第九章 输入输出设备.ppt

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1、第九章 输入输出设备 键盘键盘图形输入设备（鼠标器、图形板、跟踪球、操纵杆、光笔）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）图像输入设备（摄像机、扫描仪、数字相机）条形码条形码光学字符识别光学字符识别语言与文字输入语言与文字输入显示器（字符、汉字、图形、图像）显示器（字符、汉字、图形、图像）打打印印设设备备（针针式式打打印印机机、激激光光打打印印机机、喷喷墨墨打打印印机机、热热转转印印打印机）打印机）绘图机（平板式、滚筒式）绘图机（平板式、滚筒式）语音输出语音输出终端设备（键盘终端设备（键盘+显示器）显示器）数模、模数转换数模、模数转换多媒体多

2、媒体脱机输入输出设备（软磁盘数据站）脱机输入输出设备（软磁盘数据站）输输入入设设备备输输出出设设备备输输入入输输出出设设备备9.2 输入设备输入设备9.2.1 键盘键盘 键键盘盘是是目目前前应应用用最最普普遍遍的的一一种种输输入入设设备备，与与CRT显显示示器器组组成成终终端端设备。设备。键键盘盘是是由由一一组组排排列列成成阵阵列列形形式式的的按按键键开开关关组组成成的的，每每按按下下一一个个键键，产产生生一一个个相相应应的的字字符符代代码码（每每个个按按键键的的位位置置码码），然然后后将将它它转转换换成成ASCII码码或或其其他他码码，送送主主机机。目目前前常常用用的的标标准准键键盘盘有有1

3、01个个键键，它它除除了了提提供供通通常常的的ASCII字字符符以以外外，还还有有多多个个功功能能键键（由由软软件件系系统统定定义义功功能能）、光光标标控控制制键键（上上、下下、左左、右右移移动动等等）与与编编辑辑键键（插插入入或或消去字符）等。消去字符）等。IBM PC机机的的键键盘盘内内装装有有Intel 8048单单片片机机来来执执行行键键盘盘扫扫描描功功能能（确确定定按按键键的的位位置置码码）、键键盘盘检检测测、消消去去重重键键、自自动动重重发发、扫扫描描码的缓冲以及与主机间的通信等。码的缓冲以及与主机间的通信等。9.2.1 键盘键盘 外设和主机信息交换标准外设和主机信息交换标准外设和

4、主机信息交换标准外设和主机信息交换标准 用用 于于 信信 息息 交交 换换 的的 美美 国国 标标 准准 代代 码码（American Standard Code for Information Interchange，简称简称ASCII）。）。另另有有一一种种字字符符编编码码，是是主主要要用用在在IBM计计算算机机中中的的扩扩充充的的二二。十十进进制制信信息息码码（Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，简简称称EBCDIC）。它它采采用用8位位码码，有有256个编码状态，但只选用其中一部分。个编码状态，但只选用其中一部分。9.2.2 光

5、笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔、图形板和画笔（或游动标）输入 光笔（光笔（光笔（光笔（light penlight pen）外外形形与与钢钢笔笔相相似似，头头部部装装有有一一个个透透镜镜系系统统，能能把把进进入入的的光光会会聚聚为为一一个个光光点点。在在光光笔笔头头部部附附有有开开关关，当当按按下下开开关关时时，进进行行光光的的检检测测，光光笔笔就就可可拾拾取取显显示示器器屏屏幕幕上上的的坐坐标标。光光笔笔与与屏屏幕幕上上的的光光标标配配合合，可可使使光光标标跟跟踪踪光光笔笔移移动动，在在屏屏幕幕上上画画出出图图形形或或修修改改图图形形，这这个个过过程程与与人用钢笔画图的过程类似。经操作

6、员确认后，即可存入计算机。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（画笔（画笔（画笔（stylusstylus）用用于于图图形形板板（tablet），当当画画笔笔接接触触到到图图形形板板上上的的某某一一位位置置时时，画画笔笔在在图图形形板板上上的的位位置置坐坐标标就就会会自自动动传传送送到到计计算算机机中中去去，随随着着笔笔在在板板上上的的运运动动可可以以画画出出图图形形。图图形形板板和和画画笔笔结结合合构构成成二二维维坐坐标标的的输输入入系系统统，主主电电要要用用于于输输入入工工程程图图等等。将将图图纸纸贴贴在在图图形形板板上上，画画笔笔沿沿着着图纸上的图形移动，读取图形

7、坐标，即可输入工程图。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）输入光笔、图形板和画笔（或游动标）输入 图图形形板板是是一一种种二二维维的的AD变变换换器器，因因此此图图形形板板也也称称作作数数字字化化板板。坐坐标标量量测测的的方方法法有有电电阻阻式式、电电容容式式、电电磁磁感感应式和超声波式几种。应式和超声波式几种。以以电电磁磁式式为为例例，图图形形板板是是一一块块电电磁磁感感应应板板，手手持持约约游游动动标标中中有有一一个个感感应应线线圈圈，当当线线圈圈的的中中心心（十十字字标标的的中中心心）置于板上某点时，便在该点产生感应电压，得到坐标值。

8、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鼠标器、跟踪球和操作杆输入 1 1鼠标器鼠标器鼠标器鼠标器 鼠鼠标标器器有有两两种种：机机械械式式和和光光电电式式。它它们们与与主主机机的的通通信信和和控控制制原原理理完全相同，只是在移动检测方面有些差异，两者相互可以直接替换。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 2跟踪球跟踪球跟踪球跟踪球 其其原原理理与与机机械械式式鼠鼠标标器器完完全全一一样样，只只是是将将滚滚球球做做得得大大一一些些，并并放放置置在在固固定定的的球球座座里里，用用时时用用手手指指转转动动球球，就就可可实实现现

9、鼠鼠标标器器一一样样的的功能。功能。3 3操作杆操作杆操作杆操作杆 便便携携机机中中经经常常采采用用操操作作杆杆（stick）。其其结结构构是是在在一一种种薄薄片片状状底底盘盘的的上上面面设设置置一一个个操操作作杆杆（直直径径约约5mm的的小小圆圆杆杆）其其露露在在便便携携机机键键盘盘面面板板上上的的部部分分只只是是这这个个操操作作杆杆，底底盘盘结结构构也也很很小小巧巧，占占用用很很小小空空间。间。9.2.4 触摸屏触摸屏 触触摸摸屏屏根根据据其其所所采采用用的的技技术术可可分分成成5类类：电电阻阻式式、电电容容式式、红红外外线线式式、表表面面声声波波技技术术和和底底坐坐式式矢矢量量压压力力测

10、测力力技术。技术。例例如如，在在14”显显示示器器上上使使用用触触摸摸屏屏时时，显显示示区区域域的的实实际际大大小小一一般般是是25cm18.5cm，一一个个分分辨辨率率为为3232的的触触摸摸屏屏就就能能把把屏屏幕幕分分割割成成：1024个个0.78cm0.58cm触触点点，红红外外触触摸摸屏屏在在屏屏幕幕四四边边放放置置红红外外发发射射管管和和红红外外接接收收管管，微微处处理理器器控控制制驱驱动动电电路路依依次次接接通通红红外外发发射射管管并并检检查查相相应应的的红红外接收管，形成横竖交叉的红外线阵列。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）图像输

11、入设备（摄像机和数字照相机）1 1摄像机摄像机摄像机摄像机 摄摄像像机机摄摄取取的的景景物物，经经数数字字化化后后变变成成数数字字图图像像存存入入磁磁盘盘或或磁磁带带，如如果果被被摄摄对对象象在在微微观观世世寻寻，可可以以将将摄摄像像机机装装在在显微镜上，组成显微图像输入系统。显微镜上，组成显微图像输入系统。当当图图像像已已经经记记录录到到某某种种介介质质上上时时，要要用用读读出出装装置置读读出出图图像像。如如记记录录在在录录像像带带上上的的图图像像要要用用录录像像机机读读出出，再再将将视频信号经图像板量化输入计算机。视频信号经图像板量化输入计算机。9.3 输出设备输出设备显示器显示器9.3.

12、1 显示设备种类显示设备种类 显示器分类：显示器分类：按器件分：按器件分：CRT显示器；显示器；LED显示器；显示器；等离子体显示器。等离子体显示器。按显示内容分：按显示内容分：字符显示器；字符显示器；图形显示器；图形显示器；图像显示器。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。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。显示终端；显示器和键盘组成的输入输出设备。9.3.1 显示设备种类显示设备种类 1阴极射线管（阴极射线管（CRT）CRT是是目目前前广广泛泛应应用用的的显显示示器器件件，最最早早用用于于电电视视接接收收机机，然然

13、后后应应用于计算机系统，作为字符、图形和图像显示器。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。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。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）；亮度，控制电子的速度（能量）；聚焦，将电子聚集的很细；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。扫描，改变电子运动的方向，使用编转线圈。单色：单色：1个电子枪个电子枪 彩色：彩色：3个电子枪（红、绿、蓝）个电子枪（红、绿、蓝）像素距离：像素距离：0.31mm、0.28m

14、m9.3.1 显示设备种类显示设备种类2.平板显示器平板显示器 有有液液晶晶（LCD）、等等离离子子体体（PDP）、场场发发射射（FED）、电电执执发发光显示（光显示（ELD）。）。（1）液晶显示（液晶显示（LCD）液液晶晶是是液液态态晶晶体体的的简简称称，它它是是一一种种有有机机化化合合物物，在在一一定定范范围围内内，既既具具有有液液体体的的流流动动性性，又又具具有有分分子子排排列列有有序序的的晶晶体体特特性性，液液晶晶分分子子是是棒棒状状结结构构。具具有有明明显显的的光光学学各各向向异异性性，它它本本身身不不发发光光，但但能能够够调调制外照光实现信息显示，因此使用时需要背光源。制外照光实现

15、信息显示，因此使用时需要背光源。液液晶晶显显示示具具有有低低工工作作电电压压、微微功功耗耗、体体轻轻薄薄、适适于于LSI驱驱动动，易易于于实实现现大大画画面面显显示示，显显示示色色彩彩优优良良等等特特点点。目目前前广广泛泛应应用用的的是是薄薄膜晶体管液晶显示器（膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）。）。9.3.1 显示设备种类显示设备种类（2）彩色等离子体（）彩色等离子体（plasma display panel，简称简称PDP）利利用用惰惰性性气气体体在在一一定定电电压压作作用用下下产产生生气气体体放放电电现现象象而而实实现现的的一一种种发光的平板显示技术。发光的平板显示技术。气气体体放放电

16、电产产生生紫紫外外线线，紫紫外外线线激激发发光光致致荧荧光光粉粉，荧荧光光粉粉发发出出可可见见光光，使使用用三三基基色色荧荧光光粉粉，就就可可实实现现红红、绿绿、蓝蓝三三原原色色。使使每每个个基基色色实现实现256级灰度，在混色达到彩色显示的目的。级灰度，在混色达到彩色显示的目的。其其结结构构好好像像是是将将数数十十万万至至数数百百万万个个气气体体微微型型荧荧光光灯灯按按一一定定方方式式排排列列在在两两块块平平板板玻玻璃璃之之间间。通通过过许许多多隔隔障障把把放放电电空空间间分分成成若若干干放放电电单单元。元。每每个个单单元元有有一一组组电电极极和和单单元元内内壁壁分分别别涂涂有有红红、绿绿、

17、蓝蓝荧荧光光粉粉。外外部部电电路路按按一一定定方方式式对对所所有有放放电电单单元元进进行行控控制制，完完成成三三原原色色空空间间混混色色，可实现彩色显示。可实现彩色显示。9.3.2 显示技术中的有关术语显示技术中的有关术语1.1.图形和图像图形和图像图形和图像图形和图像 图图形形：指指用用平平面面、立立体体的的几几何何造造型型，形形象象逼逼真真地地表表示示现现实实世世界界的的各各个事物。如飞机、汽车、建筑物等。个事物。如飞机、汽车、建筑物等。图图像像：处处理理来来自自客客观观世世界界的的影影像像，如如摄摄像像机机摄摄取取并并存存入入计计算算机机的的数数字图像。字图像。2.2.分辨率和灰度级分辨

18、率和灰度级分辨率和灰度级分辨率和灰度级 分分辨辨率率：显显示示器器能能表表示示像像素素的的个个数数，如如640480、800600、1024768 灰灰度度级级：是是所所显显示示像像素素点点的的亮亮暗暗的的差差别别，彩彩色色显显示示器器则则表表示示颜颜色色的的不同。不同。9.3.2 显示技术中的有关术语显示技术中的有关术语 3.3.刷新和帧存储器刷新和帧存储器刷新和帧存储器刷新和帧存储器刷刷新新：由由于于荧荧光光粉粉亮亮度度的的持持续续时时间间有有限限，为为了了得得到到稳稳定定的的图图像像，必必须在图像消失之前，使电子束不断重复地扫描整个屏幕。须在图像消失之前，使电子束不断重复地扫描整个屏幕。

19、刷新的频率应大于刷新的频率应大于30帧帧/秒。秒。帧帧缓缓冲冲区区：为为图图像像提提供供刷刷新新信信号号而而保保存存整整个个图图像像的的存存储储器器。也也称称“视频存储器视频存储器”（VRAM）。）。VRAM的的容容量量由由图图像像分分别别率率和和灰灰度度级级来来决决定定。例例如如：分分辨辨率率为：为：10241024，灰度级为，灰度级为256的图像，其的图像，其VRAM容量为：容量为：102401248=1M9.3.2 显示技术中的有关术语显示技术中的有关术语4.4.随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描随机扫描和光栅扫描随随机机扫扫描描:控控制制电电子子束束随随机机地地在在

20、CRT屏屏幕幕上上运运动动，而而产产生生字字符符和和图图形形。不必扫描全屏，速度快，图像清晰。不必扫描全屏，速度快，图像清晰。光光栅栅扫扫描描:采采用用扫扫描描全全屏屏的的方方法法。采采取取从从上上至至下下的的顺顺序序扫扫描描。有有两两种扫描方式：种扫描方式：逐行扫描：逐行扫描：1行接行接1行扫描全屏；行扫描全屏；隔行扫描：先奇数场（隔行扫描：先奇数场（1,3,5,.行），在偶数场（行），在偶数场（1,3,5,.行）行）9.3.4 图形和图像显示图形和图像显示 程程程程序序序序段段段段缓缓缓缓存存存存：存存放放计计算算机机送送来来的的显显示示文文件件和和交交互互式式操操作作命命令令，优先式处理

21、器完成一些图像操作（放大、平移、比例变换等）。优先式处理器完成一些图像操作（放大、平移、比例变换等）。帧帧帧帧存存存存储储储储器器器器：存存放放一一帧帧图图像像或或图图形形信信息息，和和屏屏幕幕上上的的像像素素一一一一对对应。应。显示显示处理器处理器帧帧存储器存储器CRT程序段程序段缓存缓存主机主机9.3 输出设备输出设备打印机打印机9.3.1 点阵式打印机点阵式打印机 打印机分类：打印机分类：按印字原理分：按印字原理分：打击式：点阵式打印机；打击式：点阵式打印机；非打击式：激光、静电、喷墨等。非打击式：激光、静电、喷墨等。按工作方式分：按工作方式分：串行打印机，逐字打印；串行打印机，逐字打印

22、；行式打印机，逐行打印。行式打印机，逐行打印。9.4.1 点阵针式点阵针式打印机打印机 利利用用垂垂直直排排列列的的2列列打打印印针针（7、9、12根根）交交错错排排列列组成打印头。组成打印头。可可以以控控制制每每根根针针，驱驱动动打打印印针针向向前前击击打打，色色带带上上被被击击打打的的油油墨墨就就渗渗透透到到打打印印纸纸上上，留留下下一一小小园园点点。电电流流撤撤销销，电磁场消失，弹簧使打印针回到初始位置。电磁场消失，弹簧使打印针回到初始位置。打打印印的的字字符符和和图图像像是是由由nm个个点点阵阵组组成成的的。西西文文有有57，77，79点阵，汉字有点阵，汉字有1616，2424点阵。点

23、阵。9.4.2 激光激光打印机打印机 工工作作原原理理是是，首首先先对对硒硒鼓鼓表表面面充充电电，充充电电后后硒硒鼓鼓表表面面均均匀匀带带上上-600600v v电电荷荷。激激光光通通过过扫扫描描，在在硒硒鼓鼓上上表表面面形形成成图图像像，硒硒鼓鼓表表面面上上带带有有-600-600v v电荷的部分为黑色，电荷的部分为黑色，-100-100v v电荷的部分为白色。电荷的部分为白色。下下一一步步是是使使旋旋转转的的硒硒鼓鼓吸吸附附上上极极细细颗颗粒粒的的带带有有负负电电荷荷的的感感光光粉粉，黑黑白白激激光光打打印印机机通通常常使使用用炭炭粉粉。带带负负电电荷荷的的炭炭粉粉只只粘粘在在带带有有正正电电荷荷的的硒硒鼓鼓表表面面部部分分，即即黑黑色色部部分分，没没有有正正电电荷荷的的白白色色部部分分不不会会吸吸附附上上炭粉。也就是说，这时的硒鼓变成了图像的正底片。炭粉。也就是说，这时的硒鼓变成了图像的正底片。硒硒鼓鼓继继续续旋旋转转，与与纸纸张张接接触触。纸纸张张后后面面的的高高电电压压的的正正电电荷荷会会把把硒硒鼓鼓上上的的带带负负电电荷荷炭炭粉粉吸吸引引到到纸纸张张上上。最最后后一一步步是是对对纸纸张张加加热热，使使炭粉固定在纸张上。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。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。