第8章(常用外部设备)

第八章常用外部设备•输入设备(键盘、鼠标、扫描仪)•显示系统•音频设备•打印机第2页计算机硬件技术基础8.1.1键盘键盘（Keyboard）是PC最常用也是最主要的输入设备。通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等，使计算机完成不同的运算及控制任务。8.1键盘与鼠标计算机主机键盘接口第3页计算机硬件技术基础8.1键盘与鼠标1.键盘原理由一组排列成阵列的按键开关组成按下一个键，产生一个位置码位置码转换成字符码，送入主机读键过程按键识别（查出按下的是哪一个键）将此键翻译成ASCII码编码键盘与非编码键盘编码键盘法：采用硬件电路确认哪个键按下的方法。非编码键盘法：采用软件确认哪个键按下的方法。它利用简单的硬件和一套专用的键盘编码程序来判断按键的位置，然后由CPU将位置码经查表程序转换成相应的编码信息。消抖方法（按键时产生的机械抖动容易造成误判）：硬件电路，软件硬件：编码键盘，直接得到字符码（ASCII），没有键位冲突软件：非编码键盘，读位置码－查表－字符码，不可避免键位冲突第4页计算机硬件技术基础要点：ROM中存储各个按键的字符码(ASCII)计数器循环计数扫描键盘得到当前按键的位置码按键按下时停止计数，并产生中断请求，CPU读字符码6位计数器时钟发生器ROM/CSCPU3-8译码器8×8键盘3－8译码器/RD地址译码输出延时单稳中断触发器中断请求清0暂停启动编码键盘原理图第5页键盘的分类：按照开关接触方式分为机械式、电容式和薄膜式。机械式键盘按键后，触点接触通电而产生按键信号。电容式键盘，利用电容容量的变化控制键盘的信号；按照键面的键个数不同，可分为84键盘、101键盘、102键盘、104键盘等。104键盘比101键盘多出3个键为WINDOWS中快速调出系统菜单使用；按照键盘的插头样式不同，可分为AT大口键盘和PS/2小口键盘以及USB口的键盘。它们的键开关结构如图所示：薄膜式：机械式：电容式：第6页机械键盘计算机硬件技术基础第7页薄膜式键盘计算机硬件技术基础第8页计算机硬件技术基础键盘的组成键盘的组成，主要由以下几部分组成：1.主键盘区：与英文打字机的键盘类似，可直接键入英文字母和数字。2.数字小键盘区：位于键盘右侧，主要用输入数据。3.功能键区：在键盘第一行，有12个功能键F1-F12。4编辑键区：位于主键盘与数字小键盘的中间，用于光标和编辑操作。第9页计算机硬件技术基础2.键盘接口PC机键盘接口有PC/AT(大口)、PS/2(小口)、USB、红外和无线几种，目前使用最多的是PS/2接口和USB接口。键盘接口31542数据时钟地线电源264135数据地线电源时钟PC/AT接口PS/2接口多媒体键盘无线键盘人体工程学键盘第10页计算机硬件技术基础1.鼠标的简介鼠标是由美国科学家道格拉斯·恩格巴特（D.Engelbart）在1964年发明的。为什么叫做“老鼠”(Mouse)？这是因为它形状与老鼠相似，而且也像老鼠一样拖着一条长长的尾巴，所以，发明者及其同事们在实验室里都把它戏称为‘老鼠’。8.1.2鼠标第11页原始鼠标原理鼠标移动电阻变化电流强弱两个片状圆轮机械变阻器模拟技术，非数字技术反应慢定位精度低磨损严重第12页主体结构由鼠标底部的胶质小球带动X方向滚轴和Y方向滚轴。滚轴末端的译码轮，译码轮附有金属导电片与电刷直接接触。工作过程鼠标的移动带动小球的滚动,再通过摩擦作用使两个滚轴带动译码轮旋转，接触译码轮的电刷随即产生与二维空间位移相关的脉冲信号（电流接通/断开0/1）。机械式鼠标Spring,2007第13页光学机械式——光机鼠标1983年，由罗技公司推出通常所说的机械式鼠标半光学鼠标。内部结构：由光电和机械相结合的鼠标。光机式鼠在机械式鼠标的基础上将磨损最厉害的接触式电刷和译码轮改进成为非接触式的LED光学元件（主要是由一个发光二极管和一个光栅轮），在转动时可以间隔的通过光束来产生脉冲信号。特点：长时间使用后，光标移动缓慢，定位不准；成本低，技术成熟。第14页光电鼠标•采用LED发光二极管，发出的光线照亮鼠标底部，然后将底部表面反射回的光线，经过光学透镜传输到光敏器件中成像。再利用处理芯片分析处理判断鼠标的移动方向和距离，从而实现光标的定位。计算机硬件技术基础第15页光电鼠标——核心部件核心部件发光二极管透镜组件光学引擎控制芯片光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光光第16页光电鼠标——核心部件发光二极管只有一个作用：照明种类红光：早，成熟蓝光透镜组件棱光镜将发光二极管的光线折射到底部透镜(摄像头镜片)收集鼠标底下的反射光第17页光电鼠标——核心部件光学引擎CMOS图像传感器光电转换芯片图像分析DSP计算位移和速度安捷伦S2020DSP芯片，处理速度：6500帧（800dpi图像）第18页其他鼠标轨迹球鼠标工作原理与机械式鼠标相同，内部结构也类似。不同的是轨迹球工作时球在上面，直接用手拨动，而球座固定不动第19页鼠标接口的进化串口梯形9针或24针接口PS/2接口小圆形接口USB接口无线接口红外/射频RF蓝牙第20页鼠标按键的进化单键双键三键双键+滚轮1996年，MicrosoftIntelliMouse上市，率先安装了鼠标滚轮第21页鼠标的性能指标•分辨率（移动精度）：是指鼠标移动一英寸检测出的点数，单位dpi（即每英寸点数）。目前鼠标多为400dpi以上。•采样率：是指操作系统确认鼠标位置的频率，通常PS/2鼠标采样率为60次/S，而USB接口的鼠标采样率为120次/S。•响应速度计算机硬件技术基础第22页计算机硬件技术基础8.2扫描仪图形扫描仪是一种光机电一体化的输入设备，它可以将图文形象转换成可由计算机处理的数字数据。目前使用最普遍的是CCD（电荷耦合元件）阵列组成的电子扫描仪，其主要技术指标有分辨率、扫描幅面，扫描速率。图形扫描仪外观如下。第23页计算机硬件技术基础8.2扫描仪将印刷品的内容以图象方式输入计算机。1.扫描仪的结构原理扫描仪一般由机械传动、光成像和电路三大部分组成。8.2扫描仪机械传动：光源和镜面的纵向平移。光成像：将横向光线反射到光敏器件。电路：由A/D、控制和接口组成。第24页8.2扫描仪计算机硬件技术基础第25页计算机硬件技术基础感光元件是扫描仪的核心部件，决定着扫描仪的横向分辨率和色彩深度。它为一线状（单色或三色）光电转换器件，横向整行光信号经过几次反射后到达感光器件。目前使用的扫描仪大多采用CCD(电耦合器件)，是一种成熟的技术。另一种感光器件是CIS(接触式感光器件)，是一种发展中的感光技术。8.2扫描仪2.扫描仪的性能和指标⑴分辨率(每英寸横向点数X每英寸纵向点数)光学分辨率：扫描仪固有分辨率，横向取决于CCD，纵向取决于机械精度。是重要技术指标。扫描仪的最最大分辨率：经过软件插值运算的图象分辨率。插值运算第26页计算机硬件技术基础一般光学分辨率有300X600dpi(家用普及)、600X1200dpi(商用中挡)和2400X2400dpi(专业高档)几种。⑵色彩深度/灰度扫描仪有彩色和黑白两种，彩色扫描仪可扫描黑白图象。彩色深度（灰度）：扫描彩色（黑白）图象时每个像素所占用的位数。一般彩色扫描仪有24位、30位、36位和48位几种，黑白扫描仪多为8位(256级灰度)。⑶扫描仪接口一般有并行口、USB和SCSI接口。⑷扫描幅面：有A4和A3两种，A3幅面较贵。⑸其他性能：如透射稿扫描、底片扫描、实物扫描等8.2扫描仪Acer640A4600X120048BitEpsonGT-10000A3600X2400、24Bit三维扫描仪条码扫描仪3.几款扫描仪第28页计算机硬件技术基础8.3触摸屏8.3.1触摸屏原理用途：多媒体信息查询特点：直接、方便、快捷、直观、生动实例：1)商场导购系统2)火车站信息查询系统工作原理：一种定位设备，通过一定的物理手段，使用户触摸触摸屏时，所摸的位置（以坐标形式）被控制器检测到，并通过串口或其他接口送到CPU，从而确定用户所输入的信息第29页计算机硬件技术基础8.3触摸屏系统组成：触摸屏控制卡+触摸检测装置触摸屏控制卡：从触点检测装置上接收触摸信息，将其转化为触点坐标，送给主机，同时可接收主机发来的命令并执行触摸检测装置:检测用户的触摸位置，并将信息传递给触摸屏控制卡。常用介质：电阻式、电容式、红外式、表面声波式第30页电阻式触摸屏电阻触摸屏原理，电阻压力触摸屏的屏幕表面有两层导电层，中间用隔离点隔开，当人体触摸时，导电层接触，影响电流的重新分配而产生反应。电阻式：两层膜之间有网格状触点阵列，膜的压力会造成电阻变化，从而定位压点位置。计算机硬件技术基础第31页电容技术触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。当手指触摸在金属层上时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。电容式：屏上有一层金属膜，触摸金属膜会使电流发生变化，从而定位压点位置电容触摸屏第32页计算机硬件技术基础8.3触摸屏8.3.3红外触摸屏构造：屏幕周围放置了红外发射管和接收管，形成红外线阵列，不透光的触摸头都可充当触针。1.红外触摸屏种类内置式，外挂式2.红外触摸屏的特点：缺点：框架污染引起假触摸，光照变化较大会误判优点：安装容易，对硬件设施要求低，不需驱动，分辨率高，屏幕清晰第33页构造：屏幕周围放置了红外发射管和接收管，形成红外线阵列，不透光的触摸头都可充当触针。红外式触摸屏工作原理：以红外线检测技术为基础的传感设备，红外线管以扫描方式工作，手指触摸屏幕时，某些红外线被阻断计算机硬件技术基础红外触摸屏第34页表面声波触摸屏计算机硬件技术基础表面声波为超声波的一种，在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层可以做到定向传播。表面声波触摸屏的触摸屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。当手指或其它能够吸收或阻挡声波能量的物体触摸屏幕时，途经手指部位的声波能量被部分吸收，反应在接收波形发生变化，从而确定位置。第35页常用触摸屏特性比较表计算机硬件技术基础类别红外电容四线电阻五线电阻表面声波清晰度一般一般较好很好分辨率100*1004096*40964096*40964096*40964096*4096反光性较严重有较少很少透光率85%60%左右75%92%漂移有有有有材质塑料框架或透光外壳多层玻璃或塑料复合膜多层玻璃或塑料复合膜多层玻璃或塑料复合膜纯玻璃防刮擦一般主要缺陷较好，怕锐器非常好反应速度50-300ms15-24ms10-20ms10ms10ms寿命太多传感器损坏概率2千万次5百万次以上3千5百万次5千万次第36页计算机硬件技术基础计算机显示系统：由显示适配器(显示卡)和显示器组成。8.4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投影显示适配器：字符→低分辨率图形→高分辨率图形显示器：单色CRT→彩色CRT→LCD第37页8.4.1CRT显示器计算机硬件技术基础电子束CRT(Cathode-RayTube)原理：电子束经过聚焦和加速后在偏转控制下轰击到涂有荧光粉的屏面，使被轰击点发光。颜色：因荧光粉成分不同而异，亮度：和电子束强度有关，坐标：受场(纵向)、行(横向)偏转电流控制。第38页计算机硬件技术基础8.4.1CRT显示器由显示适配器送到显示器的信号主要有垂直同步(V)、水平同步(H)和三基色信号(R、G、B)。视频放大水平扫描垂直扫描RGBHV彩色成像：三基色原理——任何颜色都可以由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种基本颜色按一定比例混合而成。彩色显示器的每