Chương 7:THIẾT BỊ ĐƯA DỮ LIỆU VÀO pptx

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động • Phím ấn được phân loại theo các nguyên tắc cảm biến như sau: i.. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động • Phím ấn được phân loại theo các nguyên tắc cảm biến

Chương 7 :THIẾT BỊ ĐƯA DỮ

• Đóng vai trò là công cụ để cho người sử dụng đưa

thông tin của mình vào máy tính xử lý

• Hai loại:

I Loại thiết bị đưa thông tin vào dưới dạng mã ký

tự, như bàn phím, máy quét mã vạch, máy nhận

dạng tiếng nói, …

II Loại thiết bị đưa thông tin vào dưới dạng toạ độ

điểm hay ma trận điểm, như chuột, cần điều

khiển, máy quét, ….

– Bàn phím kí tự: sử dụng để đưa các chữ cái, các số, dấu hiệu

và một số ký tự điều khiển vào máy vi tính.

– Bàn phím số: chuyên dùng để đưa các con số vào máy tính

để hiển thị hoặc tính toán (Các bàn phím hiện đại thường

ghép bàn phím số cùng với bàn phím ký tự).

– Bàn phím đặc nhiệm: dùng cho các máy tính tự động dùng

trong các lĩnh vực đặc biệt (máy tự động trả tiền mặt của

ngân hàng, máy tính tiền tự động của siêu thị )

hiệu số thông qua vi mạch trên bàn phím

(IC bàn phím) trước khi truyền đến máy vi

tính.

5

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Phím ấn được phân loại theo các nguyên

tắc cảm biến như sau:

i Phím cảm biến điện trở: khi ta ấn phím sẽ làm thay đổi

điện trở, tạo nên sự chênh lệch điện áp ở vị trí tiếp xúc

Giá trị điện áp ở những vị trí ấn khác nhau là khác

nhau biến đổi thành tín hiệu số thông qua IC bàn phím

và truyền về máy tính.

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Phím ấn được phân loại theo các nguyên

tắc cảm biến như sau:

ii Phím cảm biến điện dung: khi ấn phím sẽ làm thay đổi

về điện dung của tụ dẫn tới thay đổi điện áp.

iii Phím cảm biến điện từ: khi ấn phím sẽ thay đổi về

dòng điện theo hiệu ứng hall.

Phím điều khiển: thực hiện một chức năng điều khiển nào

đó mà không thể đọc được hoặc in được, gồm phím Ctrl,

Enter, Alt, insert, home, v.v

• Số lượng các phím ấn trên bàn phím là khác nhau:

Bàn phím của máy vi tính PC/XT có 83 phím.

Bàn phím của máy PC/AT có 84 phím.

Các máy vi tính cá nhân tương thích IBM có 101 (hoặc

102) phím ấn

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Cấu tạo và sơ đồ khối

9

Bên trong bàn phím

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Cấu tạo và sơ đồ khối

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động của bàn phím

Chip điều khiển 8042 trên máy vi tính và chip điều

khiển 8048 trao đổi thông tin với nhau thông qua hai

đường dây dẫn tín hiệu là đường dây dữ liệu “data”

(vào/ra bàn phím) và đường dây tín hiệu đồng hồ

“clock”

Làm việc theo nguyên tắc chủ tớ, 8042 được ưu tiên

cao hơn gọi là chủ, còn 8048 là tớ

11

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động của bàn phím

Khi bàn phím sẵn sàng truyền dữ liệu, 8048 kiểm tra

trạng thái của hai đường “data” và ”clock”:

Nếu “clock”=0: bàn phím bị cấm, 8048 giữ dữ liệu trong bộ

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động của bàn phím

Vi điều khiển 8048:

Gồm một bộ vi xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ ROM (để lưu trữ chương trình điều khiển bàn phím), bộ nhớ RAM (là nơi để thực thi chương trình), bộ định thời lập trình được (programmable timer), cổng dữ liệu 8 bit (DB data bus) và 2 cổng 8 bit vào/ra lập trình được (p1, p2)

Có nhiệm vụ đưa mã quét liên tục ra 3 bit của cổng p2, 3 bit này

được giải mã và khuyếch đại thành 8 bit quét ma trận bàn phím

8x12 (96 phím vật lý), đưa lại 12 bit dò về 8048 qua cổng p1 và các bit còn lại của cổng p2

Có nhiệm vụ tính vị trí được nhấn, truyền mã phím tuần tự qua dây dẫn tới máy vi tính gồm 11 bit: 1 bit khởi đầu, 8 bit dữ liệu,

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động của bàn phím

Vi điều khiển 8042:

Có cấu tạo giống 8048: 8bit, 2KB ROM, 128 byte RAM Nhận dữ liệu tuần tự từ bàn phím nhờ có nhịp xung đồng bộ của tín hiệu đồng hồ đặt lên cổng A của 8255 hay cổng cứng 64H (tuỳ theo cách lập trình 8042)

8042 phát một yêu cầu ngắt thứ 2 (IRQ1), bộ điều khiển ngắt 8259A sẽ xử lý yêu cầu ngắt và truyền cho bộ vi xử lý số hiệu ngắt 09H (INT 09) → bộ vi xử lý dò trong bảng vector ngắt tại địa chỉ 09Hx4=44H, 2 byte địa chỉ đoạn và 2 byte địa chỉ lệch của chương trình xử lý ngắt bàn phím có sẵn trong ROM-BIOS

1 Bàn phím.

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động của bàn phím

Vi điều khiển 8042:

Hàm ngắt của hệ điều hành vào ra cơ sở ROM-BIOS sẽ kiểm tra những phím điều khiển (Shift, Ctrl, Alt) và phím đặc biệt (Insert, Capslock, Scrolllock, numlock) trước, sau đó mới dịch mã bàn phím

Ví dụ ngắt:

o Tổ hợp phím Ctrl+ Alt+ Del: Khởi động lại máy vi tính mà

không tắt máy- “khởi động nóng” (warm start)

o Phím PtrSCr: In nội dung màn hình ra máy in (dùng ngắt phần

mềm số 5 (INT 5) của ROM -BIOS)

o Tổ hợp phím Ctrl + numlock, Pause: treo máy cho đến khi ấn

một phím bất kỳ

o Tổ hợp phím Alt + phím chữ số: đưa trực tiếp mã ASCII vào

trong máy vi tính

o Tổ hợp Ctrl + phím chữ cái: đưa kí tự điều khiển tương đương

với mã ASCII của chữ cái trừ đi 64

2 Chuột (mouse)

a Khái niệm

• Là thiết bị đưa thông tin vào máy vi tính

dưới dạng vị trí điểm tương đối

• Thiết bị nhận dữ liệu vào dưới dạng vị trí

điểm tương đối Từ giá trị vận tốc tương

đối này, hàm ngắt của hệ điều hành sẽ tính

ra vị trí mới của con trỏ trên màn hình

• Mỗi chuột có từ hai đến ba phím nhấn để

đưa tín hiệu chọn vị trí hiện hành

17

2 Chuột (mouse)

a Khái niệm

• Phân loại chuột: theo 2 cách:

• Theo giao diện với máy tính:

– Chuột song song: nối với máy vi tính qua cổng song song cơ

bản LPT1, LPT2, LPT3, LPT4 hoặc cổng IEEE1284

– Chuột nối tiếp: nối với máy vi tính qua cổng COM1, COM2

hoặc cổng USB

– Chuột hồng ngoại: nối với máy vi tính thông qua cổng hồng

ngoại IR hoặc qua giao diện hồng ngoại cắm trên khe cắm

mở rộng

• Theo nguyên tắc đo vận tốc chuyển động:

– Chuột cơ: dùng viên bi sắt phủ cao su để đo chuyển động

– Chuột quang: dùng tín hiệu ánh sáng phản xạ từ bàn di chuột

(mouse pad) để đo chuyển động

2 Chuột (mouse)

a Khái niệm

19

2 Chuột (mouse)

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:

• Cấu tạo của chuột cơ:

Cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động của chuột cơ

2 Chuột (mouse)

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:

• Cấu tạo của chuột cơ:

21

2 Chuột (mouse)

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:

• Nguyên tắc hoạt động của chuột cơ:

Nhận thông tin vận tốc dưới dạng xung, số xung cho biết độ dịch

chuyển tương đối của chuột

Độ lệch pha với xung dò hướng cho biết chiều chuyển động của

chuột

Chuột quét tiếp xúc dùng chổi quét kim loại rà trên mặt đĩa quay

và đưa dòng điện lên các thanh dẫn trên mặt đĩa Hai hệ thống

thanh dẫn xen kẽ cài răng lược tạo lên hai xung lệch pha 900

Xung chuẩn Y1 được dùng để đo vận tốc chuột bằng cách đếm

xung

Xung dò hướng Y2 theo góc pha (-900hay +900) xác định hướng

chuyển động của chuột

Các xung X1, X2 của trục x và các cung Y1, Y2 của trục y được

dẫn đến vi mạch điều khiển bên trong chuột → truyền thông tin

chuột thành tín hiệu nối tiếp và truyền đến giao diện máy tính

(cổng tuần tự COM 1 chẳng hạn) →cần có một chương trình điều

khiển (mouse driver)

2 Chuột (mouse)

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:

• Nguyên tắc hoạt động của chuột quang:

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 trên màn hình máy tính.

• Ưu điểm của chuột quang:

Độ phân giải đạt được cao cho kết quả chính xác

Điều khiển dễ dàng hơn do không sử dụng bi.

Trọng lượng nhẹ hơn chuột bi.

• Nhược điểm của chuột quang:

• Kén chọn mặt phẳng làm việc hoặc bàn di chuột,

• Một số chuột quang không thể làm việc trên kính.

→được loại bỏ khi chuột quang sử dụng công nghệ laser.

3 Thiết bị quét (scanner)

a Khái niệm

• Là thiết bị được sử dụng để đưa thông tin vào

mày vi tính dưới dạng ký tự hay đồ hoạ điểm và

lưu trữ nó trong text hay tệp đồ hoạ bitmape file

• Các văn bản, hình ảnh sẻ được quét thành tín hiệu

điện và truyền vào máy tính, lưu trữ ở ổ cứng.

3 Thiết bị quét (scanner)

b Phân loại

Máy quét bàn phẳng:

o Cả trang giấy được chiếu sáng, thấu kính

hội tụ các tia sáng phản xạ từ trang giấy lên

hàng cảm biến quang điện, mỗi cảm biến

quang điện tương ứng với một điểm ảnh, để

đạt được độ phân giải cao (độ sắc nét) thì

mổi hàng ảnh có thể được quét nhiều lần

o Đo độ đậm nhạt của từng điểm ảnh và

chuyển chúng thành tín hiệu số trước khi

truyền về máy vi tính

o Máy quét ảnh mầu phân chia tia sáng phản

xạ thành ba mầu cơ bản (đỏ, xanh lục, xanh

nước biển) và đo cường độ của chúng.

27

Máy quét bàn phẳng

3 Thiết bị quét (scanner)

b Phân loại

Máy quét cầm tay:

o Được sử dụng thuận tiện khi yêu cầu

công việc có tính cơ động cao mà máy

quét bàn phẳng không thực hiện được.

3 Thiết bị quét (scanner)

c Cấu tạo và nguyên tắc hoạt

động

• Cấu tạo

1: Nguồn sáng và gương phản xạ

2: Nắp che.

3: Hình ảnh hay văn bản cần quét

4: Đầu quét chuyển động có lăng

Cấu tạo bên trong của máy quét bàn phẳng

3 Thiết bị quét (scanner)

c Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động

Máy quét hình:

o Có hai thành phần quan trọng nhất là cảnh biến quang điện và

nguồn sáng.

o Nguồn sáng: đèn neon trong các thế hệ cũ, có nhược điểm là

cường độ sáng không đều nên chất lượng ảnh quét kém →dùng

đèn âm cực lạnh (cold cathode) có độ sáng đồng đều và ổn định

vì vậy chất lượng ảnh cao hơn.

o Sử dụng một hệ thống quang học gồm thấu kính và lăng kính.

o Tín hiệu ánh sáng được cảm biến quang điện chuyển thành tín

hiệu điện biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu số trước khi

truyền vào máy tính

o Đầu quét có lăng kính phản xạ chuyển dộng dọc theo ấn phẩm.

3 Thiết bị quét (scanner)

c Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động

31

Nguyên tắc hoạt động của máy quét bàn

3 Thiết bị quét (scanner)

c Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Nguyên tắc hoạt động

Máy quét mã vạch : là một dạng đơn giản của máy quét

o Những vạch đậm, mảnh trên sản phẩm, bìa sách báo, v.v là

mã vạch UPC (Universal product Code)

o Phát ra một nguồn sáng laser công suất thấp, gặp mã vạch phản

xạ lại bộ cảm biến quan điện→ chuyển tín hiệu quang thành tín

hiệu điện và biên dịch thành mã ASCII truyền về máy vi tính

o Mã vạch là những nét vạch đậm hay mảnh

Mã UPC: Vạch đen là 1, vạch trắng là 0

Mã n từ m phần tử: Vạch đen hoặc trắng rộng là 1, còn vạch đen và

trắng rộng là 0

3 Thiết bị quét (scanner)

c Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

4 Máy ảnh số (Digital

camera)

a Khái niệm

• Là một thiết bị đưa thông tin vào máy vi

tính dưới dạng đồ hoạ, tương đối mới và

đang dần thể hiện những đặc tính ưu việt

của mình.

• Về nguyên tắc hoạt động của máy ảnh số

tương tự như máy ảnh thông thường Thay

vì dùng phim nhạy sáng để lưu ảnh như

máy ảnh thông thường thì nó dùng bộ nhớ

• Mỗi điểm ảnh có ba transitor nhạy với ba màu cơ bản: đỏ, xanh lục và

xanh nước biển

• Giá trị màu được chuyển từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và được đưa

đến bộ vi xử lý tín hiệu DSP (Digital Signal Processor) hiệu chỉnh chất

lượng ảnh và nén dữ liệu vào một khuôn dạng ảnh nhất định

• Thông tin ảnh này sau đó được lưu trữ trong bộ nhớ hay thẻ nhớ máy ảnh

a Khái niệm

• Là một thiết bị điều khiển theo hướng x,y tương

tự như cần điều khiển trong máy bay

• Được dịch sang trái, sang phải, lên trước hoặc lùi

lại→có thể đưa vào máy hướng chuyển động từ

00đến 3600

• Trong nhiều hệ thống máy tính cũ, cần điều khiển

được sử dụng thay cho chuột Ngày nay cần điều

khiển chỉ được dùng cho các trò chơi điện tử Một

số cần điểu khiển chuyên dụng với độ chính xác

cao được dùng làm thiết bị định vị trong các hệ

thống bán tự động.

5 Cần điều khiển (Joystick)

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

b Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

• Cần điều khiển xoay hai biến trở của trục x, y: Giá trị mỗi

biến trở thay đổi từ 0 đến 100 K→ một vị trí, cần điều khiển

được xác định bởi một cặp giá trị của hai điện trở → chuyển

đổi sang tín hiệu số.VD: bộ đa hài (multivibrator)

tự và cổng song song

bit Bít thứ 8 dùng để xác định hướng chuyển động (x hay y).

chiều trang bị một nút xoay điều khiển biến trở thứ ba.

Nguyên tắc truyền tín hiệu về PC của cần điều khiển 3 chiều

hoàn toàn tương tự như cần 2 chiều.

• Tia điện từ quét liên tục màn hình và làm tươi điểm ảnh

khoảng 60 lần trên 1 giây (tần số làm tươi 60 Hz), điểm ảnh

này được bút quang nhận ra khi tia điện tử quét qua vị trí bút

quang đặt trên màn hình

điều khiển màn hình tạo ra một ngắt cứng trong máy tính Sau

khi xác định vị trí bút sáng trên màn hình, chương trình phục

vụ ngắt được gọi lên từ xung ánh sáng, nhiệm vụ chương

trình này tương tự như chương trình xử lý ngắt chuột

• Vị trí x được xác định qua thời gian chênh lệch giữa xung

đồng bộ ngang cuối cùng và tín hiệu xung ánh sáng Vị trí y

được xác định bằng số đếm xung đồng bộ ngang.

7 Màn hình cảm ứng

a Khái niệm

• Màn hình cảm ứng (Touch Display): được sử

dụng để điều khiển vị trí con trỏ và có công

dụng như con chuột Dùng nguyên tắc cảm biến

• Cảm biến bằng tia hồng ngoại:

– Dùng hai hàng nguồn tia hồng ngoại bố trí theo trục x và

y của màn hình.

– Đối diện với mỗi hàng nguồn tia hồng ngoại là hàng điốt

hay tế bào cảm quang tương ứng

– Khi ngón tay di chuyển trên màn hình: sẽ ngắt nguồn tia

x và y → Vị trí ngón tay được quét từ tế bào cảm quang

tương tự như khi quét ma trận bàn phím

– Thường được dùng cho ứng dụng quân sự do độ bền và

hoạt động đáng tin cậy, trong các môi trường mà người

sử dụng phải đeo găng tay.

7 Màn hình cảm ứng

b Nguyên tắc hoạt động

– Dùng màng cảm áp trong suốt dán lên bề mặt màn hình

– Lực ngón tay ấn mạch (hay làm thay đổi điện trở cảm biến áp

suất cấy trong màng này) và truyền vị trí ngón tay về máy vi

tính.

– Dùng màng trong suốt có công tắc điện dung tương tự như

bàn phím

– Vị trí ngón tay được quét theo nguyên tắc quét bàn phím

– Ngón tay đặt lên màn hình làm cho điện dung giữa hai điện

cực tại vị trí ngón tay thay đổi

→ người sử dụng đeo găng tay thì điện dung sẽ không thay đổi

nên không điều khiển được.

49

7 Màn hình cảm ứng

b Nguyên tắc hoạt động

• Cảm biến bằng sóng siêu âm:

– Dùng sóng siêu âm phát song song bề mặt màn hình

– Nguyên tắc hoạt động của nó tương tự như nguyên tắc

của ra đa: Hai bộ chuyển (transducer) áp điện được bố

trí theo hướng x và y của màn hình.

– Một vật chạm vào bề mặt màn hình khiến sóng siêu âm

bị phản xạ trở lại, đo thời gian truyền âm bộ vi điều

khiển tính được vị trí vật trên màn hình

– Bộ phát và cảm biến là một bộ chuyển áp điện có khả

năng tạo ra dao động với tần số siêu âm (vài trăm Khz

đến vài Mhz) và ngược lại cũng có khả năng truyền dao

động cơ sang tín hiệu điện

phương pháp nhận dạng tiếng nói tự động ASR

(Automatic Speech Recognition) hay phương

pháp truy nhập thông tin qua tiếng nói VDE

(Voice Data Entry).

• Phần cứng của thiết bị nhận dạng tiếng nói là

bản mạch âm thanh (Sound Card)