《输入输出设备》课件

第九章 输入输出设备,键盘 图形输入设备（鼠标器、图形板、跟踪球、操纵杆、光笔） 图像输入设备（摄像机、扫描仪、数字相机） 条形码 光学字符识别 语言与文字输入,显示器（字符、汉字、图形、图像） 打印设备（针式打印机、激光打印机、喷墨打印机、热转印打印机） 绘图机（平板式、滚筒式） 语音输出,终端设备（键盘+显示器） 数模、模数转换 多媒体 脱机输入输出设备（软磁盘数据站）,输入设备,输出设备,输入输出设备,9.2 输入设备9.2.1 键盘,键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRT显示器组成终端设备。 键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码（每个按键的位置码），然后将它转换成ASCII码或其他码，送主机。目前常用的标准键盘有101个键，它除了提供通常的ASCII字符以外，还有多个功能键（由软件系统定义功能）、光标控制键（上、下、左、右移动等）与编辑键（插入或消去字符）等。 IBM PC机的键盘内装有Intel 8048单片机来执行键盘扫描功能（确定按键的位置码）、键盘检测、消去重键、自动重发、扫描码的缓冲以及与主机间的通信等。,9.2.1 键盘,外设和主机信息交换标准 用于信息交换的美国标准代码（American Standard Code for Information Interchange， 简称ASCII）。 另有一种字符编码，是主要用在IBM计算机中的扩充的二。十进制信息码（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，简称EBCDIC）。它采用8位码，有256个编码状态，但只选用其中一部分。,9.2.2 光笔、图形板和画笔（或游动标）输入,光笔（light pen） 外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光会聚为一个光点。在光笔头部附有开关，当按下开关时，进行光的检测，光笔就可拾取显示器屏幕上的坐标。光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔移动，在屏幕上画出图形或修改图形，这个过程与人用钢笔画图的过程类似。经操作员确认后，即可存入计算机。 画笔（stylus） 用于图形板（tablet），当画笔接触到图形板上的某一位置时，画笔在图形板上的位置坐标就会自动传送到计算机中去，随着笔在板上的运动可以画出图形。图形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统，主电要用于输入工程图等。将图纸贴在图形板上，画笔沿着图纸上的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图。,9.2.2 光笔、图形板和画笔（或游动标）输入,图形板是一种二维的AD变换器，因此图形板也称作数字化板。坐标量测的方法有电阻式、电容式、电磁感应式和超声波式几种。 以电磁式为例，图形板是一块电磁感应板，手持约游动标中有一个感应线圈，当线圈的中心（十字标的中心）置于板上某点时，便在该点产生感应电压，得到坐标值。,9.2.3 鼠标器、跟踪球和操作杆输入,1鼠标器 鼠标器有两种：机械式和光电式。它们与主机的通信和控制原理完全相同，只是在移动检测方面有些差异，两者相互可以直接替换。 2跟踪球 其原理与机械式鼠标器完全一样，只是将滚球做得大一些，并放置在固定的球座里，用时用手指转动球，就可实现鼠标器一样的功能。 3操作杆 便携机中经常采用操作杆（stick）。其结构是在一种薄片状底盘的上面设置一个操作杆（直径约5mm的小圆杆）其露在便携机键盘面板上的部分只是这个操作杆，底盘结构也很小巧，占用很小空间。,9.2.4 触摸屏,触摸屏根据其所采用的技术可分成5类：电阻式、电容式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压力测力技术。 例如，在14”显示器上使用触摸屏时，显示区域的实际大小一般是25cm18.5cm，一个分辨率为3232的触摸屏就能把屏幕分割成：1024个0.78cm0.58cm触点，红外触摸屏在屏幕四边放置红外发射管和红外接收管，微处理器控制驱动电路依次接通红外发射管并检查相应的红外接收管，形成横竖交叉的红外线阵列。,9.2.5 图像输入设备（摄像机和数字照相机）,1摄像机 摄像机摄取的景物，经数字化后变成数字图像存入磁盘或磁带，如果被摄对象在微观世寻，可以将摄像机装在显微镜上，组成显微图像输入系统。 当图像已经记录到某种介质上时，要用读出装置读出图像。如记录在录像带上的图像要用录像机读出，再将视频信号经图像板量化输入计算机。,9.3 输出设备显示器9.3.1 显示设备种类,显示器分类： 按器件分： CRT显示器； LED显示器； 等离子体显示器。 按显示内容分： 字符显示器； 图形显示器； 图像显示器。 按设备功能分：普通显示器；仅供显示，也称监视器。 显示终端；显示器和键盘组成的输入输出设备。,9.3.1 显示设备种类,1阴极射线管（CRT） CRT是目前广泛应用的显示器件，最早用于电视接收机，然后应用于计算机系统，作为字符、图形和图像显示器。 CRT是一个电真空器件，由电子枪、偏转装置和荧光屏构成。 电子枪发射电子，打倒荧光屏上形成光点。 亮度，控制电子的速度（能量）； 聚焦，将电子聚集的很细； 扫描，改变电子运动的方向，使用编转线圈。 单色：1个电子枪 彩色：3个电子枪（红、绿、蓝） 像素距离：0.31mm、0.28mm,9.3.1 显示设备种类,2. 平板显示器 有液晶（LCD）、等离子体（PDP）、场发射（FED）、电执发光显示（ELD）。 （1）液晶显示（LCD） 液晶是液态晶体的简称，它是一种有机化合物，在一定范围内，既具有液体的流动性，又具有分子排列有序的晶体特性，液晶分子是棒状结构。具有明显的光学各向异性，它本身不发光，但能够调制外照光实现信息显示，因此使用时需要背光源。 液晶显示具有低工作电压、微功耗、体轻薄、适于LSI驱动，易于实现大画面显示，显示色彩优良等特点。目前广泛应用的是薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）。,9.3.1 显示设备种类,（2）彩色等离子体（plasma display panel，简称PDP） 利用惰性气体在一定电压作用下产生气体放电现象而实现的一种发光的平板显示技术。 气体放电产生紫外线，紫外线激发光致荧光粉，荧光粉发出可见光，使用三基色荧光粉，就可实现红、绿、蓝三原色。使每个基色实现256级灰度，在混色达到彩色显示的目的。 其结构好像是将数十万至数百万个气体微型荧光灯按一定方式排列在两块平板玻璃之间。通过许多隔障把放电空间分成若干放电单元。 每个单元有一组电极和单元内壁分别涂有红、绿、蓝荧光粉。外部电路按一定方式对所有放电单元进行控制，完成三原色空间混色，可实现彩色显示。,9.3.2 显示技术中的有关术语,1. 图形和图像 图形：指用平面、立体的几何造型，形象逼真地表示现实世界的各个事物。如飞机、汽车、建筑物等。 图像：处理来自客观世界的影像，如摄像机摄取并存入计算机的数字图像。 2. 分辨率和灰度级 分辨率：显示器能表示像素的个数，如640480、800600、1024768 灰度级：是所显示像素点的亮暗的差别，彩色显示器则表示颜色的不同。,9.3.2 显示技术中的有关术语,3. 刷新和帧存储器 刷新：由于荧光粉亮度的持续时间有限，为了得到稳定的图像，必须在图像消失之前，使电子束不断重复地扫描整个屏幕。 刷新的频率应大于30帧/秒。 帧缓冲区：为图像提供刷新信号而保存整个图像的存储器。也称“视频存储器”（VRAM）。 VRAM的容量由图像分别率和灰度级来决定。例如：分辨率为：10241024，灰度级为256的图像，其VRAM容量为： 102401248=1M,9.3.2 显示技术中的有关术语,4. 随机扫描和光栅扫描 随机扫描: 控制电子束随机地在CRT屏幕上运动，而产生字符和图形。不必扫描全屏，速度快，图像清晰。 光栅扫描: 采用扫描全屏的方法。采取从上至下的顺序扫描。有两种扫描方式： 逐行扫描：1行接1行扫描全屏； 隔行扫描：先奇数场（1,3,5,.行），在偶数场（ 1,3,5,.行）,9.3.4 图形和图像显示,程序段缓存： 存放计算机送来的显示文件和交互式操作命令，优先式处理器完成一些图像操作（放大、平移、比例变换等）。 帧存储器：存放一帧图像或图形信息，和屏幕上的像素一一对应。,显示 处理器,帧 存储器,CRT,程序段 缓存,主机,9.3 输出设备打印机9.3.1 点阵式打印机,打印机分类： 按印字原理分： 打击式：点阵式打印机； 非打击式：激光、静电、喷墨等。 按工作方式分： 串行打印机，逐字打印； 行式打印机，逐行打印。,9.4.1 点阵针式打印机,利用垂直排列的2列打印针（7、9、12根）交错排列组成打印头。 可以控制每根针，驱动打印针向前击打，色带上被击打的油墨就渗透到打印纸上，留下一小园点。电流撤销，电磁场消失，弹簧使打印针回到初始位置。 打印的字符和图像是由nm个点阵组成的。西文有57，77，79点阵，汉字有1616，2424点阵。,9.4.2 激光打印机,工作原理是，首先对硒鼓表面充电，充电后硒鼓表面均匀带上-600v电荷。激光通过扫描，在硒鼓上表面形成图像，硒鼓表面上带有-600v电荷的部分为黑色，-100v电荷的部分为白色。 下一步是使旋转的硒鼓吸附上极细颗粒的带有负电荷的感光粉，黑白激光打印机通常使用炭粉。带负电荷的炭粉只粘在带有正电荷的硒鼓表面部分，即黑色部分，没有正电荷的白色部分不会吸附上炭粉。也就是说，这时的硒鼓变成了图像的正底片。 硒鼓继续旋转，与纸张接触。纸张后面的高电压的正电荷会把硒鼓上的带负电荷炭粉吸引到纸张上。最后一步是对纸张加热，使炭粉固定在纸张上。 硒鼓上会有残留的炭粉，要用一个刮片或滚刷把炭粉清除掉。,