第九章 輸入輸出設備,鍵盤 圖形輸入設備（鼠標器、圖形板、跟蹤球、操縱桿、光筆） 圖像輸入設備（攝像機、掃描儀、數(shù)字相機） 條形碼 光學字符識別 語言與文字輸入,顯示器（字符、漢字、圖形、圖像） 打印設備（針式打印機、激光打印機、噴墨打印機、熱轉(zhuǎn)印打印機） 繪圖機（平板式、滾筒式） 語音輸出,終端設備（鍵盤+顯示器） 數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換 多媒體 脫機輸入輸出設備（軟磁盤數(shù)據(jù)站）,輸入設備,輸出設備,輸入輸出設備,9.2 輸入設備9.2.1 鍵盤,鍵盤是目前應用最普遍的一種輸入設備，與CRT顯示器組成終端設備。 鍵盤是由一組排列成陣列形式的按鍵開關(guān)組成的，每按下一個鍵，產(chǎn)生一個相應的字符代碼（每個按鍵的位置碼），然后將它轉(zhuǎn)換成ASCII碼或其他碼，送主機。目前常用的標準鍵盤有101個鍵，它除了提供通常的ASCII字符以外，還有多個功能鍵（由軟件系統(tǒng)定義功能）、光標控制鍵（上、下、左、右移動等）與編輯鍵（插入或消去字符）等。 IBM PC機的鍵盤內(nèi)裝有Intel 8048單片機來執(zhí)行鍵盤掃描功能（確定按鍵的位置碼）、鍵盤檢測、消去重鍵、自動重發(fā)、掃描碼的緩沖以及與主機間的通信等。,9.2.1 鍵盤,外設和主機信息交換標準 用于信息交換的美國標準代碼（American Standard Code for Information Interchange， 簡稱ASCII）。 另有一種字符編碼，是主要用在IBM計算機中的擴充的二。十進制信息碼（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，簡稱EBCDIC）。它采用8位碼，有256個編碼狀態(tài)，但只選用其中一部分。,9.2.2 光筆、圖形板和畫筆（或游動標）輸入,光筆（light pen） 外形與鋼筆相似，頭部裝有一個透鏡系統(tǒng)，能把進入的光會聚為一個光點。在光筆頭部附有開關(guān)，當按下開關(guān)時，進行光的檢測，光筆就可拾取顯示器屏幕上的坐標。光筆與屏幕上的光標配合，可使光標跟蹤光筆移動，在屏幕上畫出圖形或修改圖形，這個過程與人用鋼筆畫圖的過程類似。經(jīng)操作員確認后，即可存入計算機。 畫筆（stylus） 用于圖形板（tablet），當畫筆接觸到圖形板上的某一位置時，畫筆在圖形板上的位置坐標就會自動傳送到計算機中去，隨著筆在板上的運動可以畫出圖形。圖形板和畫筆結(jié)合構(gòu)成二維坐標的輸入系統(tǒng)，主電要用于輸入工程圖等。將圖紙貼在圖形板上，畫筆沿著圖紙上的圖形移動，讀取圖形坐標，即可輸入工程圖。,9.2.2 光筆、圖形板和畫筆（或游動標）輸入,圖形板是一種二維的AD變換器，因此圖形板也稱作數(shù)字化板。坐標量測的方法有電阻式、電容式、電磁感應式和超聲波式幾種。 以電磁式為例，圖形板是一塊電磁感應板，手持約游動標中有一個感應線圈，當線圈的中心（十字標的中心）置于板上某點時，便在該點產(chǎn)生感應電壓，得到坐標值。,9.2.3 鼠標器、跟蹤球和操作桿輸入,1鼠標器 鼠標器有兩種：機械式和光電式。它們與主機的通信和控制原理完全相同，只是在移動檢測方面有些差異，兩者相互可以直接替換。 2跟蹤球 其原理與機械式鼠標器完全一樣，只是將滾球做得大一些，并放置在固定的球座里，用時用手指轉(zhuǎn)動球，就可實現(xiàn)鼠標器一樣的功能。 3操作桿 便攜機中經(jīng)常采用操作桿（stick）。其結(jié)構(gòu)是在一種薄片狀底盤的上面設置一個操作桿（直徑約5mm的小圓桿）其露在便攜機鍵盤面板上的部分只是這個操作桿，底盤結(jié)構(gòu)也很小巧，占用很小空間。,9.2.4 觸摸屏,觸摸屏根據(jù)其所采用的技術(shù)可分成5類：電阻式、電容式、紅外線式、表面聲波技術(shù)和底坐式矢量壓力測力技術(shù)。 例如，在14”顯示器上使用觸摸屏時，顯示區(qū)域的實際大小一般是25cm18.5cm，一個分辨率為3232的觸摸屏就能把屏幕分割成：1024個0.78cm0.58cm觸點，紅外觸摸屏在屏幕四邊放置紅外發(fā)射管和紅外接收管，微處理器控制驅(qū)動電路依次接通紅外發(fā)射管并檢查相應的紅外接收管，形成橫豎交叉的紅外線陣列。,9.2.5 圖像輸入設備（攝像機和數(shù)字照相機）,1攝像機 攝像機攝取的景物，經(jīng)數(shù)字化后變成數(shù)字圖像存入磁盤或磁帶，如果被攝對象在微觀世尋，可以將攝像機裝在顯微鏡上，組成顯微圖像輸入系統(tǒng)。 當圖像已經(jīng)記錄到某種介質(zhì)上時，要用讀出裝置讀出圖像。如記錄在錄像帶上的圖像要用錄像機讀出，再將視頻信號經(jīng)圖像板量化輸入計算機。,9.3 輸出設備顯示器9.3.1 顯示設備種類,顯示器分類： 按器件分： CRT顯示器； LED顯示器； 等離子體顯示器。 按顯示內(nèi)容分： 字符顯示器； 圖形顯示器； 圖像顯示器。 按設備功能分：普通顯示器；僅供顯示，也稱監(jiān)視器。 顯示終端；顯示器和鍵盤組成的輸入輸出設備。,9.3.1 顯示設備種類,1陰極射線管（CRT） CRT是目前廣泛應用的顯示器件，最早用于電視接收機，然后應用于計算機系統(tǒng)，作為字符、圖形和圖像顯示器。 CRT是一個電真空器件，由電子槍、偏轉(zhuǎn)裝置和熒光屏構(gòu)成。 電子槍發(fā)射電子，打倒熒光屏上形成光點。 亮度，控制電子的速度（能量）； 聚焦，將電子聚集的很細； 掃描，改變電子運動的方向，使用編轉(zhuǎn)線圈。 單色：1個電子槍 彩色：3個電子槍（紅、綠、藍） 像素距離：0.31mm、0.28mm,9.3.1 顯示設備種類,2. 平板顯示器 有液晶（LCD）、等離子體（PDP）、場發(fā)射（FED）、電執(zhí)發(fā)光顯示（ELD）。 （1）液晶顯示（LCD） 液晶是液態(tài)晶體的簡稱，它是一種有機化合物，在一定范圍內(nèi)，既具有液體的流動性，又具有分子排列有序的晶體特性，液晶分子是棒狀結(jié)構(gòu)。具有明顯的光學各向異性，它本身不發(fā)光，但能夠調(diào)制外照光實現(xiàn)信息顯示，因此使用時需要背光源。 液晶顯示具有低工作電壓、微功耗、體輕薄、適于LSI驅(qū)動，易于實現(xiàn)大畫面顯示，顯示色彩優(yōu)良等特點。目前廣泛應用的是薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）。,9.3.1 顯示設備種類,（2）彩色等離子體（plasma display panel，簡稱PDP） 利用惰性氣體在一定電壓作用下產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象而實現(xiàn)的一種發(fā)光的平板顯示技術(shù)。 氣體放電產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)光致熒光粉，熒光粉發(fā)出可見光，使用三基色熒光粉，就可實現(xiàn)紅、綠、藍三原色。使每個基色實現(xiàn)256級灰度，在混色達到彩色顯示的目的。 其結(jié)構(gòu)好像是將數(shù)十萬至數(shù)百萬個氣體微型熒光燈按一定方式排列在兩塊平板玻璃之間。通過許多隔障把放電空間分成若干放電單元。 每個單元有一組電極和單元內(nèi)壁分別涂有紅、綠、藍熒光粉。外部電路按一定方式對所有放電單元進行控制，完成三原色空間混色，可實現(xiàn)彩色顯示。,9.3.2 顯示技術(shù)中的有關(guān)術(shù)語,1. 圖形和圖像 圖形：指用平面、立體的幾何造型，形象逼真地表示現(xiàn)實世界的各個事物。如飛機、汽車、建筑物等。 圖像：處理來自客觀世界的影像，如攝像機攝取并存入計算機的數(shù)字圖像。 2. 分辨率和灰度級 分辨率：顯示器能表示像素的個數(shù)，如640480、800600、1024768 灰度級：是所顯示像素點的亮暗的差別，彩色顯示器則表示顏色的不同。,9.3.2 顯示技術(shù)中的有關(guān)術(shù)語,3. 刷新和幀存儲器 刷新：由于熒光粉亮度的持續(xù)時間有限，為了得到穩(wěn)定的圖像，必須在圖像消失之前，使電子束不斷重復地掃描整個屏幕。 刷新的頻率應大于30幀/秒。 幀緩沖區(qū)：為圖像提供刷新信號而保存整個圖像的存儲器。也稱“視頻存儲器”（VRAM）。 VRAM的容量由圖像分別率和灰度級來決定。例如：分辨率為：10241024，灰度級為256的圖像，其VRAM容量為： 102401248=1M,9.3.2 顯示技術(shù)中的有關(guān)術(shù)語,4. 隨機掃描和光柵掃描 隨機掃描: 控制電子束隨機地在CRT屏幕上運動，而產(chǎn)生字符和圖形。不必掃描全屏，速度快，圖像清晰。 光柵掃描: 采用掃描全屏的方法。采取從上至下的順序掃描。有兩種掃描方式： 逐行掃描：1行接1行掃描全屏； 隔行掃描：先奇數(shù)場（1,3,5,.行），在偶數(shù)場（ 1,3,5,.行）,9.3.4 圖形和圖像顯示,程序段緩存： 存放計算機送來的顯示文件和交互式操作命令，優(yōu)先式處理器完成一些圖像操作（放大、平移、比例變換等）。 幀存儲器：存放一幀圖像或圖形信息，和屏幕上的像素一一對應。,顯示 處理器,幀 存儲器,CRT,程序段 緩存,主機,9.3 輸出設備打印機9.3.1 點陣式打印機,打印機分類： 按印字原理分： 打擊式：點陣式打印機； 非打擊式：激光、靜電、噴墨等。 按工作方式分： 串行打印機，逐字打印； 行式打印機，逐行打印。,9.4.1 點陣針式打印機,利用垂直排列的2列打印針（7、9、12根）交錯排列組成打印頭。 可以控制每根針，驅(qū)動打印針向前擊打，色帶上被擊打的油墨就滲透到打印紙上，留下一小園點。電流撤銷，電磁場消失，彈簧使打印針回到初始位置。 打印的字符和圖像是由nm個點陣組成的。西文有57，77，79點陣，漢字有1616，2424點陣。,9.4.2 激光打印機,工作原理是，首先對硒鼓表面充電，充電后硒鼓表面均勻帶上-600v電荷。激光通過掃描，在硒鼓上表面形成圖像，硒鼓表面上帶有-600v電荷的部分為黑色，-100v電荷的部分為白色。 下一步是使旋轉(zhuǎn)的硒鼓吸附上極細顆粒的帶有負電荷的感光粉，黑白激光打印機通常使用炭粉。帶負電荷的炭粉只粘在帶有正電荷的硒鼓表面部分，即黑色部分，沒有正電荷的白色部分不會吸附上炭粉。也就是說，這時的硒鼓變成了圖像的正底片。 硒鼓繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，與紙張接觸。紙張后面的高電壓的正電荷會把硒鼓上的帶負電荷炭粉吸引到紙張上。最后一步是對紙張加熱，使炭粉固定在紙張上。 硒鼓上會有殘留的炭粉，要用一個刮片或滾刷把炭粉清除掉。,