Tìm hiểu Các thiết bị vào dữ liệu

Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
CÁC THIẾT BỊ VÀO DỮ LIỆU
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................2
1. Tổng quan về chuột, bàn phím, máy quyét, máy quay: .........................................4
1.1. Chuột...........................................................................................................................4
1.2. Bàn phím.....................................................................................................................4
1.3. Máy quét......................................................................................................................5
1.4. Máy quay....................................................................................................................5
2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị đầu vào:................................................6
2.1. Bàn phím (Keyboard)..................................................................................................6
2.1.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động..............................................................................6
2.2. Chuột...........................................................................................................................7
2.2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động:.............................................................................8
2.3. Scanner:.....................................................................................................................13
2.3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động............................................................................13
2.4. Máy quay..................................................................................................................22
2.4.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động...........................................................................22
2.4.1.1. Ống kính (LENS).......................................................................................22
2.4.1.2. Các kính lọc (FILTER)...............................................................................23
2.4.1.3. Ống ghi và chip CCD.................................................................................23
2.4.1.4. Mạch tiền khuếch đại.................................................................................23
2.4.1.5. Mạch kích thích chip CCD.........................................................................23
2.4.1.6. Mạch xử lý và mã hóa màu........................................................................24
2.4.1.7. Nguồn cấp điện...........................................................................................24
2.4.1.8. Mạch tạo xung đồng bộ..............................................................................24
2.4.1.9. Các mạch lái tia và mạch tạo tín hiệu chỉnh bóng ảnh, đường quét..........24
2.4.1.10. Kính ngắm................................................................................................25
2.4.1.11 Các mạch điều khiển.................................................................................25
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................26
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 1/26

Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, chiếc máy tính là công cụ không thể thiếu trong
công tác quản lý nói chung và ngày càng là nhu cầu cần thiết đối với mỗi gia đình,
mỗi học sinh, sinh viên nói riêng.
Như chúng ta đã biết, hiện nay máy vi tính đang phát triển rất nhanh.Từ thế hệ
1 Về kỹ thuật: Linh kiện dùng đèn điện tử, độ tin cậy thấp, tiêu hao nhiều năng
lượng. Tốc độ tính toán từ vài nghìn đến vài chục nghìn phép tính/giây (1950 -
1959). Thế hệ 2: Dùng linh kiện bán dẫn, chủ yếu là Transistor, bộ nhớ có dung
lượng khá lớn. (1959 - 1963). Thế hệ 3: Linh kiện chủ yếu là các mạch tích hợp (IC),
các thiết bị ngoại vi được cải tiến dùng rộng rãi đĩa từ. Tốc độ tính toán đạt vài triệu
phép tính/giây, dung lượng bộ nhớ trong lên đến vài MB (megabytes) (1964 - 1974).
Thế hệ 4: (1974 - 199?) Về kỹ thuật: Mạch tích hợp cỡ lớn, thiết kế các cấu trúc đa
xử lý. Tốc độ xử lý đạt đến hàng chục triệu phép tính/giây. Thế hệ 5: Theo đề án của
người Nhật máy tính điện tử thế hệ thứ 5 có kiến trúc mới bao gồm 4 khối cơ bản.
Một trong các khối đó là máy tính điện tử có kiến trúc như hiện nay và liên hệ trực
tiếp với người sử dụng thông qua khối giao tiếp tri thức gồm ba khối con: bộ xử lý
giao tiếp, cơ sở tri thức và khối lập trình.
Bên cạnh sự phát triển không ngừng này ban không khỏi thắc mắc làm sao
máy tính có thể hoạt động và làm việc thân thiện với người sử dụng được. Vì vậy bộ
phận nhập dữ liệu là một phần không thể thiếu đối với chiếc máy tính.
Chúng ta luôn thấy sự hiện hữu của chuột, bàn phím, scanner... là các thiết bị
nhập dữ liệu. Để tương thích với các thế hệ máy tính trên, với nhu cầu của ngừơi sử
dụng thì chuột, bàn phím, scanner ... thiết bị nhập dữ liệu cũng phát triển để đáp ứng
về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các chuẩn và nhu cầu đó. Một con chuột trở nên
thân thiện, một chiếc bàn phím linh hoạt, một máy quét với tốc độ nhanh, công nghệ
màu sắc tuyệt hảo là nhu cầu và thách thức đối với bất kỳ nhà sản xuất linh kiện nào.
Tiểu luận này trình bày nội dung của thiết bị đầu vào, đưa ra được nhu cầu và
tính cần thiết của các thiết bị đầu vào. Giúp người đọc có thể hiểu về các thiết bị đầu
vào. Các khái niệm, kỹ thuật và nguyên lý hoạt động của các thiết bị.

Chiếc máy tính của bạn thật đơn giản nhưng nó chứa ẩn bao nhiêu điều phức
tạp mà ta cần phải khám phá. Bạn nghĩ sao khi có một chiếc máy tính chạy với tốc
độ xử lý nhanh nhưng thiếu đi thiết bị vào dữ liệu để nó xử lý, phân tích. Tiểu luận
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 2/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
này muốn đưa ra cho người đọc hiểu về sự cần thiết của các thiết bị vào dữ liệu như
chuột, bàn phím, máy quay, máy quét… là các thiết bị nhỏ nhưng mang lại hiệu quả
cho người sử dụng.
Nội dung tiểu luận gồm:
1. Tổng quan về chuột, bàn phím, máy quyét, máy quay: Đưa ra nhưng nhu cầu,
dự đoán và lịch sử hình thành và phát triển của thiết bị.
2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị đầu vào: Giới thiệu các khái niệm,
đưa ra cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết của các thiết bị đầu vào.
Mặc dù có nhiều cố gắng tìm tòi, học hỏi nhưng khó tránh khỏi những hạn
chế và nhiều thiếu sót, rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp, trao đổi của các
bạn để giúp chúng tôi hoàn thiện.
Xin chân thành cảm ơn!
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 3/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
1. Tổng quan về chuột, bàn phím, máy quyét, máy quay:
1.1. Chuột.
Bên cạnh sự phát triển không ngừng của các nhà cung cấp thiết bị máy tính,
các hãng sản xuất linh kiện điện tử thì các thiết bị nhập dữ liệu luôn được quan tâm
đáp ứng nhu cầu phát triển, nhu cầu người sử dụng.
Thiết bị nhập thông tin chủ yếu trong những năm trước đây là bàn phím,
nhưng với những phần mềm đa diện, ứng dụng khổng lồ như CAD, đồ họa, game thì
chuột đóng vai trò không kém. Ngày nay cùng với bàn phím thì chuột được xem là
bộ phận không thể thiếu.
Năm 1963, Douglas Engelbart thuộc viện nghiên cứu Stanford đã phát minh
ra chuột máy tính, một thiết bị định vị cầm tay cho máy tính. Một phiên bản của

chuột này được phát triển bởi Bill English ở Xerox PARC suốt đầu những năm 70,
những bánh xe bên trong chuột được thay bằng một quả bóng đơn, tương tự quả
bóng bám được đảo ngược (inverted trackball ), có thể xoay theo mọi hướng.
Hiện nay trên thị trường chuột thân thiện hơn với người sử dung. Đa dạng về
chủng loại, trước đây chuột thường có hai nút bấm và có thể chạy dưới sự điều khiển
của chương trình đạo diễn MOUSE.SYS của MS-DOS. Hiện nay các nhà sản xuất đã
đưa ra thị trường gồm chuột chuẩn PS/2, chuẩn USB, COM chuột quang.
1.2. Bàn phím.
Nếu năm 1963, chuột mới được đưa ra để phục vụ cho việc tăng năng suất và
nâng cao hiệu quả của việc dùng máy tính thì bàn phím đã được sinh ra trước đó gần
100 năm, cụ thể là năm 1870 và được đặt tên là QWERTY, theo những chữ cái từ
bên trái ở dòng đầu tiên của bàn phím này.
Còn một loại bàn phím nữa, đó là Dvorak do ông August Dvorak và ông
William Deay thiết kế vào những năm 1930. Loại bàn phím Dvorak này gõ nhanh
hơn do ít phải dịch chuyển tay hơn so với loại bàn phím QWERTY. Trong 8 giờ sử
dụng, một nhân viên đánh máy loại xịn sẽ phải di chuyển 25,6 km trên bàn phím
QWERTY nhưng chỉ có 1,6 km trên bàn phím Dvorak. Tuy nhiên ngặt một nỗi là
bàn phím QWERTY lại phổ biến hơn so với bàn phím Dvorak do có tính truyền
thống và khi người anh em Dvorak ra đời thì trên thế giới đã có quá nhiều người
quen sử dụng QWERTY nên khó mà bảo họ học gõ phím lại từ đầu được. Lúc người
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 4/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
ta chuẩn bị chuyển sang xài bàn phím Dvorak thì Chiến tranh Thế giới thứ hai nổ ra
và tất cả bàn phím sản xuất thời đó đều thống nhất theo chuẩn QWERTY. Vì thế đến
bây giờ chúng ta vẫn đang xài QWERTY.
Cho tới giai đoạn hiện nay, các loại bàn phím sử dụng chuyển mạch cơ khí
vẫn chiếm tỷ lệ lớn với ưu điểm đơn giản, giá thành thấp, độ tin cậy cao, nhưng cũng
có những nhược điểm: các tiếp điểm dễ bị bẩn, lò xo lâu ngày giảm đàn hồi…..
Hiện nay trên thị trường bàn phím thường được các nhà cung cấp thiết kế
dưới hai chuẩn, PS/2 và USB. Nhẹ, gọn hơn thân thiện hiên với người sử dụng màu

sắc đa dạng hơn.
1.3. Máy quét.
Trước đây chiếc máy quét chỉ là phụ kiện khó đối với người sử dụng và tốn
kém, ngày nay nó đã trở nên đơn giản và thuận tiện hơn khi bạn muốn quét một bức
ảnh, văn bản, phim.
Ngay nay chiếc máy quét thân thiện hơn với người sử dụng, công nghệ màu
sắc tuyệt hảo, tốc độ quét nhanh, công nghệ đơn giản đáp ứng được nhu cầu của
người sử dụng, giảm về thời gian, ứng dụng trên diện rộng.
1.4. Máy quay.
Những năm 1990 là thời kỳ bùng nổ máy quay phim kỹ thuật số và hiện nay
là các máy quay kết hợp máy chụp ảnh mini thông dụng giúp các nhà quay phim
nghiệp dư có thể quay và chỉnh sửa những đoạn phim chất lượng rất tốt với chí phí
thấp. Các nhà làm phim độc lập tận dụng các máy quay phim kỹ thuật số và dùng
chúng để làm các bộ phim được trình chiếu ngẫu nhiên trên truyền hình hoặc tại các
liên hoan phim danh tiếng.
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 5/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị đầu vào:
2.1. Bàn phím (Keyboard).
Bàn phím là thiết bị lối vào thuộc loại đơn giản nhất trong 1 hệ thống máy
tính, nó bao gồm 1 tập hợp các công tắc, thường được bố trí thành 1 ma trận. Tín
hiệu lối ra của ma trận công tắc này được đưa vào mạch tạo mã bàn phím, với mỗi tổ
hợp phím xác định được ấn xuống mạch tạo mã sẽ tạo ra 1 con số nhận diện cho
phím đó, con số này được gửi vào CPU sau đó.
2.1.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
Sơ đồ mạch điện của bàn phím
Mỗi phím bấm trên bàn phím tương ứng với một công tắc đấu chập giữa một
chân hàng A và chân cột B, như vậy mỗi phím có một địa chỉ hàng và cột duy nhất,
người ta lập trình cho các phím này để tạo ra các mã nhị phân 11 bít gửi về máy tính
khi phím được nhấn.

Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 6/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
Trong dữ liệu 11 bit gửi về có 8 bít mang thông tin nhị phân (gọi là mã quét
bàn phím ) và 3 bit mang thông tin điều khiển. 8 bít mang thông tin nhị phân đó được
quy ước theo tiêu chuẩn quốc tế để thống nhất cho các nhà sản xuất bàn phím.
Bảng sau là thí dụ khi ta nhấn một số phím, bàn phím sẽ gữi mã quét ở dạng
nhị phân về máy tính như sau:
Tên phím Mã quét nhị phân Mã ASCII tương ứng
A 0001 1110 0100 0001
S 0001 1111 0101 0011
D 0010 0000 0100 0100
F 0010 0001 0100 0110
G 0010 0010 0100 0111
H 0010 0011 0100 1000
Mã quét bàn phím được nạp vào bộ nhớ đệm trên RAM sau đó hệ điều hành
sẽ dịch các mã nhị phân thành ký tự theo bảng mã ASCII:
Khi bấm phím A => bàn phím gửi mã nhị phân cho bộ nhớ đệm sau đó hệ điều
hành sẽ đối sang mã ASC II và hiển thị ký tự trên màn hình
2.2. Chuột.
Chuột chính thức được gọi là 1 bộ định vị tương đối hệ toạ độ (x,y), cho hệ
thống màn hình. Ta gọi cách định vị của chuột là tương đối vì nó là thiết bị do vận
tốc di chuyển con trỏ (cusor). Từ giá trị vận tốc tương đối này hàm ngắt của (hệ điều
hành) sẽ tính vị trí mới của con trỏ trên màn hình.
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 7/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
2.2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động:
Chuột bi:
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 8/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
Bộ cảm biến trong chuột bi

Bên trong chuột bi có một viên bi cao su tỳ vào hai trục bằng nhựa được đặt
vuông góc với nhau, khi ta di chuột thì viên bi quay => làm cho hai trục xoay theo,
hai trục nhựa được gắn với bánh răng nhựa có đục lỗ, mỗi bánh răng được đặt lồng
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 9/26
Tiểu luận môn Kiến Trúc máy tính
vào trong một cảm biến bao gồm một Diode phát quang và một đèn thu quang. Diode
phát quang phát ra ánh sáng hồng ngoại chiếu qua bánh răng nhựa đục lỗ chiếu vào
đèn thu quang, khi bánh răng xoay thì ánh sáng chiếu vào đèn thu quang bị ngắt
quãng, đèn thu quang đổi ánh sáng này thành tín hiệu điện đưa về IC giải mã => tạo
thành tín hiệu điều khiển cho con trỏ dịch chuyển trên màn hình.
Bộ cảm biến đổi chuyển động cơ học của viên bi thành tín hiệu điện
Trong chuột bi có hai bộ cảm biến, một bộ điều khiển cho chuột dịch chuyển
theo phương ngang, một bộ điều khiển dịch chuyển theo phương dọc màn hình.
Bộ môn công nghệ thông tin hệ HCKT_K8C 10/26