Манипулятор «мышь». Физические и цифровые основы компьютера

Первую компьютерную мышь создал Дуглас Энджельбарт в 1963 году в Стэндфордском исследовательском центре. Распространение мыши получили благодаря росту популярности программных систем с графическим интерфейсом пользователя. Мышь делает удобным манипулирование такими широко распространенными в графических пакетах объектами, как окна, меню, кнопки, пиктограммы и т. д.

Перемещения мыши по поверхности преобразуются в перемещение курсора на дисплее (в простейшем случае) либо выполняет какое-либо запрограммированное действие. Функции клавиш, колёс и прочих дополнительных элементов управления задаются операционной системой или программой.

Первые широко применявшихся манипуляторов «мышь» имели оптико-механическую конструкцию (рис. 45). С поверхностью, по которой перемещают мышь, соприкасается тяжелый обрезиненный шарик сравнительно большого диаметра. При перемещении мыши этот шарик может вращать прижатые к нему два перпендикулярных ролика. Ось вращения одного из роликов вертикальна, а другого — горизонтальна. На оси роликов установлены датчики, представляющие собой диски с прорезями, по разные стороны которых располагаются оптопары «светодиод-фотодиод». Порядок, в котором освещаются фоточувствительные элементы одной оси, определяет направление перемещения мыши, а частота приходящих от них импульсов — скорость.

Рис. 45. Устройство оптико-механической мыши

Другой популярной конструкцией мыши является полностью оптическая конструкция. С помощью светодиода и системы линз, фокусирующих его свет, под мышью подсвечивается участок поверхности. Отраженный от этой поверхности свет, в свою очередь, собирается другой линзой и попадает на приемный сенсор микросхемы процессора обработки изображений. Этот чип делает снимки поверхности под мышью с высокой частотой и обрабатывает их. На основании анализа череды последовательных снимков, представляющих собой квадратную матрицу из пикселей разной яркости, интегрированный DSP-процессор высчитывает результирующие показатели, свидетельствующие о направлении перемещения мыши вдоль осей Х и Y, и передает результаты своей работы на периферийный интерфейс.

Первые мыши подключались к ПК через специальную плату-адаптер (т. н. мыши с шинным интерфейсом — bus mouse). Затем большое распространение получил способ подключения мыши через последовательный интерфейс RS-232C (COM-мыши). Мыши с последовательным интерфейсом для передачи данных чаще всего работают с разработанным Microsoft протоколом, в котором данные передаются со скоростью 1200 бит/с. В 1987 появились мыши подключаемые к порту PS/2. Одним из преимуществ новых портов по сравнению с com-портом было низкое напряжение питания — 5 В вместо 12 В, а также более частый опрос порта. Необходимо отметить также недостатки этого интерфейса. Наиболее существенным является более высокий риск вывода из строя порта при подключении или отключении мыши при работающем компьютере. Хотя последовательные порты мыши и клавиатуры в PS/2 имеют сходный электрический интерфейс и даже одинаковые разъемы, материнская плата не опознает мышь и клавиатуру, если их подключить не в «свой» порт, т.к. протоколы передачи данных отличаются, а, кроме того, линия данных в порту клавиатуры — двунаправленная. В спецификации Microsoft PC 97 предлагается единая цветовая маркировка этих портов: для клавиатуры — фиолетовая, для мыши — зеленая. Широкое распространение портов PS/2 произошло с внедрением в 1997 г. фирмой Intel стандарта ATX. А уже в 2002 году в спецификации Microsoft PC 2002 было предложено отказаться от этих портов в пользу универсального интерфейса USB.

По типу подключения к компьютеру мыши можно разделить на три категории.

Проводная — используется провод для подключения к одному из портов компьютера.

Оптическая — используется инфракрасная связь между мышкой и специальным приемным устройством, которое подключается к порту компьютера. Недостатком такой мыши является необходимость автономного питания и отсутствия препятствий между ней и приемным устройством.

Радио — используется вместо инфракрасного света радиосвязь.

Основной характеристикой мыши является разрешающая способность, которая измеряется в точках на дюйм (dpi). Эта характеристика показывает, какое минимальное перемещение мыши по плоскости фиксируется следящей системой. Некоторые модели имеют динамическое разрешение более 100 dpi. Это означает, что механика фиксирует перемещение мыши менее чем 1/40 миллиметра. На самом деле, динамическое разрешение — величина не постоянная для данной модели. Ее можно регулировать при перемещении указателя по экрану. Если разрешение порядка 400 dpi, то очень трудно установить курсор в нужное место. Он будет прыгать из стороны в сторону как бы по невидимым квадратикам.