Počítačová klávesnica

Klávesnica je základné vstupné zariadenie osobných počítačov. 
Počítačová klávesnica je odvodená od klávesnice písacieho stroja. Je určená na vkladanie znakov a ovládanie počítača. Klávesnice majú bežne na jednotlivých klávesoch vytlačené alebo vyryté znaky alebo funkcie, ktoré reprezentujú. Vo väčšine prípadov stlačenie jednotlivého klávesu korešponduje s vypísaním jedného znaku. Na vytvorenie niektorých symbolov (resp. znakov) je potrebné stlačiť niekoľko klávesov naraz, prípadne v určenom poradí. Niektoré klávesy nevypisujú žiadne znaky, namiesto toho ovplyvňujú beh počítača. 
Klávesnice majú obvykle aj niekoľko indikačných LED, obvykle pre znázornenie stavu „uzamykateľných“ (angl. lock) klávesov, t. j. tých, ktorých stlačením sa mení stav súvisiacej funkcie zo zapnutej na vypnutú a naopak. Táto funkcia sa vyvinula z uzamykateľného klávesu shift na písacom stroji, ktorý prepína do stavu, keď sa trvalo píšu veľké písmená (angl. Caps-Lock, caps je skr. z capitals, veľké písmená).

Rozloženie klávesov

Približne polovica klávesov slúži na zápis písmen, číslic, alebo znakov. Ďalšie klávesy slúžia na vykonanie určitej činnosti a ďalšie možnosti poskytuje stlačenie viacerých takýchto klávesov simultánne.
Existuje množstvo rozdielnych rozložení klávesnice; predovšetkým preto, že rôzni ľudia potrebujú prístup k rozdielnym znakom alebo funkciám. Typickým príkladom sú národné abecedy pozostávajúce z rozdielnych znakov, ale existujú aj špeciálne klávesnice pre matematiku, účtovníctvo a programovanie. Bežná PC klávesnica má štandardne 101 klávesov, ale existujú aj varianty s viacerými klávesmi, dokonca až 130. Kompaktné klávesnice, ako napr. na prenosných počítačoch, majú často menej ako 90 klávesov.
Najčastejšie rozloženie klávesov je tzv. qwerty (rozloženie znakov zľava doprava q-w-e-r-t-y, atď), ktoré vychádza zo štandardnej anglickej klávesnice a používa sa často i v krajinách, ktoré pôvodne používali iné rozloženie. Napr. väčšina operačných systémov obsahuje rozloženie slovenskej klávesnice qwerty i qwertz, ktoré je typické pre písacie stroje na Slovensku. Používateľ tak má možnosť vybrať si, ktoré rozloženie mu vyhovuje viac. I v krajinách, ktoré používajú rozdielne abecedy alebo i písmo, je rozloženie klávesnice často založené na rozložení qwerty.
Mnohé moderné klávesnice založené na štandardných starších klávesniciach majú niekoľko klávesov navyše, ktoré sa používajú na spúšťanie špecifických aplikácií – napr. spustenie internetového prehliadača alebo emailového klienta.
Niektoré moderné klávesnice sú doplnené aj inými vstupnými zariadeniami, napr. trackballom, touchpadom, ovládacím kolieskom či miniatúrnym joystickom.

Konštrukcia

Klávesnica je obvykle konštruovaná ako sústava spínačov zapojená v matici. Zopnutie jednotlivých spínačov (t. j. stlačenie klávesu) vyhodnocuje riadiaci mikrokontrolér tak, že postupne (v rýchlom slede) pripája určitú napäťovú úroveň na jednotlivé riadky matice, pričom sleduje stĺpce matice, či sa niekde daná napäťová úroveň objaví. Zapojenie obyčajnej matice spínačov pri niektorých kombináciách zopnutia viacerých spínačov nedovoľuje rozlíšiť, presne ktoré spínače boli zopnuté, preto sa spínače klávesov, ktoré sa typicky používajú v kombináciách s inými klávesmi (tzv.shift– klávesy, ktoré menia význam bežných klávesov; napr. Shift, Ctrl, Alt) pripájajú osobitne, mimo hlavnej matice.
Kvôli pomerne veľkému počtu klávesov a nízkej cene sa spínače obvykle realizujú ako membránová klávesnica: na dvoch fóliách sú vytvorené vodivé dráhy so zväčenými plôškami v mieste spínačov (na jednej sú riadky a na druhej stĺpce matice), medzi týmito fóliami je umiestnená separačná fólia s otvormi v mieste spínačov, ktorá zamedzuje dotyku vodivých plôšok v pokojovom stave. Samotné klávesy nie sú spojené s fóliami, ale sú uložené v plastovom výlisku vrchne časti klávesnice tak, že sa môžu voľne pohybovať vo vertikálnom smere a pri svojom pohybe nadol v koncovej polohe zatlačia spodnou časťou na príslušný bod na fóliách. Návrat klávesu a priebeh sily počas jej stláčania (pre vhodný pocit používateľa) je zabezpečený sústavou kovových pružín a/alebo vhodne vytvarovaných gumených dielov.
Keďže mechanické kontakty spínačov pri zopnutí a rozopnutí obvykle spôsobujú niekoľko rýchlych zákmitov, čo sa prejavuje zákmitmi na výslednom signále, mikrokontrolér vyhodnotí nový stav ako zopnutý/rozopnutý až po ustálení signálu (t. j. až po niekoľkých milisekundách – tzv. debouncing). Mikrokontrolér vysiela do počítača informáciu o aktuálnom stave pri každej zmene, t. j. pri stlačení aj pustení klávesu.

Pripojenie k počítaču

Klávesnica sa historicky k počítaču pripájala cez sériové rozhranie. Najbežnejším konektorom v minulosti bol tzv. AT konektor, ktorý bol štandardom na základných doskách pred érou Intelu 486. Neskôr to boli rozhrania PS/2 a USB, dnes je nezriedka klávesnica, podobne ako myš (hardvér) pripojená k počítaču bezdrôtovo, buď proprietárnym krátkovlnným rádiovým spojením alebo prostredníctvom Bluetooth. Systémy Apple Macintosh pred érou iMacu používali vlastný štandard ADB, potom používali výhradne na USB a neskôr tiež Bluetooth.

Použitie

Pri bežnom použití sa klávesnica využíva na písanie v textovom editore alebo v zadávanie textových údajov v akomkoľvek textovom poli. V moderných počítačoch je väčšinou ponechaná interpretácia stlačenia klávesu na obslužnom softvéri. Klávesnica sa tiež používa na zadávanie príkazov počítaču. Najznámejším príkladom je pravdepodobne simultánne stlačenie klávesov Control-Alt-Delete na počítačoch s architektúrou IBM PC. V súčasných verziách Windows spustí menu umožňujúce napr. vypnúť jednotlivé aplikácie a/alebo vypnúť počítač. V predchádzajúcich verziách Windows a v systémoch GNU/Linux a MS-DOS Ctrl-Alt-Del reštartuje počítač. Významné využitie má klávesnica aj v mnohých počítačových hrách, v ktorých sa zvyčajne dajú jednotlivým klávesom priradiť určité funkcie.