第10章键盘和鼠标new.docx
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第10章键盘和鼠标new
第10章键盘和鼠标
10.1键盘
10.1.1键盘概述
计算机系统中一种最基本的部件就是键盘，它是首要的输入设备。
它被用来将命令和数据输入系统中。
本章着眼于已存在于PC系统中的键盘，并分析了键盘的不同类型、键盘与计算机系统的接口等方面的内容。
从最初的IBMPC出现后，IBM已经为PC系统设计了三种不同的键盘，Microsoft还扩展了其中的一种。
这些设计都已经成为工业上的实际标准，事实上，这些设计被所有的PC厂商所采用。
主要的键盘类型如下：
·83键PC和XT键盘（已过时）。
·84键键盘（已过时）。
·101键增强型键盘。
·104键Windows键盘。
图10-1展示了一款典型的104键键盘
图10-1典型的104键键盘
10.1.2增强型101键（或102键）键盘
增强型通用键盘的布局是由原来的84键键盘的布局改进而来的，但Enter键例外，因为该键被改变为更小的尺寸。
101键增强型键盘的设计与国际上键盘的规章和规范相符合。
101键键盘的布局可以分为下列4个部分（参见图10-2）：
·打字区。
包括字母键、数字键、标点符号及一些控制键。
如：
Enter、Shift、CapsLock、Tab、Esc、Ctrl和Alt等。
·数字键区。
即键盘右侧的小键盘区。
·光标和屏幕控制区。
包括箭头键、Insert、Del、PgUp、PgDn、Home、End等。
·功能键区。
包括：
F1~F12键等。
图10-2键盘的布局
10.1.3104键键盘
随着Windows95的问世，出现了一种标准101键盘的改进型号（由Microsoft设计），Microsoft在Windows键盘规范（现已成为键盘布局的事实上的工业标准）中列出了一系列新键和组合键。
大家熟悉的101键布局现在已经扩展成104键，其中增加了左、右Windows键和应用程序键。
这些键被用于操作系统和应用程序级的键组合，类似于现在的Ctrl和Alt组合。
被推荐的Windows键盘布局要求左、右Windows键（称为WIN键）位于空格键两边Alt键的相邻侧，同时应用程序键位于右Windows键的右侧（参见图10-3）。
注意，因为这些键的确切位置取决于键盘的设
计者，所以键盘与键盘之间有一些不同之处。
图10-3增加的左、右Windows键和应用程序键
WIN键可以打开Windows“开始”菜单，接着就可以使用光标键进行定位。
应用程序键则可以模拟鼠标右键，在大多数应用程序中，它将激活一个上下文相关的弹出式菜单。
几种WIN键的组合方式还提供了预置的宏命令。
例如。
如果按下WIN+E，那么将运行WindowsExplorer程序。
下表列出了104键键盘在Windows系统中的组合键。
表10-1Windows系统中的组合键
组合键
产生的动作
WlN+R
运行对话框
WIN+M
最小化所有窗口
Shift+WIN+M
取消所有窗口的最小化
WIN+D
最小化所有窗口或者取消所有窗口的最小化
WIN+F1
帮助
WlN+E
启动Windows资源管理器
WIN+F
查找文件或文件夹
Ctrl+WIN+F
查找计算机
WIN+Tab
循环切换任务栏按钮
WIN+Break
系统属性对话框
应用程序键
显示所选项的上下文菜单
任何一家生产商生产的104键键盘都支持上面所说的按键组合，当运行Windows时，这些新的Windows键并不是必须采用的。
实际上先前存在的标准组合键可以实现与这些新键相同的功能。
此外还应注意到那些其键盘上有这些额外按键的用户中很少有人真正去使用它。
一些厂商还增加了浏览器控制键或其他按键，虽然这些按键不是标准规范，但是可以使得对网页的浏览更加简便。
10.1.4键盘按键开关类型
最常见的按键开关类型是机械式开关，它主要有下列变种：
·纯机械式。
·泡沫元件式。
·橡胶圆顶式。
·薄膜式。
·电容式。
纯机械式开关
纯机械式类型的按键开关仅仅是一个简单的机械开关，它的特征是在短暂接触装置上的金属接触。
该类开关经常包含有触觉反馈机件，该机件由一个弹夹和弹簧装置组成，该装置在设计上是用来使键盘具有“点击”感觉，并且在按键时产生一定的阻力。
参见图10-4。
机械式开关非常耐用，通常还带有自洁式触点，一般能经受2千万次击键，在使用寿命上仅次于电容式开关；另外，它还具有突出的触觉反馈功能。
尽管机械式键盘具有良好的触觉反馈和耐用功能，但已远远比不上薄膜式键盘（本章后面将要讨论）流行，许多生产机械式键盘的公司现在只保留了几种价格比较高的产品。
图10-4典型的机械开关。
当键被按下时，开关压向触点从而建立连接
泡沫元件式开关
在一些老式键盘上，泡沫元件机械式按键开关非常流行。
大多数更老的PC键盘使用的就是该技术。
该泡沫元件被安装在按键所连接的冲杆（plungef）底部（参见图10-5）。
图10-5典型的泡沫元件机械式按键开关
橡胶圆顶式开关
橡胶圆顶开关是类似于泡沫元件类型的机械式开关，但是在许多方面有了改进。
薄膜式开关
薄膜式是在橡胶圆顶式键盘基础上产生的变种。
它使用一种平坦的，有弹性的电路板接收输入并将其传送给键盘的微控制器。
这些按键都不再是分离的，而是组合形成在一个薄层上，该薄层位于橡胶圆顶薄层之上。
这种设计极大地限制了按键的行程。
由于这个原因，薄膜式键盘在进行常规的触摸式打字时并不好用。
然而，在极端恶劣的环境下使用薄膜式键盘则非常理想。
因为薄层可以被粘合和密封在一起，与其他元件分开，所以薄膜式键盘可以在没有其他类型的键盘可以胜任的条件下使用。
薄膜式开关的造价不高，因而也最受低成本OEM制造商的青睐，。
低档薄膜式键盘的击键次数为500到1000万次，但有些更好的产品平均击键次数可以达到2千万次，其耐用性可以与机械式开关相媲美（参见图10-6）。
图10-6典型的薄膜式按键开关
电容式开关
电容式开关是在今天使用的惟一的非机械式类型的按键开关（参见图10-7）。
电容式开关是按键开关中的卡迪拉克。
它比常用的机械橡胶圆顶式开关贵得多，但是它更加能抗灰尘和腐蚀，并且提供了所有类型的开关中最高品质的触觉反馈。
这种键盘使用一种复位弹簧来提供触觉反馈，因而也称为“紧扣弹簧”键盘（bucklingspring）。
图10-7电容式按键开关
电容式开关并不是通过在导体上产生接触来工作的。
相反，通常由塑料构成的两个电容器板被连接到一个设计用来检测电路电容变化的开关矩阵中。
当按下按键时，冲杆将移动相对于底层电容器板的顶层电容器板。
通常一个机件在按键中央的顶部产生带有响亮轻敲声的清晰的触觉反馈。
随着顶部电容器板的移动，两块电容器板之间的电容将发生变化。
键盘上的比较器回路将检测到该变化。
因为这种类型的开关不需要金属触点，所以它更加抗腐蚀和防尘。
这些开关基本上不会出现一次单击就产生多个字符的按键反弹问题。
它们也是所有键盘中最耐用的——可以经受2500万或更多次敲击（相比于其他类型的键盘只有1000万至2000万次）。
因为这些开关提供有相对响亮的敲击声，并且给人以强烈的over-center的感觉，所以其触觉反馈性能是无与伦比的。
该设计的惟一不足是其成本。
电容式开关键盘属于最昂贵的键盘产品之列。
但是，其手感性能和耐用性使得它物有所值。
10.1.5键盘接口
除了部分产品使用无线设计之外，大部分PC键盘使用下列三种接口之一连接到PC系统上：
·5针DIN接口。
使用在大多数AT主板上。
·6针小口DIN接口。
使用在PS/2系统及大多数安装了LPX、NLX、ATX和BTX的主板上。
·USB接口。
使用在具有USB接口的主板上
注意，以上三种接口中只有USB接口可以热插拔，5针DIN接口和6针小口DIN接口必须在关机的情况下进行插拔，这样才能被系统识别并正常使用，同时也可以避免损坏主板。
5针DIN和6针小口DIN接口连接器
早期键盘是通过5针DIN（德国工业标准）连接器来与系统相连，但是现在大多数键盘都采用由IBMPS/2所引入的6针小口DIN连接器，，通常又称为PS/2接口。
虽然连接器在物理上也许有所不同，但是键盘却是相同的，因此可以通过交换线缆或者使用线缆适配器将一种类型的连接器转接成另一种类型的连接器。
有些键盘在零售时附带了这种适配器。
部分鼠标也使用PS/2接口。
PS/2接口的鼠标和键盘虽然具有相同的连接器和引脚信号，但是数据包不兼容。
这意味着可以方便地将连接到主板上的PS/2接口的键盘和鼠标互换对插，但是在这些情况下都不能正常工作。
图10-8展示了5针DIN接口连接器外形；图10-9展示了PS/2接口连接器外形，其中绿色接口用于鼠标，紫色接口用于键盘；图10-10展示了PS/2转5针DIN接口的转接线。
图10-85针DIN接口连接器
图10-9PS/2接口连接器
图10-10PS/2转5针DIN接口的转接线
表10-2列出了5针DIN和PS/2这两种接口的键盘连接器引脚定义；用户可以根据表10-2列出的引脚测试键盘连接器中每根电缆的导通性。
表10-2键盘接口连接器引脚的信号定义
信号名
5针DIN接口
PS/2接口
键盘数据
2
1
地
4
3
+5V
5
4
键盘时钟
1
5
未连接
－
2
未连接
－
6
未连接
3
－
DIN＝德国标准协会，制定德国尺寸标准的委员会。
USB键盘
在键盘接口技术上的最新改进是，将键盘经由USB接口而不是标准PS/2接口连接到PC机上。
由于USB是一种使用集线器将多个设备连接到一个接口上的通用总线，因此，一个USB接口就可以取代标准的串并口以及键盘和鼠标接口。
多数新系统既包含USB接口，又包含标准接口；但有些所谓的“非传统（legacy-free）”系统只使用USB接口来与所有的输入/输出设备进行交互。
因为标准PC的BIOS带有的键盘驱动程序默认只接受带有标准键盘接口的键盘，所以并不是所有的系统都支持USB键盘，即使那些带有USB接口的系统也不例外。
当安装了USB键盘以后，可能会因为在BIOS中没有能支持该键盘工作的驱动程序，从而使得系统不能使用USB键盘。
实际上，有些系统将缺少标准键盘视为一种错误，并将停止引导过程，直到安装好键盘。
如果希望使用经由USB接口连接的键盘，那么必须要满足下面3个要求：
·系统中有USB接口。
·运行的操作系统中包含有USB键盘驱动程序，例如，WindowsXP等。
·具有支持USBLegacy特性的系统芯片组和BIOS。
USBLegacy支持是指主板具有一个芯片组和一些ROMBIOS驱动程序，它们能确保在操作系统GUI环境外使用USB键盘。
例如，启用了USBLegacy支持以后，当处于Windows命令提示符或者首次安装Windows时，就可以在MS-DOS下使用USB键盘配置系统BIOS；如果禁用了系统的USBLegacy功能，那么USB键盘只能在Windows下正常工作。
10.1.6具有特殊功能的键盘
人体工程学键盘
上世纪90年代后期的键盘发展的趋势是改变键盘的形状，而不再是改变字符布局。
该趋势已经导致出现了许多不同的所谓人体工程学设计。
这些变化的实际目的是使键盘的形状更好地适合人手。
这些设计中最普遍的做法是在中间将键盘分为两部分，并且将两部分向外弯曲。
有些设计允许调整这两部分键盘之间的角度。
由于人体工程学键盘新颖别致，因而其价格会比传统键盘稍贵一些，但对于有生理缺陷、手腕不能在键盘上正确定位的用户来说，使用这种键盘是一种最佳的补偿措施。
而对于一般用户，由于这种键盘大大改变了一般键盘的布局，因而一般不愿接受这种新的键盘。
图10-11展示了一款Microsoft出品的人体工程学键盘。
图10-11人体工程学键盘。
带有集线器的USB键盘
许多最新的USB键盘都内置了一个USB集线器，可以在系统中添加两个以上的USB接口。
虽然这听起来是一个不错的想法，但需要记住的是，基于键盘的集线器不会向USB连接器提供额外的电源供应。
多媒体和具有Web功能的键盘
前已述及，许多零售或与系统捆绑的键盘都具有固定用途或可编程的热键，这些热键可以启动Web浏览器，运行Microsoft媒体播放器，调整扬声器的音量，改变CD播放器的磁道，等等。
用户需要使用特有的驱动程序来支持这些热键。
10.2鼠标
10.2.1鼠标概述
许多人将鼠标和GUI的发明归功于苹果电脑公司，实际上，鼠标是1964年由DouglasEnglebart发明的，他当时是在斯坦福研究所（SRI）工作，该研究所是斯坦福大学赞助的一个智囊机构。
鼠标的官方名称是显示系统X-Y位置指示器。
后来在1973年，Xerox公司将鼠标应用到改进的Alto计算机系统中。
遗憾的是，当时这些系统都是实验用的，完全被用于研究工作。
当然，苹果电脑公司，以及微软已经推广了该界面，并且将其带入了大量的PC系统。
即使鼠标有不同的变种，但是它们的实际使用方法基本没有区别。
所有的鼠标都有用于进行选择的按键，一般位于鼠标外壳的顶部（手指搁在上面）。
按键的数量通常至少会有2个（苹果机使用的鼠标只有一个按键），如果鼠标上有额外的按键或滚轮，那么需要专门的软件才能操作这些按键。
尽管较新版本的Windows操作系统也支持滑动鼠标，但厂商提供的其他一些特性仍然需要其驱动程序的支持。
图10-12展示了一款典型的鼠标。
图10-12典型的鼠标
传统的鼠标使用通常采用串口、PS/2接口或USB接口来连接到PC系统中。
在将鼠标连接到计算机后，鼠标将通过使用设备驱动程序来与系统进行通信，驱动程序可能需要进行明确的装载，也可能被集成在操作系统软件中。
例如，在Windows系列操作系统中使用鼠标时，不需要单独的驱动程序，但是在大多数基于DOS的程序中使用鼠标，就需要在CONFIG.SYS或AUTOEXEC.BAT文件中装载单独的驱动程序。
不论是否被集成，驱动程序将从鼠标发送来的电信号编译成位置信息，并指示出按键的状态。
10.2.2鼠标的分类
鼠标外壳的底部是探测机制或电信号发起的位置，根据这里面安装的部件和相关工作原理，鼠标可以被大致分为以下三类：
·机械式。
（已过时）
·光机式。
·光电式。
光机式
在传统鼠标中，其外壳的底部有一个橡胶球，通常靠在两个滚轴上，一个滚轴编码x轴方向的运动，另一个编码Y轴方向的运动。
这些滚轴一般被连接到带有遮挡板的圆盘上，遮挡板将交替阻挡和允许光线的通过。
小的光学传感器通过监视遮挡板圆盘旋转时内部红外线闪烁的断续以及对光线的“切割”来检测圆盘的运动。
这些闪烁被编码成沿坐标轴的运动。
这种装置类型被称为“光机式”（参见图10-13）。
图10-13典型的光机式鼠标结构
光电式
另外一种移动探测的主要方法是使用光技术。
由MouseSystems和其他一些厂商生产的早期的鼠标使用了特殊栅格板的光学传感器。
尽管这些鼠标定位非常准确，但由于要使用栅格板，因而这些鼠标并不怎么受欢迎。
目前最常见的是光电鼠标同样采用了光鼠标技术，但却有很大不同。
与老式的光鼠标类似，光电鼠标也使用光学技术来检测鼠标的移动，鼠标本身没有可动部分（除了顶部的滚轮）。
光电鼠标不需要使用特殊的栅格板，它几乎可以在任意平面上使用，这是通过将老式光学鼠标中简单的光学传感器升级为更先进的CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件）而实现的。
该传感器本质上是摄影机传感器的较粗糙的成品，它通过查看鼠标下方平面的移动来检测鼠标的移动。
通常，光电鼠标传感器所需要的光源是由一个LED提供的，最新的光电鼠标已经使用不可视的激光替代LED发出的红色光束，这样即使在经过特殊处理得极为光滑的表面，或是复杂木纹的表面，鼠标也能准确地进行定位，采用这样技术的光电鼠标又被称为激光鼠标。
图10-14展示了光电鼠标工作原理
图10-14光电鼠标工作原理
图10-15展示了机械鼠标与光电鼠标背部比较。
图10-15机械鼠标与光电鼠标背部比较
10.2.3鼠标的替换产品
因为有了Windows，指点设备变得越来越重要起来。
除了前面讲到的鼠标以外，还有几种比较流行的指点设备，包括：
·触摸屏。
·触摸板。
·指点杆。
·轨迹球。
这些设备都被操作系统认为是鼠标，但从用户使用的感觉来说，它们却各不相同。
如果用户不愿意使用普通的鼠标，可以考虑使用这些设备。
10.3无线输入设备
多年以来，许多厂商一直在提供一些无线键盘和无线鼠标产品。
多数情况下，这些设备都使用红外线或短距离的无线电收发器，在鼠标和键盘等输入设备上安装对应的收发器后，就可以与标准的嵌有无线收发器的串口、PS/2接口和USB接口进行通讯。
无线输入设备一般用于狭窄的家庭—办公环境中，或者用于娱乐和计算的大屏幕电视/显示器等设备中。
图10-16展示了一款无线鼠标。
图10-16无线鼠标
10.3.1无线电与红外线
一些厂商仍然使用红外线收发器，但多数厂商都已经开始支持无线电信号了。
红外线收发器之间不能有直接的阻碍物，在客户端使用红外线键盘和鼠标等输入设备时，经常需要重新对准收发器方位才能不至于丢失信号。
相反，如果使用无线电收发器，就不必担心障碍物的问题了。
红外线惟一的优势是其价格便宜。
10.3.2无线输入设备故障诊断
如果用户的无线输入设备发生了问题，尝试以下操作：
·电池错误。
连接到计算机上的收发器是由计算机供电的，但输入设备本身的收发器是使用电池供电的。
检查电池的寿命；
·收发器之间失去同步。
输入设备中的收发器应该以同样的频率与连接到PC机上的收发器通讯；根据设备类型的不同，用户可以通过一个按钮重新设定它们之间的同步；或者，将电池取出再装上，等待几分钟后重新建立连接。
·设备之间的干扰。
检查收发器的传输范围，并到厂商的网站查找有关减少干扰的细节信息。
一般来讲，在相邻计算机的无线设备之间应使用不同的频率。
·通信链路的阻塞。
如果用户使用的是红外线设备，尝试清除收发器之间存在的障碍物，并将收发器的方位对准。
·串口IRQ冲突。
如果无线鼠标已经连接到串口上，而当安装了另一块插卡以后鼠标便停止工作了，这时用户可以使用Windows的设备管理器检查一下冲突。
·无线设备在Windows下工作正常，但在命令提示符下就发生错误。
如果用户的无线设备使用的收发器连接到了USB接口上，这时就要检查一下在BIOS中是否启用了USBLegacy支持。
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