Đề tài Thiết bị ngoại vi thông dụng của máy tính chuột – bàn phím – màn hình

Chuột có 2 nút nhấn cho phépchọn các thực đơn trên màn hình.- Chuột máy tính theo thiết kế ban đầu chỉ gồm hai nút: Nút phải chuột và nút tráichuột với chức năng lựa chọn và mở rộng.. Ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA: TOÁN – TIN

Năm: 2010

MỤC LỤC

***

1 Chuột máy tính

1.1 Phân loại chuột 5

1.1.1 Chuột cơ học 5

1.1.2 Chuột quang 5

1.1.3 Chuột máy tính loại khác 6

1.1.3.1 Chuột không dây 6

1.1.3.2 Chuột tích hợp 6

1.2 Cấu tạo chuột 8

1.2.1 Chuột cơ học 8

1.2.2 Chuột quang 13

1.3 Các kiểu giao tiếp của chuột máy tính 20

1.4 Các thiết bị thay thế chuột máy tính 20

2 Bàn phím máy tính 21

2.1 Phân loại bàn phím 21

2.1.1 Bàn phím có dây 21

2.1.2 Bàn phím không dây 22

2.1.3 Bàn phím máy tính loại khác 23

2.1.3.1 Bàn phím đa phương tiện 23

2.1.3.2 Bàn phím không nút 23

2.1.3.3 Bàn phím có thể… bẻ cong 24

2.1.3.4 Bàn phím có thể… nhúng nước 25

2.2 Cấu tạo bàn phím 26

3 Màn hình máy tính 28

3.1 Các loại màn hình 28

3.1.1 Màn hình máy tính CRT 28

3.1.1.1 Ưu nhược điểm của màn hình CRT 29

3.1.2 Màn hình máy tính loại tinh thể lỏng 30

3.1.2.1 Ưu nhược điểm màn hình tinh thể lỏng 30

3.1.2.2 Độ phân giải 30

3.1.2.3 Điểm chết trong màn hình tinh thể lỏng 31

3.1.2.4 Đèn nền trong màn hình tinh thể lỏng 32

3.1.2.5 Màn hình rộng và màn hình chuẩn 4:3 thông thường 32

3.1.3.Các màn hình máy tính loại khác 32

3.1.3.1 Màn hình cảm ứng 32

3.1.3.2 Màn hình máy tính sử dụng công nghệ OLED 33

3.1.3.3 Màn hình công nghiệp 33

3.2 Các kiểu giao tiếp kết nối của màn hình máy tính 33

3.3 Tích hợp thiết bị khác trên màn hình máy tính 34

Tài liệu tham khảo 35

Chuột là thiết bị dung để trỏ trên màn hình, giảm nhẹ cho một số thao tác như gõbàn phím Khi di chuyển chuột trên bàn, con trỏ trên màn hình cũng di chuyển theo, chophép người sử dụng trỏ tới các mục tiêu trên màn hình Chuột có 2 nút nhấn cho phépchọn các thực đơn trên màn hình.

- Chuột máy tính theo thiết kế ban đầu chỉ gồm hai nút: Nút phải chuột và nút tráichuột với chức năng lựa chọn và mở rộng Theo nhu cầu sử dụng, chuột máy tính ngàyđược bổ sung thêm các nút chức năng và công dụng

+ Nút giữa: Mở rộng tính năng của chuột máy tính

+ Nút cuộn: Thường được bố trí giữa nút trái và phải của chuột Nút thường códạng bánh xe tròn xoay hoặc công tắc hai chiều Nút cuộn thường được kết hợp với nútgiữa Nút cuộn thường sử dụng để di nhanh chóng các thanh trượt (scrollbar) - thường

sử dụng nhiều khi lướt web, soạn thảo văn bản hoặc các ứng dụng khác cần quan sátnhiều hơn giới hạn của màn hình hiển thị

+ Các nút mở rộng khác: Ngoài các nút cơ bản trên, các nút mở rộng khác chưađược đưa vào tiêu chuẩn của thiết kế chuột Các nút mở rộng thêm thường được thiết kế

do các hãng sản xuất khác nhau nhằm tạo điều kiện thuận lợi khác cho người sử dụngmáy tính Khi sử dụng các nút mở rộng hoặc các tính năng mở rộng của chuột cần phảicài thêm các phần mềm hỗ trợ của hãng sản xuất

1.1 Phân loại chuột:

Chuột máy tính phân loại theo nguyên lý hoạt động có hai loại chính: Chuột cơ và

1.1.3 Chuột máy tính loại khác:

1.1.3.1 Chuột không dây:

Khi sử dụng chuột máy tính có dây dẫn thông thường nhiều người sử dụng có cảmgiác bị vướng víu, cản trở quá trình di chuyển chuột Chuột không dây ra đời nhằm tạo

sự thoải mái cho người sử dụng chuột máy tính

Chuột không giây gửi tín hiệu vào máy tính thông qua một bộ thu phát Bộ thu phát

có thể dùng sóng (bluetooth hoặc sóng khác) để nhận tín hiệu từ chuột không dây đến.Chuột không dây thường nặng hơn các loại chuột khác do chúng phải chứa nguồncung cấp năng lượng cho nó hoạt động là pin Đa phần chuột không dây ngày nay thuộcloại chuột quang cập nhật năm 2009, đã có chuột laser có dây và không dây, đạt độchính xác cao hơn chuột quang và ngày càng trở nên phổ biến

1.1.3.2 Chuột tích hợp:

Ngoài các tính năng cộng thêm, các nút mở rộng trên chuột máy tính đã được sửdụng nhiều ngày nay nhiều hãng sản xuất đã cho ra đời các loại chuột tích hợp với cáctính năng khác Ví dụ: gần đây đã xuất hiện chuột máy tính có tính năng sử dụng nhưmột bút chiếu la-de trong các cuộc hội thảo

1.1.3.3 Chuột máy tính: Hết không dây đến vô hình.

Đừng ngạc nhiên nếu một ngày bạn nhìn thấy ai đó dùng tay không để điều khiểnchiếc máy tính của họ vì đó là thành tựu mới nhất của các nhà nghiên cứu ở MIT

Tuyên bố mới nhất của các nhà nghiên cứu thuộc học viện công nghệ

Massachusetts (MIT) cho biết họ đã thành công trong dự án mang tên “Mouseless”, biến con chuột điều khiển máy tính thành “vô hình”.

Khi ứng dụng thành tựu của dự án này, người dùng máy tính sẽ không cần bất kỳmột thiết bị nào nhưng vẫn có thể “khum lòng bàn tay, di chuyển trên mặt bàn, bấmngón tay” và điều khiển các tính năng trên máy tính của họ Các chuyên gia của MITgọi đó là bước tiến hóa tiếp theo của thế hệ “chuột không dây”

Nguyên lý hoạt động của con chuột vô hình này thực ra khá đơn giản Người ta sửdụng một thiết bị có khả năng phát ra một chùm tia la-de hồng ngoại và một camera siêunhạy để ghi lại chuyển động của bàn tay người dùng rồi “phiên dịch” nó thành các lệnhtrên máy tính

Trong dự án “Mouseless”, thiết bị phát chùm tia la-de hồng ngoại và camera siêu

nhạy sẽ được “nhúng” trực tiếp vào máy tính Khi người dùng khum lòng bàn tay lạigiống như thể họ đang cầm một con chuột máy tính bình thường, thiết bị đó sẽ tự độnghiểu rằng người dùng muốn sử dụng chức năng chuột và kích hoạt chế độ điều khiển.Theo Pranav Mistry, người đứng đầu dự án Mouseless, một mẫu sản phẩm chuột vôhình mà MIT đang thử nghiệm có giá thành sản xuất vào khoảng 20 USD và nếu thànhcông, khi đưa vào thương mại hóa, giá thành sẽ còn rẻ hơn nữa

Hinh minh họa (có kèm theo đoạn phim trong thu mục)

1.2 Cấu tạo chuột:

1.2.1 Chuột cơ (mechanical mouse)

* Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chuột cơ có dây bao gồm :

+ Viên bi được đặt tại đáy chuột, có khả năng tiếp xúc với bề mặt bằng phẳng nơichuột tiếp xúc Viên bi có thể lăn tự do theo các chiều khác nhau

+ Hai thanh lăn trong bố trí tiếp xúc với viên bi Bất kỳ sự di chuyển của viên bitheo phương nào đều được quy đổi chuyển động theo hai phương và làm quay hai thanhlăn này Tại các đầu thanh lăn có các đĩa đục lỗ đồng trục với thanh lăn dùng để xácđịnh sự quay của thanh lăn

+ Hai bộ cảm biến ánh sáng (phát và thu) để xác định chiều quay, tốc độ quay tạicác đĩa đục lỗ trên thanh lăn

- Mạch phân tích và chuyển đổi tín hiệu Dây dẫn và đầu cắm theo kiểu giao tiếpcủa chuột truyền kết quả điều khiển về máy tính

- Mục tiêu chính của bất kỳ chuột máy tính nào là chuyển đổi sự di động của bàntay cầm chuột thành những tín hiệu mà máy tính có thể sử dụng Hầu như tất cả chuột

cơ ngày nay thực hiện sự chuyển đổi này sử dụng năm thành phần

 Một trái banh bên trong chuột chạm mặt để chuột (desktop) và xoay khi chuột di

chuyển

Hình trên là bên dưới bản mạch logic của chuột: phần nhìn thấy của trái banh chạm

desktop.

 Hai con xoay bên trong chuột chạm trái banh Một con xoay được định hướng để

nó dò sự chuyển động của chuột theo phương X, con xoay kia được định hướng vuônggóc với con trước để nó dò sự chuyển động theo phương Y Khi trái banh xoay, một hay

cả hai con xoay này xoay theo Hai ảnh sau, một ảnh mô phỏng, một ảnh cho thấy haicon xoay màu trắng trong chuột

Hình trên là ảnh mô phỏng.

Những con xoay chạm trái banh và dò sự chuyển động theo phương X và Y

 Mỗi con quay nối với một trục, trục này làm quay một đĩa có nhiều lỗ Khi conquay quay, trục của nó và đĩa quay theo Ảnh sau cho thấy đĩa

Một đĩa mã hóa quang điển hình: quanh rìa của nó có 36 lỗ.

 Hai bên đĩa có một cảm biến hồng ngoại và một LED hồng ngoại Những lỗ trênđĩa như vậy sẽ làm cho cảm biến hồng ngoại nhận được những xung ánh sáng khi đĩaquay Tốc độ xung liên hệ trực tiếp với tốc độ di chuyển và khoảng cách di chuyển củachuột

Một LED hồng ngoại ở một bên đĩa và cảm biến hồng ngoại (đỏ) ở bên kia.

 Một chip xử lý trên bản mạch đọc những xung ánh sáng từ cảm biến hồng ngoại

và đổi nó thành dữ liệu nhị phân mà máy tính có thể hiểu Chip gửi dữ liệu nhị phân đếnmáy tính thông qua dây của chuột

- Phần logic của chuột được chi phối bởi một chip mã hóa, một con xử lý nhỏ màđọc những xung đến từ cảm biến hồng ngoại và đổi nó thành những byte được gửi tớimáy tính Chúng ta có thể nhìn thấy 2 nút bấm dò tìm click (ở hai bên nối dây)

Trong sự sắp xếp cơ - quang này, đĩa di chuyển cơ học, và hệ thống quang đếmxung ánh sáng Trong chuột này, trái banh có đường kính 21mm, con xoay có đườngkính 7mm, đĩa mã hóa có 36 lỗ Vậy nếu chuột di chuyển 25,4mm thì chip mã hóa sẽ dòđược 41 xung ánh sáng

- Lưu ý, mỗi LED có hai LED hồng ngoại và hai cảm biến hồng ngoại, mỗi cái ởbên mỗi bên của đĩa (vì vậy có bốn cặp LED/cảm biến bên trong một chuột) Sự sắp xếpnày cho phép con xử lý dò tìm hướng quay của đĩa Có một bộ phận nhựa trên đó có

một lỗ nhỏ được định vị chính xác giữa đĩa và mỗi cảm biến hồng ngoại Có thể thấy nótrong hình sau:

Miếng nhựa nằm giữa cảm biến hồng ngoại (đỏ) và đĩa mã hóa.

- Miếng nhựa cung cấp một lỗ thông qua đó cảm biến hồng ngoại có thể nhìn Cửa

sổ ở một bên của đĩa được đặt cao hơn một tí so với cửa sổ bên kia của đĩa - chính xác

là một nửa chiều cao của lỗ trên đĩa mã hóa Sự lệch đó làm cho hai cảm biến hồngngoại gặp xung ánh sáng ở hai thời điểm hơi lệch nhau Có lúc một cảm biến gặp xungánh sáng, cảm biến kia thì không, và ngược lại

1.2.2 Chuột quang (optical mouse)

- Không như chuột cơ (mechanical mouse); dùng hệ thống cơ - quang to, nặng nề

(trái banh, con quay, đĩa quay,…) chuyển đổi sự xoay của trái banh thành sự di chuyển

của con trỏ màn hình Chuột quang (optical mouse) dùng Optical Navigtion Technology

(tạm dịch: công nghệ dẫn đường quang) 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)

Chuột quang

- Chuột quang hoạt động trên nguyên lý phát hiện phản xạ thay đổi của ánh sáng(hoặc la de) phát ra từ một nguồn cấp để xác định sự thay đổi toạ độ của con trỏ trênmàn hình máy tính.

* Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chuột quang:

- Nguyên lý hoạt động cơ bản được minh họa như hình dưới

Trong ảnh này, có thể nhìn thấy LED trên đáy của chuột.

+ Chuột quang 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 bềmặt ở tốc độ 1500 ảnh trên giây hay lớn hơn

- Cấu tạo của chuột quang:

+ Với cùng nguyên lý hoạt động như trên; các nhà sản xuất chuột quang khác nhau

sử dụng các công nghệ, thiết kế riêng của mình để thực hiện các khối chức năng nên cónhiều cấu trúc chuột quang khác nhau Hình sau cho thấy một khái quát cấu trúc bêntrong của chuột quang Hình nhìn từ trên xuống

Bản chứa tất cả các phần tử của chuột quang.

+ Hai hình cho thấy cấu tạo bên trong của chuột quang của hai nhà sản xuất khác nhau.Chúng ta dễ dàng nhận ra nút Scroll (bánh xe màu đen) nằm giữa hai nút bấm chuột trái

và phải (hai cục màu đen có gạch trắng ở giữa) Ba nút này hoạt động hoàn toàn giốngnhư của chuột cơ Rõ ràng, cấu tạo chuột quang rất nhỏ gọn hơn nhiều so với chuột cơ,chỉ một bản mạch nhỏ và một đến ba IC cùng hệ thấu kính và LED nhỏ

+ Chúng ta trình bày cấu tạo cơ bản của chuột quang Những bộ phận chính củachuột quang gồm:

 Hệ thống quang (optical system)

 Một chipset

 Vỏ (case)

Hệ thống quang.

- Toàn bộ hệ thống quang bao gồm:

+ Một cảm biến quang (IC màu đen 16 chân trong hình )

+ Thấu kính (LENS) được thiết kế đặc biệt (bên phải, hình thứ 5 từ trên xuống) đểdẫn hướng ánh sáng từ LED chiếu sáng bề mặt rồi phản xạ lên trên cảm biến Thấu kínhđược làm bằng plastic đặt biệt

+ Một diode phát ánh sáng đỏ (LED)_hình thứ 2 bên phải,trên xuống

+ Và một CLIP (hình đầu tiên từ trên xuống) để giữ cảm biến và LED với nhau.Cảm biến quang sẽ được trình bày chi tiết trong mục cảm biến quang Ở đây chỉgiới thiệu

- Cảm biến quang gồm ba khối chức năng: một hệ thống đọc ảnh (image reading system), một bộ xử lý tín hiệu số, một giao tiếp truyền dữ liệu nối tiếp (serial interface

of data transfer).

- Từ góc độ xem xét cấu trúc, một cảm biến quang là một chip có 16 chân (cũng có

sự thay đổi số chân - điều này không quan trọng), ở phía dưới chip có một vật kính rất

Nhữngthành phần

cơ bản củachuột quangđược tháorời

trong vật kính là một camera CMOS đơn sắc (monochrome CMOS camera) mà chụp

những ảnh của một vùng bề mặt hình vuông diện tích cỡ một milimet vuông (diện tíchnày tùy thuộc tham số kỹ thuật của cảm biến)

- IC cảm biến nhìn phía trên và dưới đáy Hình bên phải cho thấy phần đĩa tròn có

lỗ đen chính giữa Trong lỗ này là vật kính để ánh sáng từ bề mặt phản xạ vào cameraCMOS bên trong nó

- Bức ảnh camera CMOS thu được thường được gọi là frame Frame của bề mặtđược chia thành những phần nhỏ bằng nhau (gọi là quadrate)

Ảnh ( frame ) được chia ra thành những hình vuông nhỏ bằng nhau gọi là pixel.Hai

frame được chụp khi chuột di chuyển.

- Với mỗi phần nhỏ đó, giá tri trung bình của độ sáng được tính Những giá trị thíchhợp có thể thay đổi từ 0 đến 63 (các cảm biến khác nhau có lượng giá trị để mã hóa cho

độ sáng của các phần nhỏ là khác nhau), ở đó 0 tương ứng với phần tối đen nhất và 63ứng với phần nhỏ sáng trắng nhất Nói chung độ sáng trung bình của mỗi phần nhỏ sẽđược gán một con số Như vậy, ảnh lắp ghép bao gồm nhiều quadrate có độ sáng khácnhau được thu Một quadrate như thế gọi là một pixel Và công suất phân giải của chuộtquang được xác định bằng số pixel trên 1inch (1inch = 2,54cm ) - số pixel (trên ảnh) xácđịnh được trên mỗi inch trên bề mặt (không phải trên ảnh) Công suất phân giải củachuột quang được gọi tắt là cpi (counts per inch) thay cho dpi (dots per inch) như chuộtthông thường

- Cảm biến chụp chỉ phần nhỏ của bề mặt trong khi con trỏ màn hình phải dichuyển trơn tru và không bị trì hoãn Để mục đích này đạt được, những frame (ảnh) liêntiếp có thể đọc được của bề mặt phải khác so với những frame khác trong chuỗi vớikhoảng cách nhỏ Trong trường hợp này, bề mặt được chụp với tốc độ từ 1500 tới 2300ảnh trên một giây và cho phép chuột di chuyển với tốc độ 14inches trên một giây

Ưu – nhược điểm của chuột quang:

- Ưu điểm của chuột quang:

+ Độ phân giải đạt được cao hơn nên cho kết quả chính xác hơn so với chuột bi nếu

sử dụng trên chất liệu mặt phẳng di chuột hợp lý (hoặc các bàn di chuyên dụng)

+ Điều khiển dễ dàng hơn do không sử dụng bi

+ Trọng lượng nhẹ hơn chuột bi

- Nhược điểm của chuột quang: thường là sự kén chọn mặt phẳng làm việc hoặcbàn di chuột, trên một số chuột quang không thể làm việc trên kính Những nhược điểmnày sẽ dần được loại bỏ khi chuột quang sử dụng công nghệ la de

Ngày nay chuột quang và các loại chuột khác đang dần thay thế chuột bi do chúng

có nhiều ưu điểm và khắc phục các nhược điểm của chuột bi thường thấy ở trên

1.3 Các kiểu giao tiếp của chuột máy tính.

Chuột máy tính bắt buộc phải được kết nối với máy tính thông qua các chuẩn cắm

Kiểu giao tiếp trước đây đối với chuột máy tính thường là: COM, DIN, tuy nhiênđến nay các dạng cổng này không còn được tiếp tục sử dụng.

Kiểu giao tiếp thông dụng cho đến năm 2007 là giao tiếp PS/2 Giao tiếp qua cổngUSB sẽ dần được thay thế cổng PS/2 bởi tốc độ và các khả năng mở rộng tính năng trênchuột

1.4 Các thiết bị thay thế chuột máy tính.

Chuột máy tính có thể được thay thế bằng các thiết bị khác có chức năng điều khiểncon trỏ máy tính trên màn hình Dễ thấy nhất là các nút điều khiển các hướng trên máytính xách tay đời trước đây và các bàn di cảm ứng trên các máy tính xách tay hiện nay.Màn hình cảm ứng cũng có thể thay thế chuột máy tính trong các máy tính dùng hệ điềuhành Windows XP Table hoặc Windows Vista và các hệ điều hành khác cho phép

2 BÀN PHÍM MÁY TÍNH

Bàn phím (Keyboard) là thiết bị giao tiếp cơ bản giữa người dùng với máy vi tính

và là thiết bị không thể thiếu.

2.1 Phân loại bàn phím:

2.1.1 Bàn phím có dây: