第7章常用外设设备课件

第七章第七章 常用外部设备常用外部设备 输入设备输入设备(键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪)显示系统显示系统 音频设备音频设备 打印机打印机1第七章 常用外部设备 输入设备(键盘、鼠标、扫描仪)17.1.1 7.1.1 键盘键盘 键键盘盘是是计计算算机机的主要输入设备。的主要输入设备。1.1.键盘原理键盘原理 键键盘盘有有机机械械式式和和电容式两种。电容式两种。机机械械式式键键盘盘的的电电路路原原理理如如图图，每每个个键键对对应应一一个个常常断断开开关关，通通过过CPUCPU扫扫描描按按下的键。下的键。7.1 输入设备(键盘)并行输出端口输入CPU键盘接口计算机 主机 键盘接口27.1.1 键盘7.1 输入设备(键盘)并行输出端口输入2.键盘接口键盘接口 PC机机键键盘盘接接口口有有PC/AT(大大口口)、PS/2(小小口口)、USB、红红外外和和无无线线几几种，目前使用最多的是种，目前使用最多的是PS/2接口。接口。7.1输入设备(键盘)31542数据时钟地线电源264135数据地线电源时钟PC/AT接口接口PS/2接口接口多媒体键盘多媒体键盘无线键盘无线键盘人体工程学键盘人体工程学键盘32.键盘接口7.1输入设备(键盘)31542数据时钟地7.1.2 鼠标鼠标 鼠鼠标标是是计计算算机机的的主主要要的的指指点点式式外外设设，在在Windows操操作作几几乎乎不不可可缺缺少。鼠标有少。鼠标有机械式机械式和和光学式光学式两种。两种。机械式鼠标：机械式鼠标：7.1输入设备(鼠标)Y 输出的光“遮断”轮X 轴滚轮Y 轴滚轮光源光监测器X 输出的光“遮断”轮光源光监测器滚球47.1.2 鼠标7.1输入设备(鼠标)Y 输出的光X 轴光学式鼠标：光学式鼠标：老老式式光光学学鼠鼠标标需需要要带带网网格格的的底底版版(垫垫)，现现在在的的光光学学鼠鼠标标可可以以分分辨辨一般桌面的表面反射。一般桌面的表面反射。两种鼠标比较：两种鼠标比较：机机械械式式成成本本低低，易易磨磨损损，精精度度低低；光学式成本高，耐用，精度高。光学式成本高，耐用，精度高。n鼠标器接口：鼠标器接口：串串行行口口、PS/2(鼠鼠标标专专用用接接口口)、USB及及无无线线接接口口。目目前前使使用用最最多多的的是是PS/2接口。接口。7.1输入设备(鼠标)5光学式鼠标：7.1输入设备(鼠标)52键鼠标2键3D鼠标带滚轮3键轨迹球光学鼠标3键 PC mouse2键3D鼠标无线、带滚轮4键3D鼠标光学、带滚轮62键鼠标2键3D鼠标3键轨迹球3键 2键3D鼠标4键3D鼠标7.1.3 扫描仪扫描仪 将将印印刷刷品品的的内内容容以以图图象象方方式式输输入入计计算机。算机。1.扫描仪的结构原理扫描仪的结构原理 扫扫描描仪仪一一般般由由机机械械传传动动、光光成成像像和和电路三大部分组成。电路三大部分组成。7.1输入设备(扫描仪)n机机械械传传动动：光光源源和和镜镜面面的的纵纵向平移。向平移。n光光成成像像：将将横横向向光光线线反反射射到到光敏器件。光敏器件。n电电路路：由由A/D、控控制制和和接接口口组成。组成。77.1.3 扫描仪7.1输入设备(扫描仪)机械传动：光源 感感光光元元件件是是扫扫描描仪仪的的核核心心部部件件，它它为为一一线线状状(单单色色或或三三色色)光光电电转转换换器器件件，横横向向整整行行光光信信号号经经过过几几次次反反射射后后到到达达感感光光器器件件，决决定定着着扫扫描描仪仪的的横横向向分分辨辨率率和和色色彩彩深深度度，目目前前使使用用的的扫扫描描仪仪大大多多采采用用CCD(电电耦耦合合器器件件)，是是一一种种成成熟熟的的技技术术。另另一一种种感感光光器器件件是是CIS(接接触触式式感感光光器器件件)，是是一种发展中的感光技术。一种发展中的感光技术。7.1输入设备(扫描仪)2.2.扫描仪的性能和指标扫描仪的性能和指标 分辨率分辨率(每英寸横向点数每英寸横向点数X X每英寸纵向点数每英寸纵向点数)光光学学分分辨辨率率：扫扫描描仪仪固固有有分分辨辨率率，横横向向取取决决于于CCDCCD，纵纵向向取取决决于于机机械械精精度度。是是扫扫描描仪仪的的最最重重要要技技术术指标。指标。最大分辨率最大分辨率：经过软件插值运算的图象分辨率。经过软件插值运算的图象分辨率。插值运算8 感光元件是扫描仪的核心部件，它为一线状(单色或三色 一一般般光光学学分分辨辨率率有有300X600dpi(300X600dpi(家家用用普普及及)、600X1200 600X1200 dpi dpi(商商用用中中挡挡)和和2400X2400dpi(2400X2400dpi(专业高档专业高档)几种。几种。色彩深度色彩深度/灰度灰度 扫描仪有扫描仪有彩色和黑白彩色和黑白两种，彩色扫描仪可扫描黑白图象。两种，彩色扫描仪可扫描黑白图象。彩色深度彩色深度(灰度灰度)：扫描彩色扫描彩色(黑白黑白)图象时每个像素所占用的位数。图象时每个像素所占用的位数。一一般般彩彩色色扫扫描描仪仪有有2424位位、3030位位、3636位位和和4848位位几几种种，黑黑白白扫扫描描仪仪多多为为8 8位位(256(256级灰度级灰度)。扫描仪接口扫描仪接口 一般有并行口、一般有并行口、USBUSB和和SCSISCSI接口。接口。扫描幅面有扫描幅面有A4A4和和A3A3两种，两种，A3A3幅面较贵。幅面较贵。其他性能如透射稿扫描、底片扫描、实物扫描等其他性能如透射稿扫描、底片扫描、实物扫描等7.1 输入设备(扫描仪)9 一般光学分辨率有300X600dpi(家用普及)、600Acer 640 A4 600X1200 48BitEpson GT-10000 A3600X2400、24BitEpson GT-1000 A3600X2400 36BitCanon FB636 A4600X1200 36BitEpson 1200/Photo1200X2400 36Bit3.几款扫描仪几款扫描仪10Acer 640 A4 Epson GT-10000 计算机操作计算机操作(人机对话人机对话)平台的发展：平台的发展：过去：电传打字机，键盘过去：电传打字机，键盘+鼠标鼠标+CRT+CRT显示显示 目前：键盘目前：键盘+笔笔+平板显示，语音输入、投影平板显示，语音输入、投影 将来：？将来：？计算机显示系统由显示适配器计算机显示系统由显示适配器(显示卡显示卡)和显示器组成。和显示器组成。7.2 显示系统计算机主机系统总线显示适配器显示接口显示器ISAEISAVESAPCIAGPMDA(字符)HGA(图形)CGA(图形)EGA(图形)VGA(图形)SVGA(图形)XGA(图形)CRTLCD投影单色多灰度彩色11计算机操作(人机对话)平台的发展：7.2 显示系统计算机总线7.2 显示系统(CRT)显示适配器：字符显示适配器：字符 低分辨率图形低分辨率图形高分辨率图形高分辨率图形显示器发展：单色显示器发展：单色CRT彩色彩色CRT LCD7.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)显示器显示器1.CRT原理原理 电电子子束束经经过过聚聚焦焦和和加加速速后后在在偏偏转转控控制制下下轰轰击击到到涂涂有有荧荧光光粉粉的的屏屏面面，使使被被轰击点发光。轰击点发光。颜颜色色：因因荧荧光光粉粉成成分分不不同同而而异异，亮亮度度：和和电电子子束束强强度度有有关关，坐坐标标：受受场场(纵向纵向)、行、行(横向横向)偏转电流控制。偏转电流控制。电子束127.2 显示系统(CRT)显示适配器：字符 低分辨率图形7.2 显示系统(CRT)扫扫描描：当当固固定定在在显显象象管管颈颈上上的的水水平平和和垂垂直直偏偏转转线线圈圈有有电电流流通通过过时时，会会在电子束通道上产生偏转磁场，改变电子束的运动方向。在电子束通道上产生偏转磁场，改变电子束的运动方向。垂直周期正向反向水平周期正向反向137.2 显示系统(CRT)扫描：当固定在显象管颈上的水平和垂7.2 显示系统(CRT)由由显显示示适适配配器器送送到到显显示示器器的的信信号号主主要要有有垂垂直直同同步步(V)、水水平平同同步步(H)和和三三基基色色信信号号(R,G,B)。视频放大水平扫描垂直扫描RGBHV彩彩色色成成像像：三三基基色色原原理理任任何何颜颜色色都都可可以以由由红红(R)、绿绿(G)、蓝蓝(B)三三种种基基本本颜颜色色按按一定比例混合而成。一定比例混合而成。彩彩色色显显示示器器的的每每一一个个点点都都由由红红、绿绿、蓝蓝三三个点组成。个点组成。147.2 显示系统(CRT)由显示适配器送到显示器的信7.2显示系统(CRT)2.CRT2.CRT的基本指标的基本指标尺寸：尺寸：屏幕对角线长度屏幕对角线长度(英寸英寸)，有，有1414、1515、1717、1919、2121英寸等。英寸等。点点距距：两两个个同同色色光光点点间间的的距距离离(mm)(mm)，一一般般为为0.28mm0.28mm，较较高高挡挡产产品品为为0.24 0.21mm0.24 0.21mm。分分辨辨率率：每每行行点点数数X X行行数数，一一般般有有640X480640X480、800X600800X600、1024X7681024X768、1280X10241280X1024、1600X12001600X1200等，一般满足等，一般满足4:34:3。带带宽宽：电电子子束束每每秒秒钟钟扫扫过过的的点点数数。分分辨辨率率X X刷刷新新频频率率。一一般般用用于于显显示示特定分辨率下的刷新频率。特定分辨率下的刷新频率。其他：其他：固定频率与自动跟踪、线性调整与数字控制、直角平面等。固定频率与自动跟踪、线性调整与数字控制、直角平面等。157.2显示系统(CRT)2.CRT的基本指标157.2 显示系统(LCD)7.2.2 LCD(Liquid Crystal Display)显示器显示器 LCDLCD是是一一种种新新型型的的平平板板显显示示器器，屏屏幕幕上的每一个点都有独立的发光机制。上的每一个点都有独立的发光机制。有有黑黑白白多多灰灰度度和和全全彩彩色色两两种种，彩彩色色LCDLCD有无源阵列和有源阵列两种。有无源阵列和有源阵列两种。黑白多灰度一般用于抵挡笔记本和黑白多灰度一般用于抵挡笔记本和中抵挡掌上电脑。中抵挡掌上电脑。无源彩色阵列的成本低于有源彩色无源彩色阵列的成本低于有源彩色阵列，但显示的亮度和响应速度不及有阵列，但显示的亮度和响应速度不及有源彩色阵列。源彩色阵列。167.2 显示系统(LCD)7.2.2 LCD(Liquid7.2 显示系统(LCD)LCD的主要技术指标：的主要技术指标：响应时间：响应时间：LCD屏幕内容的更新速度。屏幕内容的更新速度。文本显示要求响应时间为文本显示要求响应时间为250500ms。图形界面要求响应时间为图形界面要求响应时间为100200ms。视频显示要求响应时间为视频显示要求响应时间为3050ms(有源阵列有源阵列)。亮度：一般指亮度：一般指LCD背光的亮度。背光的亮度。对比度：全开像素与关像素的亮度比。对比度：全开像素与关像素的亮度比。一般为一般为10:1400:1 视角：视角：LCD有效观察视线与显示平面法线的夹角。有效观察视线与显示平面法线的夹角。LCD和和CRT的比较：的比较：CRT：技术成熟，成本低，显示效果好，耗电大，体积大。：技术成熟，成本低，显示效果好，耗电大，体积大。LCD：体积小，耗电少，显示效果稍差，成本高。：体积小，耗电少，显示效果稍差，成本高。177.2 显示系统(LCD)LCD的主要技术指标：177.2 显示系统(适配器)7.2.3 7.2.3 显示适配器显示适配器1.1.显示标准显示标准 PCPC机机的的显显示示系系统统的的发发展展过过程程：字字符符图图形形，单单色色彩彩色色，低低分分辨率辨率高分辨率。高分辨率。MDAHGACGAEGAVGASVGAXGA标准显示模式字符字符/图形字符/图形字符/图形字符/图形字符/图形字符/图形最高分辨率720X350720X350640X200640X350640X4801600X12001024X768最大色彩数2(单色)2(单色)41625616M64KlMDA:(Monochrome Display Adapter)单色显示适配卡lHGA:(Hercules Graphics Adapter)大力神图形卡lCGA:(Color Graphics Adapter)彩色图形适配器lEGA:(Enhanced Graphics Adapter)增强型图形适配器lVGA:(Video Graphics Array)视频图形阵列lSVGA:(Super Video Graphics Array)超级视频图形阵列lXGA:(eXtended Graphics Adapter)扩展图形阵列适配卡187.2 显示系统(适配器)7.2.3 显示适配器MDAHGA7.2显示系统(适配器)2.显示模式显示模式 显显示示模模式式有有字字符符模模式式和和图形模式两种。图形模式两种。字字符符模模式式：显显示示单单位位为为字字符符，将将字字符符的的ASCII码码及及显显示示属属性性送送显显示示适适配配器器，适适配配器器将将所所显显示示字字符符的的ASCII码转换成字模。码转换成字模。图图形形模模式式：显显示示单单位位为为像像素素。直直接接将将像像素素的的RGB分分量量或或色色彩彩编编码码送送显显示示缓缓冲冲区。区。显示缓冲区A固化字模库ASCII码显示缓冲区像素数据调色板寄存器组197.2显示系统(适配器)2.显示模式显示A固化字模库A7.2显示系统(适配器)3.3.标准标准VGAVGA显示模式显示模式 目前目前WindowsWindows的最低显示标准。的最低显示标准。640X480640X480，1616色。色。4.PC4.PC显示系统的发展显示系统的发展 目前目前PCPC机常用的显示模式主要有：机常用的显示模式主要有：800X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)800X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色色1024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)1024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)其他高级功能：其他高级功能：2D 2D加速：用于窗口更新、图形、加速：用于窗口更新、图形、2 2维动画、维动画、VCD/DVDVCD/DVD播放加速。播放加速。3D 3D加速：用于加速：用于3 3维漫游、虚拟现实加速。维漫游、虚拟现实加速。视频输入视频输入/输出端子：用于连接电视、录象机等视频设备。输出端子：用于连接电视、录象机等视频设备。207.2显示系统(适配器)3.标准VGA显示模式207.2显示系统(适配器)5.显示适配器 构成构成图形控制器：数据逻辑运算图形控制器：数据逻辑运算时序发生器：产生各部分同步定时时序发生器：产生各部分同步定时CRT控制器：产生行、场扫描信号控制器：产生行、场扫描信号调色板寄存器：完成色彩查表调色板寄存器：完成色彩查表显示显示BIOS：固化的显示卡操作程序：固化的显示卡操作程序显示显示存储器存储器显示显示BIOS串行串行发生器发生器调色板调色板寄存器组寄存器组总总线线图形图形控制器控制器数摸数摸转换器转换器CRT控制器控制器RGBVH时序发生器时序发生器地址地址数据数据PCI/AGP并行数据并行数据串行数据串行数据真色彩数据真色彩数据217.2显示系统(适配器)5.显示适配器图形控制器：数据逻7.2显示系统(适配器)显示存储结构显示存储结构 显显示示存存储储器器和和显显示示像像素的对应关系。素的对应关系。显显示示存存储储器器的的存存储储结结构构有有位位平平面面结结构构和和线线性性存储结构两种。存储结构两种。位位平平面面结结构构：用用于于 16色色显示模式。显示模式。线线性性存存储储结结构构：用用于于256色及色及64K色。色。16色位平面结构1000100110001001256色线性存储结构227.2显示系统(适配器)显示存储结构16色位7.2显示系统(适配器)总线总线 目前的显示卡几乎全部为目前的显示卡几乎全部为PCIPCI和和AGPAGP总线。总线。传输方式数据位宽总线时钟最高速度扩展槽数PCI同步32位33MHz133MB/s5AGP同步32位66MHz533MB/s1 VGA VGA接口接口 VGAVGA接接口口使使用用DB15DB15连连接接器器，主主要要信信号号有有RGBRGB视视频频、水水平平和和垂垂直直同同步步、显显示示器器标标识和地线。识和地线。12345红视频绿视频蓝视频显示器标识2数字地出出出入678910红模拟地绿模拟地蓝模拟地同步地1112131415显示器标识0显示器标识1水平同步垂直同步显示器标识3入入出出入237.2显示系统(适配器)总线传输方式数据位宽总线时钟最高7.3音频设备8.3.1 8.3.1 音频设备的发展和用途音频设备的发展和用途 声卡由声卡由CREATIVE(CREATIVE(创通创通)公司于公司于8080年代后期研制成功。年代后期研制成功。声卡的主要功能是数字化录音声卡的主要功能是数字化录音/放音和数字化音乐合成。放音和数字化音乐合成。8.3.2 8.3.2 声卡的工作原理声卡的工作原理1.1.音频数字化原理音频数字化原理101011101011010110111000000011101000111110010011模拟音频信号模拟音频信号音频文件n将将模模拟拟音音频频信信号号转转换换为为数数字字音音频频信信号号：ADC(Analog-to-Digital Conversion)n将将数数字字音音频频信信号号转转换换为为模模拟拟音音频频信信号号：DAC(Analog-to-Digital Conversion)247.3音频设备8.3.1 音频设备的发展和用途101011154321-1-2-3-4-5对波形进行抽样对抽样值进行数字化(AD)成为数字化文件将数字化文件变换为电压波形(D/A)经过低通滤波tttt香农定理：当抽样频率大于信号最高频率的2倍时，可根据抽样值完全恢复源波形。255对波形对抽样磁盘将数字经过tttt香农定理：当抽样频率大于AD数字音频DA声卡输出的波形和原波形的差别：声卡输出的波形和原波形的差别：产生失真产生失真：由于采样频率不足够高。提高采样频率可减小失由于采样频率不足够高。提高采样频率可减小失真。真。增加噪声增加噪声：由于量化等级不足够多。提高数字化位数可以增由于量化等级不足够多。提高数字化位数可以增大信噪比。大信噪比。音频数字化的失真和信噪比音频数字化的失真和信噪比26AD数字音频DA声卡输出的波形和原波形的差别：音频数字化的失2.音频数字化的主要指标音频数字化的主要指标 采采样样频频率率：11.02544.1KHz，抽抽样样频频率率越越高高，保保真真度度越越高高。人人耳耳可可的的听听到到的最高频率约的最高频率约20KHz。数字化精度：数字化精度：8位位/16位。影响量化的位。影响量化的信号噪声比。信号噪声比。8位量化有较明显的背景位量化有较明显的背景噪声。噪声。1k2k3k4k5k6k7k能量n 电话质量：电话质量：11.025KHz/8bit n AM广播质量：广播质量：22.5KHz/8bitn CD质量：质量：44.1KHz/16bitn DVD音频：音频：96KHz/24bit7.3 音频设备n 一一 般般 保保 留留04KHz04KHz不不影影响响语语音音的可懂度。的可懂度。n 人人耳耳可可的的听听到到的最高频率约的最高频率约20KHz20KHz。272.音频数字化的主要指标1k2k3k4k5k6k7k能量3.3.MIDI(Musical Instrument Digital Interface)MIDI(Musical Instrument Digital Interface)将将各各种种乐乐器器的的音音符符进进行行编编码码，音音符符的的发发音音利利用用数数字字化化合合成成。这这样样计计算算机机可可以以直直接接按按乐乐谱谱合合成成乐乐曲曲。曲曲谱谱的的编编码码文文件件称称为为MIDIMIDI文文件件(.MID)(.MID)。声声卡卡的的音音效效合合成成部部分分的的主主要要指指标标是是通通道道数数(可可以以同同时时合合成成的的乐乐器器数数)和复音数和复音数(影象合成保真度影象合成保真度)。4.4.声卡的接口声卡的接口 声声卡卡的的音音频频输输入入一一般般有有麦麦克克风风输输入入和和线线路路输输入入(用用于于连连接接音音源源设设备备)，音频输出有，音频输出有扬声器输出扬声器输出和和线路输出线路输出(用于连接音源设备用于连接音源设备)。MIDI MIDI接口和游戏杆接口，两接口共用一个接口和游戏杆接口，两接口共用一个DB15DB15连接器。连接器。声卡上音频输入，用于连接来自光驱的音频。声卡上音频输入，用于连接来自光驱的音频。7.3 音频设备283.MIDI(Musical Instrument Dig7.3音频设备297.3音频设备297.4打印机 目目前前用用于于计计算算机机的的打打印印机机主主要要有有针针式式打打印印机机、激激光光打打印印机机和和喷喷墨墨打打印印机机。除除通通用用打打印印机机外外，有有各各种种专专用用打打印印机机，如如各各种种票票据据打打印印机机、条条形形码码打印机等。打印机等。1.1.三种常用打印机的比较三种常用打印机的比较 针式打印机：针式打印机：成本较低、耐用、可多联复写打印、消耗低。成本较低、耐用、可多联复写打印、消耗低。打印质量差、速度慢、噪声大、不能打印全彩色和多灰度。打印质量差、速度慢、噪声大、不能打印全彩色和多灰度。激激光光打打印印机机：打打印印质质量量高高、速速度度快快、噪噪声声小小。成成本本高高(尤尤其其是是彩彩色色激激光打印机光打印机)。喷墨打印机：喷墨打印机：打印质量高、成本低。打印质量高、成本低。消耗大、速度慢。消耗大、速度慢。2.2.打印机的主要指标打印机的主要指标 打印幅面打印幅面(A3/A4)(A3/A4)、速度、速度(页页/分钟分钟)、分辨率、分辨率(点点/英寸英寸)。307.4打印机 目前用于计算机的打印机主要有针式打印机、3.3.打印机接口打印机接口 一一般般为为并并行行口口，也也有有串串行行口口和和USBUSB接接口口产产品品。接接口口速速度度对对打打印印速速度度影响不大。影响不大。Epson LQ-1600K24针，A3幅面 针式打印机Lexmark S1855A4幅面，1200dpi高速黑白激光打印机Canon BJC-8200A4幅面，照片质量彩色喷墨打印机7.4 打印机313.打印机接口Epson LQ-1600KLexmark S