字符的輸入：計算機鍵盤的奧秘

字符的輸入：計算機鍵盤的奧秘丁偉李艷隨著技術的發(fā)展，計算機更多地被用來處理文字、圖像、聲音、視頻等非直接用二進制形式呈現(xiàn)的信息。例如，用鍵盤輸入文章，就需要把字母轉(zhuǎn)換為計算機能夠識別的二進制數(shù)據(jù)，然后對它們進行存儲和處理，轉(zhuǎn)換的過程需要用到計算機編碼的知識。現(xiàn)代的鍵盤就是使用ASCⅡ編碼的方式實現(xiàn)字符的輸入的。本實驗通過使用掌控板模擬鍵盤按鍵輸入，讓學生了解鍵盤上的符號是如何通過編碼的方式輸入到計算機中的。然后再通過一個趣味輸入的實驗來體驗其他的輸入方式。首先，我們了解一下Python如何讀取轉(zhuǎn)換ASCII碼?！馪ython進行ASCII碼轉(zhuǎn)換在Python中使用ord函數(shù)將ASCⅡ字符轉(zhuǎn)換為對應的數(shù)值，反之，使用chr函數(shù)，將數(shù)值轉(zhuǎn)換為對應的ASCⅡ字符，如圖1所示?！裼谜瓶匕迥M鍵盤輸入掌控板是一塊微控制器板，板載加速度傳感器、按鍵、觸摸引腳、聲光傳感器、128*64的OLED屏幕等，通過mPython編程，借助掌控板的顯示屏就可以輕松顯示字符和對應的ASCⅡ碼值。mPython0.5.3是盛思技術團隊在BBC官方原版PythonEditor基礎上拓展開發(fā)的編程軟件，可以進行可視化代碼編程，有blockly、Python、Jupyter三種代碼讀寫等功能。將掌控板用USB線連接到計算機，啟動mPython0.5.3，選擇對應的端口號連接。將掌控板下面的六個觸點作為鍵盤上的六個按鍵來使用，當按下任意一個觸點時在顯示屏上顯示對應的字母和ASCⅡ碼值。下面以字母“P”為例，模擬鍵盤輸入過程的代碼。首先，寫好代碼后點擊“刷入”按鈕將程序?qū)懭氲秸瓶匕迳?，接著觸摸下方的“P”鍵，屏幕上顯示ASCⅡ碼值“80”并在下方顯示對應的字母“P”。當使用鍵盤輸入“P”這個字母觸摸“P”鍵的時候?qū)嶋H上是給了計算機“0101000”（十進制的80）這一串二進制數(shù)值（如圖2）。觸摸“P”鍵時顯示其他的字母，將上面的程序稍作修改即可實現(xiàn)其他字母和符號的顯示，如圖3中是觸摸“P”鍵時顯示字母A的程序。以上兩個字母輸入的例子是借助掌控板上的觸點完成的，當接觸觸點時將觸點上的正負極接通，此時主控板接收到表示通、斷的二進制電信號，顯示對應編碼的字母。真實的計算機鍵盤將各個鍵所表示的數(shù)字或字母轉(zhuǎn)換成計算機可以識別的信息編碼，由于鍵盤上的按鍵較多，通常采用行列掃描的方法來確定按下鍵所在的行列位置。當按鍵被按下時電源接通稱為接通掃描碼，釋放時電源斷開稱為斷開掃描碼，這樣對鍵盤進行實時的行列掃描就可以確定按下鍵所在的位置和先后順序，獲得并輸出掃描位置，然后轉(zhuǎn)換為ASCⅡ碼，由顯示器顯示出對應字符。●趣味輸入方式——搖晃輸入現(xiàn)在的輸入方式已經(jīng)不局限于鍵盤，語音輸入、手寫輸入等已經(jīng)非常普遍，無論哪種輸入方式都是將輸入的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為對應的編碼。下面借助掌控板中的加速度傳感器開發(fā)一種趣味輸入方式——搖晃輸入。1.項目設計項目設計的目的是讓計算機操作人員的手腕放松，在緩解疲勞的同時還兼具趣味性。通過掌控板中的加速度傳感器讀取晃動手腕的次數(shù)，將這個數(shù)值轉(zhuǎn)換成對應的ASCⅡ編碼表中代表的字符，將其作為幸運符顯示，對應的二進制數(shù)字作為密碼顯示在屏幕上。將掌控板放置于包裝盒中，露出屏幕，盒子里可以加裝移動電源，移動電源一方面用來供電，另一方面可以增加配重提高晃動的手感。上頁圖4所示是一個初步的產(chǎn)品。2.項目實施初始化程序，首先將前面顯示的內(nèi)容清空，然后顯示“Ready”提示字樣，同時亮燈一秒。在搖晃過程中，使用變量m來記錄掌控板被搖晃的次數(shù)。然后分別顯示一下?lián)u晃的次數(shù)、對應的ASCⅡ字符和二進制數(shù)。點擊上方的“刷入”按鈕，將程序?qū)懭氲秸瓶匕迳?，進行測試（如圖5）。在測試過程中我們發(fā)現(xiàn)，搖晃的次數(shù)和對應的二進制數(shù)值均能正常顯示，二進制前面的0b的意思是在程序中數(shù)字的表示形式是二進制。但是ASCⅡ?qū)淖址袝r顯示，有時不會顯示。通過查閱ASCⅡ編碼表格發(fā)現(xiàn)，在128個字符中0～32字符是控制字符，所以在屏幕上是顯示不出來的。3.項目改進為了避免出現(xiàn)不顯示幸運符的尷尬，將搖晃次數(shù)小于33的情況單獨列出，此時顯示為“功力不夠，繼續(xù)努力”;當搖晃次數(shù)介于33和127之間時按照上面的預設正常顯示;當搖晃次大于127時顯示“用力過猛，請重新開始”（如圖6）。通過研究模擬鍵盤輸入字母實驗的