键盘的基本结构和工作原理
键盘是最常用的人工指令输入设备，它主要通过敲击键盘上的数字键、字符键以及功能键，给计算机输入人工指令。通常设有90至100多个按键，当某一按键被按下后，经过键盘里面的电路将按键指令编译成串行数据信号，通过连接电缆送到计算机的主板上。
图1所示是目前键盘普遍采用的一种内部结构。从键盘的背部打开护盖，可以看到该键盘的矩阵电路是由三层塑料薄膜构成。如图2所示，上下两层薄膜上布满了印制线，中间一层是绝缘层，在每个按键处有一个圆孔。
若将最上层和最下层的电路薄膜重叠，可以发现，各自层上与按键对应的圆点完全重合。而在上、下两层电路薄膜中间还有一层薄膜，它除了按键对应处被挖空外，薄膜上面没有任何印制线，它是绝缘薄膜，起隔离作用。当三层薄膜重叠放置时，由于有绝缘薄膜夹在两电路薄膜之间，因此上、下两层的印制线是完全绝缘的。
将薄膜掀起，在薄膜的下面每个按键都有一个碗形塑料的弹性支撑垫，它可以保证按键在被按下后能自动弹起。在弹性支撑垫的中间有一个凸起，当按键被按下，这个凸起就会向下挤压电路薄膜。由于两层电路薄膜的触点之间的间隙很小，当受力时，两层上的印制线触点就会由于压力而短路，这样，矩阵电路的该触点即被接通。矩阵电路便会将按键信号送给微处理器，微处理器就会根据接通的引脚和脉冲时序进行编码，然后将该按键的编码信号送给计算机的主机。
键盘的电路结构如图3所示，键盘中的微处理器是一个双列直插式的大规模集成电路，主要是完成键盘信号的编码。矩阵电路的输入和输出信号通过印制触点与微处理器电路板相连，这样就可以使信号能够及时送给微处理器。微处理器就可以将人工输入的按键指令变成串行数据信号，通过电缆送给计算机，同时，微处理器还驱动键盘上的三个指示灯，以显示当前键盘的工作状态。键盘电路所需要的电压，是计算机的主机通过电缆提供的。
如果某个按键失常、碗形塑料支撑变形或者是印制线损坏、锈蚀以及断裂都会使某些功能键失常，如果是微处理器损坏，就会使键盘的所有功能失常。
键盘的故障检修
图4是键盘电路的电路结构。图中左侧矩阵电路交叉点上的按键代表了键盘上的数字、字符等功能键。图中CPU第1脚～第12脚为键扫描信号输出脚，经矩阵电路后，从第39脚～第40脚再送入CPU内进行识别和编码。
键盘上有很多的按键，为了能够使微处理器识别哪一个键被操作了，然后进行编码，所以它采用矩阵电路的形式。微处理器有一组输出键扫描信号的引脚，它们分别送到矩阵电路的A～L端，也就是说，A、B、C、D一直到L都是键扫描信号的输入端。CPU每一个引脚输出的脉冲信号在时序上都不一样，这样便可根据信号的时序关系识别按键位置。
在矩阵交叉点的上方是键控信号输出端，0～7这8条线和A～L这12条线组成一个矩阵，这样即组成了96（8×12=96）个矩阵点，也可以说有96个按钮安装在这个矩阵盘（键盘）上。下面，我们就以具体的实例看一下键盘的工作过程。
例如，当我们按下数字键5，那么在5这条线和A这条线的交叉点上的触点被接通了，这样A的信号就送到了5这条线，再经过5这条线直接送给微处理器的第38脚。这时，微处理器通过对这个脚输入脉冲信号的时序，就可以识别出是A信号送给第5线。如果按了字符键D，那么就是时序脉冲C信号送到了数字4的引线，所以，在微处理器的第37脚上就出现了D的信号。
按任何一个键都会在相应的引脚上，出现该键的扫描信号。这样CPU就可以对整个键盘的按键进行识别，识别之后再进行编码，将它变成串行数字信号，然后直接通过电缆送到电脑的主板上，通过主板的输入接口电路再送给主板上的CPU。
键盘中的微处理器只是完成人工键指令输入的任务，它把操作按键上的键信号送给主板，然后由主板经过识别以后再进行各种操作。所以，键盘里面核心的电路就是微处理器，它的工作正常与否，决定整个键盘是否能够正常工作。而其中每一个键下面都有一个开关触点，如果某个触点不正常，则只会造成该按键的工作失常，对其他按键不会有影响。
对键盘电路的检查可参照图4中的电路，在工作状态CPU第1脚～第12脚有图示的脉冲信号。当按下某一键时第33脚～第40脚脚中会有一个引脚出现脉冲信号。如果不正常，再查键盘的5V供电。如果供电正常而无脉冲信号，则属CPU故障。
鼠标的结构
鼠标是计算机快捷、方便的指令输入设备，在鼠标上有2个或3个按键，它们是内设微动开关，这些开关分别对应有一个操作键，当按键被按下，按键信号便会通过电缆送给计算机的主机。
将鼠标翻过来，在鼠标底部的中央位置有一个滚球。当鼠标在桌面上移动时，底部的滚球滚动，将鼠标运动的X、Y方向通过电缆和插头传输给主机。经过主机处理后，便可以在屏幕上显示出鼠标的移动方位和轨迹。
将鼠标卸开，如图5所示为鼠标的内部结构图，可以看到，滚球边缘的X轴和Y轴的切线方向有两个滚轴与滚球相贴。当鼠标移动时，滚球在X方向和Y方向的转动便会带动边缘的两个滚轴一起转动。
如图6所示，滚轴是与传动机构相连，在传动机构的末端装有一个光电盘。光电盘的盘面有许多扇形开口，这些开口在圆盘上等距排列。在光电盘的两侧分别设有两组发光二极管和光敏二极管。发光二极管所发射的光可以穿过光电盘的扇形开口，照射到光敏二极管上。
当鼠标移动时，滚球转动，同时带动滚轴转动，滚轴的转动通过传动机构带动光电盘旋转。由于光电盘的盘面有许多开口，在旋转过程中，会有间断的光透过盘面开口照射到光敏二极管上，光敏二极管便会输出相应的脉冲信号。
每个光电盘设置一组光电检测装置，是为了能判别滚球的运动速度和运动方向，将光敏二极管的输出送到鼠标的集成电路中，通过对脉冲信号的频率和相位的检测形成X方向和Y方向的信号，同时可以根据光敏二极管输出的相位形成X和Y轴的正负方向。鼠标的移动速度则是通过对脉冲信号的频率检测得到的，将这些信号送给主机，主机便能够对鼠标传送的指令内容进行编译，最终将鼠标的移动信息通过显示器显示出来。
如果滚轴上的污物过多或光电盘的位置异位、光电管损坏等都会造成运动的传递功能失常。最常见的就是移动鼠标不起作用，这种就要对传动机构以及光电传感器组件进行进一步检查。
判断思考题：
1.键盘中设有微处理器，这样键盘的人工指令不需要主板上的CPU进行处理，可以提高效率。（ ）
2.鼠标底部滚球的作用是为了在桌面上减少摩擦。（ ）
3.键盘和鼠标都属于计算机的基本输入设备。（ ）
4.鼠标的移动方向和速度是由光电传感器进行检测的。（ ）
答案见下期。
文/韩广兴