صفحه کليد، متداولترين وسيله ورود اطلاعات در کامپيوتر است .عملکرد صفحه کليد مشابه يک کامپيوتر است!

صفحه کليد شامل مجموعه اي از سوييچ ها است که به يک ريزپردازنده متصل مي گردند. ريزپردازنده وضعيت هر سوئيچ را هماهنگ و واکنش لازم در خصوص تغيير وضعيت يک سوئيچ را از خود نشان خواهد داد.

انواع صفحه کليد

صفحه کليدها از بدو استفاده در کامپيوتر، تاکنون کمتر دستخوش تغييراتي شده اند. اغلب تغيرات اعمال شده در رابطه با صفحه کليد، افزودن کليدهائي خاص ، به منظور انجام خواسته هاي مورد نظر است . متداولترين نوع صفحه کليدها عبارتند از :
• صفحه کليد پيشرفته با 101 کليد
• صفحه کليد ويندوزبا 104 کليد
• صفحه کليد استاندارد اپل با 82 کليد
• صفحه کليد پيشرفته اپل با 108 کليد
کامپيوترهاي laptop داراي صفحه کليدهاي مختص بخود بوده که آرايش کليدها بر روي آنان با صفحه کليدهاي استاندارد متفاوت است . برخي از توليد کنندگان صفحه کليد، کليدهاي خاصي را نسبت به صفحه کليدهاي استاندارد اضافه نموده اند. صفحه کليد داراي چهار نوع کليد متفاوت است :
• کليدهاي مربوط به تايپ
• کليدهاي مربوط به بخش اعداد (Numeric keypad)
• کليدهاي مربوط به توابع ( عمليات ) خاص
• کليدهاي کنترلي
کليدهاي تايپ بخشي از صفحه کليد را شامل مي گردنند که بکمک آنها مي توان حروف الفبائي را تايپ نمود. آرايش کليدهاي فوق بر روي صفحه کليد مشابه دستگاههاي تايپ است . همزمان با گسترش استفاده از کامپيوتر در بخش هاي تجاري ضرورت وجود کليدهاي خاص عددي براي بهبود سرعت ورود اطلاعات نيز احساس گرديد، بدين منظوور Numeric keypad در صفحه کليدها مورد استفاده قرار گرفت . با توجه به اينکه حجم بالائي از اطلاعات بصورت عدد مي باشند ، يک مجموعه با 17 کليد به صفحه کليد اضافه گرديد. آرايش کليدهاي فوق بر روي صفحه کليد مشابه اغلب ماشين هاي حساب است . در سال 1986 شرکت IBM صفحه کليد اوليه خود را تغيير و کليدهاي عملياتي و کنترلي را به آن اضافه کرد. کليدهاي عملياتي بصورت يک سطر و در بالاترين قسمت صفحه کليد قرار مي گيرند. با استفاده از نرم افزارهاي کاربردي و يا سيستم عامل مي توان به هر يک از کليدهاي عملياتي مسئوليتي را واگذار نمود. کليدهاي کنترلي باعث کنترل مکان نما (Cursor) و صفحه نمايشگر مي باشند. در اين راستا از چهار کليد ( با فرمت معکوس حرف T ) بين بخش مربوط به کليدهاي مختص تايپ و بخش عددي صفحه کليد استفاده شده است. با استفاده از کليدهاي فوق کاربران قادر به حرکت مکان نما بر روي صفحه نمايشگر خواهند بود. در اغلب نرم افزارها با استفاده از کليدهاي کنترلي کاربران قادر به پرش هائي با گام هاي بلند نيز خواهند بود. اين کليدها شامل موارد زير مي باشد :

 

Home End Insert Delete Page Up Page Down Control (Ctrl) Alternate (Alt) Escape (Esc)

صفحه کليد ويندوز، کليدهاي اضافه اي را معرفي نمود. کليدهاي Windows يا Start و يک کليد Application نمونه هائي در اين زمينه مي باشند. صفحه کليدهاي " اپل " اختصاص به سيستم هاي مکينتاش دارد. شکل زير يک نمونه از صفحه کليدهاي فوق را نشان مي دهد:

صفحه کليد از نماي نزديک

پردازنده موجود در يک صفحه کليد ، به منظور عملکرد صحيح صفحه کليد، مي بايست قادر به شناخت و آگاهي از چندين موضوع باشد. مهمترين اين موضوعات عبارتند از :
• آگاهي از موقعيت کليد در ماتريس کليد ها ( مدار ماتريسي )
• ميزان جهش ( Bounce ) کليد و نحوه فيلتر نمودن آن
• سرعتي که اطلاعات براي typematics ارسال مي گردند.
مدارماتريسي کليد ها ، يک شبکه ازمدارات بوده و در زيرکليد ها قرار دارد.در تمام صفحه کليدها، هر مدار در نقطه مربوط به يک کليد خاص، شکسته مي گردد.با فشردن يک کليد فاصله موجود بين مدار حذف و امکان ايجاد يک جريان ضعيف بوجود مي آيد. پردازنده وضعيت هر يک از کليدها را از بعد پيوستگي در نقطه تماس مدار مربوطه، بررسي مي کند. زمانيکه تشخيص داده شد که يک مدار بسته شده ( اتصال برقرار است ) است، مقايسه بين محل کليد مورد نظر با " طرح کاراکترهاي" (bitmap) موجود در حافظه ROM انجام مي گيرد. طرح کاراکترها، يک چارت مقايسه اي براي پردازنده بوده تا به وي اعلام گردد، کدام کليد در مختصات X,Y در مدارماتريسي کليد ها ، قرار دارد.در صورتيکه بيش از يک کليد بصورت همزمان فعال شده باشد پردازنده بررسي خواهد کرد که آيا ترکيب کليدهاي فشرده شده داراي يک طرح کاراکتر است . مثلا" در صورت فشردن کليد a ، حرف a براي کامپيوتر ارسال مي شود.در صورتيکه کليد shift را نگاهداشته و کليد a را فعال نمائيم پردازنده ترکيب فوق را با طرح کاراکترها مقايسه و حرف A را توليد خواهد کرد.
شکل زير ريزپردازنده و کنترل کننده صفحه کليد را نشان مي دهد.

 

شکل زير مدار ماتريسي کليد ها را نشان مي دهد.

صفحه کليد از سوئيچ به منظور اعمال تغييردر جريان مربوط به مدارات صفحه کليد استفاده مي نمايد.زمانيکه کليدي فشرده مي گردد، ميزان اندکي لرزش بين سطح تماس وجود داشته که bounce ناميده مي گردد. پردازنده موجود در صفحه کليد آن را تشخيص داده و متوجه اين موضوع خواهد شد که فعال و غير فعال شدن سريع سوئيج بصورت تکراري ، نشاندهنده فشردن چندين کليد نبوده و صرفا" يک کليد در نظر گرفته خواهد شد.( تمام سيگنال هاي ديگر حذف و صرفا" يک سيگنال در نظر گرفته خواهد شد) . در صورتکيه کليدي را براي مدت زماني نگه داري شده و اين عمل ادامه يابد پردازنده تشخيص خواهد داد که شما قصد داريد کليدهائي را بصورت تکراري براي کامپيوتر ارسال داريد عمليات فوق typematics ناميده مي شود. در فرآيند فوق تاخير بين هر ضربه بر روي کليد مي تواند توسط نرم افزار مشخص گردد. دامنه تاخير فوق از 2 کاراکتر در ثانيه شروع و مي تواند تا 30 کاراکتر در ثانيه ادامه يابد .

تکنولوژي هاي صفحه کليد

صفحه کليدها از تکنولوژي هاي متفاوت سوئيچ، استفاده مي نمايد. ما علاقه منديم زمانيکه کليدي بر روي صفحه کليد فعال مي گردد، واکنش آن را حس نمائيم ،.ما مي خواهيم صداي "کليک " کليدها را در زمان تايپ بشنويم ، ما مي خواهيم کليدها محکم ( سخت ) بوده و در زمان فشردن يک کليد سريعا" کليد فشرده شده به حالت اوليه خود برگردد. در اين راستا از تکنولوژي هاي متفاوتي استفاده مي گردد:
• Rubber dome mechanical
• Capacitive non-mechanical
• Metal contact mechanical
• Membrane mechanical
• Foam element mechanical
متداولترين تکنولوژي سوئيچ استفاده شده در صفحه کليد rubber dome ( لاستيک برجسته) است . در اين نوع صفحه کليدها، هر کليد بر روي يک لاستيک برجسته کوچک و انعطاف پذير به مرکزيت يک کربن سخت قرار مي گيرد.زمانيکه کليدي فعال مي گردد يک پيستون بر روي قسمت پائين کليد مجددا" لاستيک برجسته را بسمت پايين بحرکت در مي آورد. مسئله فوق باعث مي گردد که کربن سخت ، بسمت پايين حرکت نمايد. ماداميکه کليد نگاه داشته شود کربن، مدار را براي آن بخش ماتريس تکميل مي نمايد. زمانيکه کليد رها ( آزاد) مي گردد، لاستيک برجسته مجددا" به شکل و حالت اوليه بر مي گرداند.

 

سوئيچ هاي صفحه کليد هاي با تکنولوژي لاستيک برجسته ارزان و مقاوم در مقابل جهش و خورندگي مي باشند چراکه لايه پلاستيکي ماتريس کليدها را در برمي گيرد. سوييچ هاي پرده اي در عمل شباهت زيادي با سوييچ هاي پلاستيکي دارند.کليدهاي فوق داراي بخش مجزا براي هر کليد نبوده و در عوض از يک ورق پلاستيکي با برآمدگي هاي مربوطه به هر کليد استفاده مي نمايند. از اين نوع صفحه کليدها براي صنايع سنگين استفاده مي گردند. ا از صفحه کليدهاي فوق بندرت در کامپيوتر استفاده مي گردد .
سوئيچ هاي Capacitive غير مکانيکي بوده چراکه در آنها مشابه ساير تکنولوژيهاي مربوط به صفحه کليد از يک مدار کامل استفاده نمي گردد. در اينن سوئيچ ها جريان بصورت پيوسته در بين تمام بخش هاي ماتريس کليد وجود و حرکت مي نمايد .

اتصالات صفحه کليد

زمانيکه کليدي توسط کاربر فعال مي گردد پردازنده صفحه کليد بررسي لازم را انجام ( با توجه به مدار ماتريسي ) ونوع حرفي را که مي بايست براي کامپيوتر ارسال گردد، مشخص مي نمايد. کاراکترها در يک بافر و يا حافظه اي که معمولا" شانزده بايت ظرفيت دارد، قرار خواهند گرفت . در ادامه با توجه به نوع اتصالات مربوطه ، کاراکتر مورد نظر ارسال خواهد شد. . انواع متداول کانکتورهاي صفحه کليد عبارتند از :
• کانکتور پنج پين DIN)Deustche industrie Norm)
• کانکتور شش پين PS/2
• کانکتور چهار پين USB
• کانکتور داخلي ( براي کامپيوترهاي Laptops ).
شکل زير يک کانکنور PS/2 را نشان مي دهد.

 

کانکتورهاي پنج پين از رايج ترين کانکتورهاي صفحه کليد مي باشند . برخي از کامپيوترها از کانکتور PS/2 استفاده مي نمايند. امروزه در سيستم هاي جديد کانکتورهاي PS/2 جاي خود را به کانکتورهاي USB داده است . نوع کانکتوراستفاده شده داراي اهميت زيادي نبوده و در اين راستا لازم است که به دو نکته اساسي دقت گردد . اولين موضوع برق مورد نياز صفحه کليد است . صفحه کليدها به ميزان اندکي برق ( حدودا" پنج ولت ) نياز دارند. کابل حمل کننده داده از صفحه کليد بسمت کامپيوتر قرار مي گيرد.قسمت ديگر کابل صفحه کليد به پورتي متصل مي گردد که مديريت آن توسط کنترل کننده صفحه کليد انجام مي گيرد.کنترل کننده فوق يک مدار مجتمع بوده که مسئوليت آن پردازش تمام داده هاي ارسالي توسط صفحه کليد و هدايت آنها بسمت سيستم عامل است .زمانيکه سيستم عامل از وجود داده ارسالي توسط صفحه کليد آگاه گردديد ، عمليات متفاوتي توسط سيستم عامل انجام خواهد شد.
• آيا داده صفحه کليد يک دستور در سطح سيستم است؟ .( مثلا" فعال کردن کليدهاي Ctrl-Alt-Delete).
• سيستم عامل در ادامه داده صفحه کليد را در اختيار برنامه جاري قرار خواهد داد.
• برنامه در حال اجراء ، قادر به شناسائي داده صفحه کليد بوده و آن را بعنوان يک دستور در سطح برنامه تلقي خواهد کرد.( مثلا" کليدهاي Alt-f که در برنامه هاي مبتني بر ويندوز باعث فعال شدن يک پنجره مي گردد )
پس از شناخت و بررسي نوع داده ارسال شده توسط صفحه کليد ( دستور به سيستم عامل و يا دستور براي يک برنامه خاص ) پردازش هاي لازم با توجه به ماهيت داده انجام خواهد شد.