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ELEKTRONIK

Periphere Geräte

Datensichtgerät und Tastatur

  • Datensichtgerät (Terminal, DSG) im engeren Sinn: Bildschirmgerät zur Darstellung der vom Rechner ausgegebenen Informationen in alphanumerischer oder grafischer Form.
  • DSG im weiteren Sinn: Wie oben einschließlich Tastatur zur Eingabe alphanumerischer Informationen heute das verbreitetste Dialoggerät Standard-Kommunikationsgerät bei DVS Heutige Terminals sind i. a. mikroprozessorgesteuert; u.U. sogar durch mehrere Mikroprozessoren. Oft werden Auch PCs als "Terminalersatz" verwendet. Verbindung zur CPU meist über serielle Schnittstelle
  • Bei Personal COmputern ist das DSG in die Zentraleinheit integriert. Im einfachsten Fall übernimmt die Haupt-CPU auch die Steuerung der Terminalfunktionen. Die DSG-Baugruppen sind direkt an den Systembus angeschlossen.

Die Darstellung der Information erfolgt auf einer Kathodenstrahlröhre nach dem gleichen Prinzip, wie bei einem Fernseh-Monitor. Einfache Systeme liefern sogar ein geeignetes Signal zur Ansteuerung von handelsüblichen Fernsehgeräten. Ein Elektronenstrahl wird periodisch über ein festgelegtes Zeilenraster geführt. Die darzustellenden Zeichen werden durch Modulation der Stahlintensität abgebildet Raster-Abtast-Verfahren, Raster-Scan-Verfahren. Während des schnellen Strahlrücklaufs wird der Strahl dunkelgetastet. In Fernsehgeräten wird das Zeilensprungverfahren (interlace) angewendet. Die Darstellung erfolgt in zwei zeilenversetzten Halbbildern, d.h. es werden zunächst die Zeilen 1, 3, 5, 7, ... und danach die Zeilen 2, 4, 6, 8, ... auf den Bildschirm geschrieben. Die Bildwechselfrequenz beträgt dabei 50 Hz. Das Gesamtbild (625 Zeilen) wird dann mit 25 Hz wiederholt flimmerfreie Darstellung bei niedriger Bildwechselfrequenz.

DSG arbeiten in der Regel ohne Zeilensprung (non-interlaced), aber mit einer Bildwiederholrate von 50 .. 100 Hz und wesentlich höherer Rasterzeilenzahl (bis 4096 Zeilen). Um die Anforderungen an den Monitor bei sehr hohen Auflösungen niedriger zu halten, wird in manchen Fällen auch hier mit dem Zeilensprungverfahren gearbeitet. Jede Zeile wird in Bildpunkte zerlegt. Zur Darstellung von Grafik kann bei geeigneten DSG jeder Bildpunkt angesteuert werden. Zur alphanumerischen Darstellung wird jedes Zeichen als Punktraster in einer rechteckigen Matrix beschrieben und dargestellt. Es gibt unterschiedliche Matrixgrößen, z.B. 5 x 8, 8 x 8, 7 x 9, ... Die eigentliche Darstellungsmatrix wird um eine Zeile/Spalte zur Trennung der einzelnen Zeichen ergänzt Zeichenfeld ist größer, z.B. bei 5 x 8: 7 x 10. Alle nebeneinander dargestellten Zeichen bilden eine Reihe. Der Bildschirm wird in Zeichenfelder unterteilt:

Am häufigsten sind Geräte mit Textdarstellung von 24/25 Reihen zu 80 Spalten. Die Abbildung der Zeichen erfolgt (Raster-)zeilenweise für alle Zeichenfelder der einzelnen Reihen von oben nach unten.

Bei der Darstellung von Schwarzweiß-Grafik (Ansprechen jedes Bildpunkts möglich) muss jedem Bildpunkt ein Bit des Speichers zugeordnet werden (benötigte Speicherkapazität hoch). Bei der alphanumerischen Darstellung wird eine effektivere Form der Speicherung verwendet: Die einzelnen Zeichen werden codiert (z.B. in ASCII) im Bildwiederholspeicher gehalten. Die benötigte Speicherkapazität ist viel geringer (z.B. bei 25 x 80 Byte: 2 KByte). Die Umsetzung der Zeichencodes in die Matrixdarstellung erfolgt mittels eines Zeichengenerators (character generator). Dieser ist heute i. a. als Festwertspeicher (ROM, PROM, ...) realisiert.

Bei der farbigen Darstellung enthält die Bildröhre drei Elektronenstahl-Kanonen, die eine, punktweise in den drei Grundfarben rot, grün und blau eingefärbte, Leuchtschicht des Bildschirms anregen. Zur "sauberen" Darstellung der Farben befindet sich innerhalb der Bildröhre ein Schlitz- oder Lochmaske. Bei der digitalen Ansteuerung ist die Zahl der darstellbaren Farben begrenzt (8 - 16 Farben). Bei der analogen Ansteuerung können praktisch beliebig viele Farben erzeugt werden. Je nach Auflösung ist die maximale Zahl der darstellbaren Farben begrenzt (m aus n Farben bei Grafik). Manche DSG bieten die Möglichkeit aus den zur Verfügung stehenden Farben eine Auswahl zu treffen. Dazu wird zwischen Bildwiederholspeicher und Analogausgang eine Tabelle für die Farbzuordnung geschaltet (Color Look Up Table, CLOUT).

Flache Bildschirme:

Von der Bauart her benötigen Kathodenstrahl-Monitore recht viel Platz. Für die Entwicklung transportabler Computer sind flache Bildschirme entwickelt worden:
  • Plasma-Anzeigen (Plasma-Display)
    Plasmaanzeigen bestehen im wesentlichen aus zwei ebenen, parallelen Glasplatten, deren Zwischenraum mit einem Edelgas (z.B. Neon) gefüllt ist. Auf die Glasplatten sind senkrecht zueinander linienförmige (durchsichtige) Elektroden aufgebracht, z.B. auf der Vorderseite lotrecht und auf der Rückseite waagrecht. An die Elektroden wird eine Spannung angelegt, die eine Glimmentladung am Kreuzungspunkt hervorruft. Da man durch die Elektroden hindurchschaut und wegen der Glimmentladung wirken Plasmaanzeigen etwas unscharf.
  • Flüssigkristall-Anzeigen (Liquid Crystal Display, LCD)
    Im Aufbau ähneln sie den Plasma-Anzeigen, jedoch befindet sich hier eine spezielle Flüssigkeit (nematische Phasen) zwischen den Glasplatten. Das angelegte elektrische Feld ändert die optische Eigenschaft der Moleküle (von reflektieren auf durchsichtig oder umgekehrt). Damit sich die Flüssigkeit nicht zersetzt, erfolgt eine Ansteuerung mit Wechselspannung. Durch eine Reflektorschicht oder Beleuchtung von der Rückseite des LCD kann der Kontrast erhöht werden. Der Betrachtungswinkel ist bei LCDs relativ gering. Die Änderung der Anzeige ist - bedingt durch die chemischen Prozesse - langsam. <
  • Aktiv-Matrixanzeigen (TFT-LCD)
    LCD-Anzeigen sind relativ träge (ca. 14 ms Ansteuerperiode). Bei Aktiv-Matix-LCDs erfolgt die Ansteuerung mit einem Feldeffekt-Transistor je Bildpunkt. Die FETs werden in Dünnschichttechnik (TFT = Thin Film Technologie) auf das Glassubstrat aufgebracht. Bei einem Farbdisplay bedeutet dies 3 FETs pro Bildpunkt bei einer Auflösung von 640 x 480 Punkten: 921600 FETs. Durch TFT sind Kontrastwerte bis zu 100:1 und 2 ms Ansteuerperiode möglich.

Tastatur

Sie ist der Eingabeteil des DSG. Die Tastenanordnung ist ähnlich, wie bei der Schreibmaschine. Das Betätigen einer Taste erzeugt ein Codewort (im 1 aus m-Code) Codierung des mit der Taste eingegebenen Zeichens erforderlich (meist ASCII, aber auch andere Codes (z.B. IBM-PC)). Die Tasten sind mehrfach belegt. Es gibt Tasten zur Umschaltung der Bedeutung, die gleichzeitig mit einer anderen Taste betätigt werden müssen:

  • SHIFT-Taste (Kleinbuchstabe/Ziffern Großbuchstabe/Sonderzeichen)
  • CONTROL-Taste (Steuerzeichen)
  • ALTERNATE-Taste (weitere Zeichenebene)
Für einige Steuerzeichen sind i.a. eigene Tasten vorhanden. Die meisten Tastaturen werden um Funktionstasten ergänzt, die z.T. spezielle Codeworte erzeugen. Manchmal wird die Tastatur um einen Ziffernblock ergänzt, mit dem eine schnelle Eingabe von Ziffern und Rechenzeichen ("+", "-", "*", "/") möglich ist --> Parallelschaltung mit den entsprechenden Tasten der Haupttastatur. Es gibt verschiedene Ausführungsformen von Tasten:
  • mechanische Taste:
    Gegen eine Federkraft wird ein elektrischer Kontakt betätigt
  • Membran-Taste:
    Elektrisch leitende, elastische Matte wird gegen den Kontakt gedrückt. Tastatur ist hermetisch abdichtbar gegen Umwelteinflüsse.
  • Kapazitive Taste:
    Ein Metallblatt an der Taste ändert bei Betätigung der Taste eine Kapazität.
  • Hall-Effekt-Taste:
    Ein an der Taste befestigter Permanentmagnet ändert den Widerstand einer Hall-Feldplatte Erzeugen einer Spannung (Hall-Spannung)
  • Piezo-Taste:
    Eine Piezokeramik gibt bei Tastendruck eine Spannung ab.
Die Tasten sind üblicherweise in einer Matrix angeordnet, bei der durch das Drücken einer Taste eine Spalte mit einer Zeile verbunden wird. Aus der Zeilen- und Spaltennummer kann die Taste eindeutig erkannt werden und der zugeordnete Zeichencode ausgegeben werden. Es werden Zeile und Spalte der gedrückten Taste ermittelt und daraus dann das zugehörige Codewort abgeleitet. Der Zeichencode ist oft in einer Tabelle (häufig ROM) abgelegt über das die Zeilen-/Spaltenzuordnung (Adressleitungen) das codierte Zeichen abgeleitet wird. Die Codierung kann erfolgen:
  • per Hardware: Keyboard-Encoder-Baustein
  • per Software: eigener Mikrocomputer für die Tastatur

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