dấu đẩy nhau Cuối cùng nếu cho 1 tờ giấy lăn qua trống, mực

bị hút dính ở trống sẽ chuyển qua dính lên giấy, đặc biệt là khi giấy được tích một ít điện âm

Thực tế để các hạt mực bám chắc lên giấy, bản thân các hạt mực được chế tạo dưới dạng những hạt tròn bằng chất dẻo đường kính cỡ vài µm ngoài có các hạt phẩm màu đường kính cỡ nanomet bám vào (phẩm màu đen ở máy đen trắng, phẩm màu cơ bản ở máy

in màu) Khi các hạt mực đã sơ bộ bám vào giấy sau khi lăn qua

trống, người ta cho giấy đi qua chỗ sưởi nóng (cỡ 2000C) và ép các hạt chất dẻo hơi chảy ra mực sẽ dính chặt vào giấy

+ Mặt trống quay đến chỗ có rulô mang hạt mực có điện tích dương Vì ảnh ẩn điện mang điện tích âm nên hút các hạt mực mang điện tích dương, ảnh ẩn điện sẽ trở thành ảnh có các hạt mực trên trống.

+ Giấy ở khay giấy sau khi được tích điện âm chạy qua áp vào mặt trống Các hạt mực ở trống bị hút lên giấy.

+ Giấy được đưa qua chỗ sưởi nóng, ép các hạt mực nóng chảy, dính chặt với giấy, sau đó giấy được đưa ra ngoài.

+ Mặt trống được đèn chiếu sáng xóa hết điện tích còn lưu lại trên trống, có cái gạt để giả sử còn ít hạt mực sót lại trên trống bị gạt ra Mặt trống xem như được lau sạch, chuẩn bị để chạy qua dây phóng điện hào quang, tích điện dương cho mặt trống, tiếp tục quá trình.

V CỔNG GHÉP NỐI

1 Giới thiệu

Hiện tại trên PC có rất nhiều dạng cổng vào ra (I/O) thông dụng: Cổng Serial (nối tiếp), cổng Parallel (song song), cổng USB,

2 Phân loại:

PS/2 (Keyboard)

PS/2 (Mouse) USB

COM

VGA

Micro

Parallel (Printer)

RJ45 Line in Audio out

DVI-D HDMI eSATA

IEEE1394 Optical

a Cổng nối tiếp

Cổng nối tiếp (COM) cho phép trao đổi thông tin giữa các thiết bị từng bit một Dữ liệu

thường được gửi theo các nhóm bit SDU Các

thiết bị như Printer, Modem, Mouse… có thể nối

với PC qua cổng nối tiếp

b Cổng song song

Các PC thường được trang bị 1 cổng ghép nối song song (Parallel Port) Khác với cổng nối tiếp có nhiều ứng dụng, ghép nối song song chỉ phục vụ cho ghép nối PC với máy in

c Cổng PS/2

Dùng để kết nối KeyBoard, Mouse với PC

d Cổng VGA, DVI

Cho phép giao tiếp với màn hình, cổng VGA dùng cho màn hình CRT, cổng DVI dùng cho màn hình LCD

g Cổng USB

USB là giao thức truyền dữ liệu tuần tự giữa PC và các thiết

bị ngoại vi thay cho các cổng Serial và Parallel

Thiết bị ngoại vi có thể kết nối trực tiếp với PC qua cổng USB hoặc gián tiếp qua Hub Hub gồm một bộ điều khiển Hub và một bộ lặp (Repeat) nhằm chuyển một cổng USB thành nhiều cổng USB

Cáp nối USB gồ 4 dây: Hai dây (D+, D-) được sử dụng để truyền dữ liệu theo phương pháp vi sai Hai dây còn lại dùng để cấp nguồn cho thiết bị

* Ưu điểm:

- Giao diện đơn giản.

- Chuẩn hoá.

- Chỉ sử dụng 1 ngắt cho nhiều thiết bị.

- Có thể kết nối lên đến 127 thiết bị

- Chiều dài cáp USB có thể <= 5 m.

- Chức năng Hot plus and play (cắm hoặc tháo mà không cần tắt máy).

* Phân loại

- USB 1.1 : tốc độ truyền dữ liệu tốc đa là 12 Mbps.

- USB 2.0 : (3/2000) cho phép tốc độ truyền dữ liệu lên đến

480 Mbps ( gấp 40 lần phiên bản USB 1.1 ) Ngoài ra USB 2.0 còn hỗ trợ cả 3 tốc độ 1.5; 12; 480Mbps

- USB 3.0 : (2010) cho phép tốc độ truyền dữ liệu lên đến 5 Gbps ( gấp 10 lần phiên bản USB 2.0 ) Ngoài ra, nó còn có khả năng ghi và đọc hai chiều một cách đồng thời (xử lí đa luồng) và khả năng quản lý nguồn tốt hơn (thiết bị hoàn toàn có thể được đưa về trạng thái ngủ hay tạm ngưng

hoạt động).

h IEEE1394

* Giới thiệu

IEEE 1394 là một chuẩn giao tiếp với băng thông cao

do IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) công

bố vào cuối năm 1995 (theo thứ tự công bố chuẩn thứ 1394)

IEEE 1394 cũng còn được biết đến với tên khác như: FireWire (hãng Apple) i.LINK (hãng Sony) bởi bản thân IEEE

1394 không phải là một loại cổng, chúng chỉ là một chuẩn giao tiếp để các hãng phần cứng khác phát triển ra các cổng giao tiếp dựa trên chuẩn này nếu được chấp nhận rộng rãi

* Phân loại

IEEE 1394aHiện tại hỗ trợ các mức băng thông 100 Mbps, 200 Mbps, và 400 Mbps (tương ứng 12,5; 25 và 50 MBps) IEEE 1394a cho phép kết nối đồng thời đến 63 thiết bị bằng các

hình thức phân nhánh

IEEE 1394a dùng cáp 6 sợi ( 4 sợi cho truyền tín hiệu, 2 sợi cho cung cấp nguồn điện ) Tuy nhiên một loại đầu cắm nhỏ hơn dùng cho các thiết bị tự cung cấp năng lượng chỉ có 4 sợi, trong đó không bố trí 2 sợi cung cấp điện năng Các DV camcorder thường sử dụng loại giao tiếp IEEE 1394 có 4 sợi bởi chúng tự cung cấp năng lượng qua pin hoặc có nguồn điện riêng.

IEEE 1394b

Là thế hệ thứ 2 của chuẩn IEEE 1394 với những ứng dụng đầu tiên vào năm 2003 IEEE 1394b có 9 chân, hỗ trợ tốc độ truyền 800/3200 Mbps nên cao hơn, nó có các cải tiến sau so với thế hệ trước nó (IEEE 1394a):

- Tự sửa chữa lỗi ( Self-healing loops )

- Hỗ trợ cáp dài hơn

- Hỗ trợ cáp CAT5 cũng như cáp quang

IEEE 1394b có thể giao tiếp với nhiều loại thiết bị có sử dụng các chuẩn giao tiếp theo chuẩn này thông qua các loại cáp chuyển đổi số chân cắm: 9 chân -> 6 chân hoặc 4 chân để phù hợp với các thiết bị sử dụng các cổng giao tiếp theo chuẩn IEEE 1394a