Устройства ввода

На уроке вводится понятие «устройство ввода», рассматривается классификация устройств ввода, особенности работы и характеристика каждого класса устройств ввода.

Оглавление

Цель урока:
Оборудование:
План урока:
Домашнее задание

предыдущие:

Цель урока:

определить назначение и классификацию устройств ввода;
рассмотреть особенности работы и характеристики каждого класса устройств ввода.

Оборудование:

доска, компьютер, компьютерная презентация.

План урока:

Орг. момент

Приветствие учащихся, проверка отсутствующих.

Актуализация опорных знаний

В какой форме может быть представлена информация, с которой работает человек? (Информация может быть в форме текста, изображений, звуков и т. д.)
Как должна быть представлена информация в компьютере? (В виде последовательности нулей и единиц. Единица означает наличие сигнала, нуль — отсутствие сигнала)

Объяснение нового материала

Органы чувств человека способны воспринимать информацию в разнообразных формах, например текст в учебнике, сообщение по телефону, запах газа на кухне, вкус горького перца и пр. Эта информация может быть преобразована в другие формы, например в мысли и эмоции. Результаты обработки информации человеком отражаются в его решениях и действиях.

Компьютеру, как и человеку, необходимы свои «глаза и уши», с помощью которых он мог бы воспринимать информацию извне. В настоящее время имеются разнообразные устройства, выполняющие эти функции в составе компьютера. Они называются устройствами ввода, так как обеспечивают ввод в компьютер данных в различных формах: чисел, текстов, изображений, звуков. Устройства ввода преобразуют эту информацию в цифровую форму для последующей обработки и хранения в компьютере. Многообразие устройств ввода определяется разнообразием форм представления информации, которая может быть обработана с помощью компьютера.

Устройства ввода — аппаратные средства для преобразования информации из формы, понятной человеку, в форму, воспринимаемую компьютером.

Аппаратное обеспечение компьютера по вводу данных включает само устройство ввода, управляющий блок, называемый контроллером (адаптером), специальные разъемы и электрические кабели. Однако для достижения правильной работы как устройства ввода, так и устройства вывода одного лишь правильного аппаратного подключения недостаточно. Требуется загрузить в оперативную память специальную управляющую программу, называемую драйвером. Причем для каждого устройства нужен свой драйвер. В комплект поставки любого устройства ввода должна входить дискета с соответствующим драйвером.

Драйвер устройства — программа, управляющая работой конкретного устройства ввода/вывода информации.

Устройства ввода по способу ввода информации можно подразделить на два основных класса:

с клавиатурным вводом, при котором осуществляется ручной ввод с клавиатуры;
с прямым вводом, при котором данные читаются непосредственно компьютерными устройствами.

В свою очередь, среди устройств с прямым вводом данных выделяются подклассы устройств: манипуляторы, сенсорные устройства, сканеры, устройства распознавания речи. Рассмотрим основные характеристики этих классов технических средств.

Стандартным устройством для ввода информации в компьютер является клавиатура. С ее помощью вы можете вводить числовую и текстовую информацию, а также различные команды и данные.

Обычно вводимая с клавиатуры информация в целях контроля отображается на экране монитора. Место ввода информации на экране указывается специальным значком, который называется курсором. Вид курсора может быть различным в зависимости от используемой программы и режима работы. Это может быть мигающая черточка, прямоугольник и пр.

Как правило, используется 101-103-клавишная клавиатура американского стандарта. Кроме клавишной, клавиатура бывает мембранной и сенсорной. На клавиши алфавитно-цифрового поля дополнительно наносится разметка букв национального алфавита. Если на компьютере установлена операционная система, не настроенная на работу в режиме национального алфавита (не-локализованная версия), то необходима дополнительная специальная программа — драйвер клавиатуры. В локализованных версиях Windows драйвер клавиатуры входит в комплект поставки.

На современном компьютерном рынке большой популярностью пользуются эргономические клавиатуры и специальные прокладки для запястий, обеспечивающие наиболее комфортные условия работы. Различные модели эргономических клавиатур имеют:

форму буквы V и разъединение посередине, угол между частями можно плавно изменять в зависимости от особенностей строения кистей рук человека;
большие опоры для ладоней, поддерживающие кисти в прямом положении;
мембранную бесшумную замену клавишам;
сенсорную панель, движение пальцев по которой заменяет действие мыши.

Работа на персональном компьютере невозможна без освоения клавиатуры.

Широкое использование графического интерфейса привело к появлению манипулятора «мышь».

По способу считывания информации их можно классифицировать на:

механические;
оптико-механические;
оптические.

На нижней поверхности механической мыши имеется шарик. Перемещение мыши по ровной поверхности (столу, коврику) приводит к вращению шарика. При этом он взаимодействует с датчиками внутри корпуса мыши, в результате чего вырабатывается сигнал, который заставляет перемещаться указатель мыши на экране монитора.

Оптическая мышь имеет красный светодиод для подсветки и миниатюрную видеокамеру, которая делает снимки поверхности под ней (от 1500 до 6000 кадров в секунду). Специальный процессор сравнивает два последовательных кадра, чтобы вычислить величину и направление смещения.

На верхней поверхности мыши расположены 2 или 3 кнопки. Нажатие на ту или иную кнопку («щелчок») мыши компьютер воспринимает как указание на выполнение некоторого заданного действия. Использование мыши позволяет более быстро и удобно управлять работой различных программ. Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм — dpi (dot per inch). Этой характеристикой обусловливается, насколько точно указатель мыши будет передвигаться по экрану. Для мышей среднего класса разрешение составляет 400-800 dpi.

Достаточно ли одного ролика с датчиком для определения направления перемещения? (Один ролик позволит определить величину перемещения в одном направлении, следовательно, одного ролика недостаточно)

Разные типы мыши также отличаются друг от друга способом соединения с компьютером (проводные — присоединяемые с помощью кабеля; беспроводные, или «бесхвостые» мыши — соединение с компьютером обеспечивается инфракрасным сигналом, который воспринимается специальным портом).

Дизайн мыши предполагает различные формы конструкций. Наиболее популярными становятся эргономические мыши, которые имеют обтекаемую поверхность и обеспечивают естественность размещения кисти руки на ее поверхности. Установка колесика между двумя традиционными кнопками мыши обеспечивает перемещение по документу без использования экранных полос прокрутки. Беспроводная «летучая» мышь работает в любом месте: на столе она работает как обычная мышь; если ее поднять и нажать кнопку на основании, то такую мышь можно использовать в воздухе.

Трекбол, или шаровой манипулятор, напоминает перевернутую мышь. Его не надо, как мышь, двигать по столу. В трекболе шарик вращается рукой и вращение также преобразуется в перемещение указателя по экрану. Он очень удобен в тех случаях, когда мало места, так как не требует коврика и пространства для перемещения манипулятора по столу. Это свойство определило широкое применение трекбола в портативных компьютерах. Тачпад служит для перемещения курсора в зависимости от движений пальца пользователя и используется для замены мыши в ноутбуках. Для перемещения курсора на весь экран достаточно небольшого перемещения пальца по поверхности тачпада.

Джойстик, или ручка управления, был разработан специально для игр. Так же как мышь и трекбол, он позволяет перемещать курсор или графический объект по экрану монитора. Джойстик представляет собой рукоятку, отклоняющуюся во все стороны, и несколько кнопок на небольшой панели — для выполнения простейших действий.

Джойстики имеют различное количество кнопок и число направлений перемещения курсора по экрану. С целью соблюдения эргономических требований ручка джойстика имеет форму, повторяющую рельеф кисти руки при обхвате ручки. Современный рынок джойстиков очень разнообразен. Созданный для досуга, он совершенствуется, и работа с ним все более приближается к естественным условиям имитируемой ситуации. Среди последних моделей наиболее удачен джойстик с силовой обратной связью на события, происходящие на экране. Например, если в ходе игры вы ведете машину по ухабистой дороге под вражескими пулями, то джойстик дрожит в руке и вы чувствуете, как пули попадают в капот автомобиля.

Сенсорный, или тактильный, экран представляет собой поверхность, которая покрыта специальным слоем. Прикосновение к определенному месту экрана обеспечивает выбор задания, которое должно быть выполнено компьютером, или команды в экранном меню. Так, например, во время проведения олимпиад сенсорные экраны помогают спортсменам, тренерам, корреспондентам быстро выбрать интересующую его информацию о результатах соревнований, составе команд и т. п. указанием пальца в соответствующем меню. Сенсорный экран позволяет также перемещать объекты. Он удобен в использовании, особенно когда необходим быстрый доступ к информации. Такие устройства ввода можно увидеть в банковских компьютерах, аэропортах, а также в военной сфере и промышленности.

Световое перо похоже на обычный карандаш, на кончике которого имеется специальное устройство — светочувствительный элемент. Соприкосновение пера с экраном замыкает фотоэлектрическую цепь и определяет место ввода или коррекции данных. Если перемещать по экрану такое перо, можно рисовать или писать на экране, как на листе бумаги.

Световое перо используется для ввода информации в самых маленьких персональных компьютерах — в карманных микрокомпьютерах. Оно также применяется в различных системах проектирования и дизайна.

Графический планшет, или дигитайзер, используется для создания либо копирования рисунков или фотографий. Он позволяет создавать рисунки так же, как на листе бумаги. Изображение преобразуется в цифровую форму, отсюда название устройства (от англ. digit — цифра). Условия создания изображения приближены к реальным, достаточно специальным пером или пальцем сделать рисунок на специальной поверхности. Результат работы дигитайзера воспроизводится на экране монитора и в случае необходимости может быть распечатан на принтере. Дигитайзерами обычно пользуются архитекторы, дизайнеры.

Большое распространение в наше время прибрели устройства сканирования изображений, таких как тексты или рисунки. Термин «сканирование» происходит от английского глагола to scan, что означает «пристально всматриваться».

Сканер предназначен для ввода в компьютер графической или текстовой информации с листа бумаги, со страницы журнала или книги. Для работы сканера необходимо программное обеспечение, которое создает и сохраняет в памяти электронную копию изображения. Все разнообразие подобных программ можно подразделить на два класса — для работы с графическим изображением и для распознавания текста.

Сканеры различаются по следующим параметрам:

глубина распознавания цвета: черно-белые, с градацией серого, цветные;
оптическое разрешение, или точность сканирования, измеряется в точках на дюйм (dpi) и определяет количество точек, которые сканер различает на каждом дюйме; стандартные разрешения — 200, 300, 600, 1200 точек на дюйм;
программное обеспечение, входящее в комплект поставки сканеров: обучаемые программы, которые имеют образцы почерков для распознания текста; интеллектуальные — сами обучаются;
конструкция: ручные, страничные (листовые) и планшетные

К важным характеристикам сканера также относятся время сканирования и максимальный размер сканируемого документа.

Сканеры находят широкое применение в издательской деятельности, системах проектирования, анимации. Эти устройства незаменимы при создании презентаций, докладов, рекламных материалов высокого качества.

К таким устройствам относятся, например, терминалы, установленные в больших магазинах. Эти терминалы оснащены разнообразными устройствами считывания штрих-кодов — специальных символов и меток для определения условий приобретения товара и его цены. Считанная информация преобразуется, выводится на экран или бумажный чек и по линиям связи передается на более мощный компьютер для дальнейшей обработки.

С помощью обычного микрофона речь человека непосредственно вводится в компьютер и преобразуется в цифровой код. Большинство систем распознавания речи могут быть настроены на особенности человеческого голоса. Это реализуется путем сравнения сказанного слова с образцами, предварительно записанными в память компьютера. Некоторые системы способны определять одинаковые слова, сказанные разными людьми. Однако список этих слов ограничен. Лучшие системы распознают до 30 тысяч слов и реагируют на индивидуальные особенности голоса. Есть системы, которые не только распознают речь, но и осуществляют перевод с одного языка на другой. Системы распознавания речи находят широкое применение в образовании, например при изучении иностранных языков. Функции распознавания и коррекции речи незаменимы для формирования правильного произношения.

Проверка усвоенного материала

Что может являться параметром, характеризующим качество работы мыши? (Насколько точно указатель мыши на экране отслеживает движение мыши по поверхности)
В каких ситуациях может быть удобен сенсорный ввод данных? (Когда необходим быстрый доступ к информации и есть возможность обеспечить этот доступ, организовав выбор действия из фиксированного набора)
Возможно ли преобразовать звуковой сигнал в электрический? (Да, это делается с помощью микрофона)

Домашнее задание

Читать учебник
Проследить эволюцию устройств ввода

Презентация к уроку