第5章 微型计算机的输入设备

第5章微型计算机的输入设备5.1键盘以及鼠标的相关知识5.2手写设备5.3扫描仪5.4摄像头5.5数码相机和数码摄像机第5章微型计算机的输入设备微型计算机的输入设备有键盘、鼠标、手写输入设备、扫描仪、语音输入设备，摄像头、数码摄像机、数码相机等目前也成为了计算机应用的重要输入设备。计算机的输入设备实现人与计算机的交流，如果没有他们，计算机对广大没有专业知识的的普通使用者来说是根本无法使用的，所以计算机的输入设备在计算机的使用中起着十分重要的作用。5.1键盘以及鼠标的相关知识5.1.1键盘.键盘的分类随着发展，键盘从早期的83键(图5-1)逐步发展为现在的101键，104(图5-2)/107键、多媒体键盘等。83键键盘主要用在笔记本电脑上以及比较早期的台式机上，101键键盘在DOS时代非常盛行，随着后来Windows95的流行，微软为了使用户更加快捷方便地使用Windows给键盘定义了几个新的键位，这样键盘也就升级为104键，加上“开/机”、“休眠”、“唤醒”成为107键盘，这种键盘也是目前DIY市场上的主流，多媒体键盘一般用在品牌机领域，很多品牌机厂商为了方便家庭用户使用电脑，如上网、文字处理、收发邮件、媒体播放、系统恢复等，在键盘上设定了许多快捷键，使电脑更为人性化，但这类键盘上一般是要安装了驱动程序后，多媒体键才有作用，否则和普通键盘的使用效果是一样的。第5章微型计算机的输入设备图5-1图5-2按照厂商设计的合理度，可分为传统键盘，人体工程学键盘(图5-3)，和人体工程分体键盘，传统键盘一般长时间使用会造成使用者感到疲劳，容易造成局部部位伤害。第5章微型计算机的输入设备图5-3人体工程学键盘的手托设计以及键位反向倾斜设计等都是经过人体工程学专家的严格论证。在使用这样的键盘时，操作者不必缩紧键盘，夹紧手臂，完全可以放松自如的工作。采用最新设计的人体工程学分体键盘是在水平方向上将字母键分为“八”字形的两个按键区域（如图5-3右），分体角度是按照使用者手掌平伸时自然放在键盘上所形成的角度来制定的，这样在竖直方向上也分成“八”字，避免了使用者手腕反复翻转带来的疲劳，并保证了关节不受损伤，另外通过手托设计承担起手的重量，可有效减轻肩、臂、腕的负担，能有效消除长时间使用时产生的疲劳感。第5章微型计算机的输入设备随着技术发展，无线键盘近年来逐渐兴起，使操作者不再受线缆的限制，使用更方便自由（如图5-4）。图5-4DELLRT7D40无线键盘第5章微型计算机的输入设备分类键盘与计算机的接口有几种类型，有早期的AT接口键盘到目前较多使用的PS/2接口键盘、USB接口键盘、还有使用方便的无线键盘等。AT接口较大，开始时出现在IBM的AT/XT微型计算机上，PS/2接口较小，这两种接口与计算机的连接接口位置均在靠主板一侧。USB接口键盘在使用时应在计算机的BIOS设置中打开USB键盘启用功能，否则有可能键盘无法使用。键盘的接口颜色通常为紫色。键盘从其内部结构上可以分为机械式键盘和电容式键盘两大类。机械式键盘的按键为触点式，每个按键犹如是一个个开关按钮，其特点是按击时声响大，手感较差，且容易损坏，目前已基本淘汰。电容式键盘目前应用非常广泛，其特点是采用无触点的电容式开关，通过按击引起按键下电容两电极的间距变化引起电容容量变化来控制导通，其特点是按键封闭，击键声响小，手感佳，使用稳定且寿命长。第5章微型计算机的输入设备2.键盘的基本工作原理键盘是在键盘的控制电路下工作的，控制电路对键盘的每个按键进行实时监控，当某个按键被击打时，则相应的控制电路产生对应的编码信息，并被送入计算机的接口电路。对某些带有特殊功能的多功能键盘的按键，则常常需通过相应的软件进行处理后，再由计算机识别并进行处理。3.键盘的品牌及选用键盘的品牌非常多，目前市场上占有率较多的有罗技、明基、微软、双飞燕、多彩等。在价格方面，传统键盘价格最为便宜，一般为20到100元之间，人体工程学键盘要比较贵一点，一般价格在100到200之间，人体工程学分体键盘最为昂贵，一般在200以上。在选用键盘时，切记不要太贪质次价廉的。因为使用电脑时刻与键盘在作亲密接触，选择键盘一定要挑击打按键弹性好，速度快的，确保输入快速准；挑选时可看其外观是否光滑、流畅无毛刺；颜色应与显示器、电脑桌及周围环境的搭配相协调；价格在100元左右的名牌键盘质量好，性能稳定，寿命长，是最值得关注的。第5章微型计算机的输入设备5.1.2鼠标鼠标最早诞生于美国加州斯坦福研究中心，因为造型和老鼠有点相似，又在电脑中起着定位作用，所以我们叫它鼠标，在早期的DOS时代，鼠标只是作为附属的输入设备，但是随着Windows的普及，鼠标的使用频率已经开始超过键盘。1.鼠标的工作原理鼠标从工作原理上可分为机械式和光学式(图5-5)。机械式鼠标由橡胶球带动滚轴转动来定位，它的造价低廉，但缺点是定位精度不高，最好的机械鼠标定位精度也只有150次/秒。要经常维护，因为橡胶球在与鼠标垫或桌面摩擦时会将灰尘带入鼠标内部，使滚轴沾染污物而造成转动产生误差，长时间使用会使鼠标精度下降，严重的甚至会使鼠标损坏。光学式鼠标的工作原理是利用一个小棱镜和一个透镜来完成定位的，早期的光学鼠标需要使用专用的鼠标垫来配合鼠标进行定位，目前主流的光电鼠标是通过发光二极管发出的红光照射到桌面上，并通过桌面不同颜色或凹凸点的反射来判断鼠标的移动，克服了以前光学鼠标必须与反射板搭配使用的麻烦。其采样频率可达到1500次/秒，是机械鼠标的10倍。因此光学鼠标具有定位快速且精确的特点。第5章微型计算机的输入设备图5-5图5-6最早的鼠标只有两个键，后来发展到三键(图5-6)，但中间的中键实在是很少用到，于是厂商将中键改为了滚轮，现在主流的鼠标一般都有两个键，中间一个滚轮，很多有实力的厂商为自己品牌的鼠标开发了专用驱动，使用户能够自定义鼠标键位的功能。第5章微型计算机的输入设备2.鼠标的接口鼠标接口有早期的COM形式接口、PS/2接口(图5-7)，还有近年来广泛使用的USB接口、红外接口、蓝牙接口等形式，前面三种接口为有线接口，后面两种为无线接口，有线接口鼠标不需要额外的使用电源，而无线鼠标(图5-8)因为要接收、发射信号与主机的信号接受器，所以需要使用电池。而价格，无线鼠标也相对于有线鼠标来说要高许多。其中PS/2接口鼠标头的颜色为绿色，与主板连接的位置在键盘接口上面。图5-7图5-8第5章微型计算机的输入设备3.鼠标的品牌及选用鼠标的品牌也非常多，目前市场上占有率较多的有罗技、明基、微软、双飞燕、SONY、IBM等。在选用鼠标时，切记不要太贪质次价廉的。因为使用电脑时刻与鼠标在作亲密接触，机械鼠标价格低，缺点是对环境要求高；光电鼠标价定位精确，速度快，但价格相对高。5.2手写设备5.2.1手写输入设备手写输入是一种直接向电脑输入汉字，并通过专用的汉字识别软件将其转换为文本的外设产品，手写设备一般分为手写板和手写笔(图5-9)。图5-9第5章微型计算机的输入设备手写输入设备手写输入是一种直接向电脑输入汉字，并通过专用的汉字识别软件将其转换为文本的外设产品，手写设备一般分为手写板和手写笔。手写笔和手写板的连接方式通常可分为有线和无线两种，其中无线笔的安全性和稳定性都较强，携带也比较方便，只是售价偏高。一般手写笔的接口为USB或者串口，另有一些高端设备则采用无线连接技术，但这类设备的价格比较昂贵。使用串口的手写设备因为供电问题，要电源连接到PS/2端口来给手写设备供电，而采用USB接口的手写设备则无需这一步，因为USB的供电电流大大高于串口，而且安装简单，快捷。目前市场上主流的手写设备基本都是基于USB端口的。手写设备还有个识别率的问题，因为每个人的笔迹都不相同，因此，手写设备的识别率也是个比较麻烦的问题，不过目前市场上的手写设备都能够自动适应不同的笔迹来提高手写设备的识别率，因此用户完全可以不必为识别率的问题担心，也许一开始手写设备的识别率并不高，但随着用户使用的次数，它的手写识别率会逐渐提高。目前手写系统的主要品牌有汉王、紫光、蒙恬、爱国者等。第5章微型计算机的输入设备5.3扫描仪5.3.1扫描仪的类型随着计算机的应用进入办公领域，需要将各种纸质的图像、文字、表格输入到计算机，进行存贮与处理。扫描仪是结合了光，机，电一体化的高科技产品，它能通过扫描将照片、文件、报刊、发票、等文稿输入计算机进行处理。扫描仪按类型可分为平板式扫描仪(图5-10)，手持式扫描仪和滚筒式扫描仪(图5-11)。平板式扫描仪是目前最常见的一种扫描仪，由于其所使用的技术已经非常成熟，所以使用得最为广泛。手持式扫描仪则是一种便携式扫描仪，其在扫描精度和扫描幅面上都有一定的局限性，而滚筒式扫描仪则属于专业扫描设备，虽具有极高的扫描精度，但其造价相当的高昂，只有在少数单位使用。因此目前人们所指的扫描仪一般均指平板式扫描仪。第5章微型计算机的输入设备图5-10图5-115.3.2平板式扫描仪的结构平板式扫描仪的内部结构比较简单，主要是由外壳，扫描头，冷阴极灯管，机械转动机构以及主控制电路组成，其中最为重要的是扫描头了，扫描头的外观是一个黑色的盒子，里面主要是由反光镜，镜头和CCD组成。第5章微型计算机的输入设备平板式扫描仪的结构1.反光镜组件反光镜组件的作用是将灯管扫描原稿的光经过折射后送入镜头。反光镜的外形呈条形状，普通的扫描仪一般设计三个反光镜，比较高档的扫描仪一般设计有四个。2.冷阴极灯管由于CCD扫描仪是通过读取反射或透射的光线来获取信息的，此CCD扫描仪光源品质对于成像质量来说也尤为重要。目前的CCD扫描仪基本都是通过冷阴极灯管(图5-12)来为扫描仪提供光源的，这种冷阴极灯管很细，而且灯管两端只有电极没有灯丝，具有发光均匀，亮度高，能耗低等优点。图5-123.镜头镜头是决定成像质量的重要因素之一。目前中低档的扫描仪采用的多是单定焦，这种镜头的缺点就是比较容易产生影像边缘变形和色彩失真，而高档的扫描仪则采用了多组镜头对不同区域的影像进行取样，从而有效的避免了影像边缘的变形以及色彩的失真，提高了成像质量，这也是高档扫描仪比普通扫描仪成像质量高的一个重要原因。第5章微型计算机的输入设备4.机械传动机构机械传动机构部分的结构比较简单，主要是由进步电机，齿轮导轨和皮带组成的，其左右是带动扫描头沿着扫描仪纵向移动。由于机械传动机构中步进电机的步进精度决定了扫描仪的纵向扫描的精度，即纵向分辨率的精度，所以高精度的机械传动机构也是保证扫描仪精度的一个条件。5.控制电路板控制电路板的体积很小，上面设计有主芯片，BIOS芯片（高档产品有），Cache芯片以及电阻，电容等部件。主芯片的作用非常重要，其负责着对外围的元件实行电源控制以及数字模拟信号的转换工作。BIOS芯片则是主要负责扫描仪启动时自检，而Cache芯片则是用来暂存影像数据的。同时主控制电路板上还设计了各种输出端口。6.CCDCCD是ChargeCoupledDevice即电荷耦合器件的简称。和摄像头一样CCD也是扫描仪的关键部位，但与摄像头不同的是扫描仪使用的是呈一条直线排列的“线阵”CCD，因此只能接受一条直线上的影像数据（摄像头使用的是面阵CCD），其作用就是将通过透镜的光信号转换成一定比例的模拟电荷输出。由于模拟电荷量的数量多少和它所得到的反射光强弱成正比，所以CCD的档次直接决定了扫描仪的光学分辨率的高低。第5章微型计算机的输入设备5.3.3扫描仪的接口扫描仪接口类型(图5-13)，早期的产品主要有并口和SCSI两种，随着电脑速度的不断提升，又相继出现了USB和1394两种新型接口，并口、USB是家用产品的最常用的接口，由于并口的传输速度较慢所以现在已很少有人使用了，而USB接口具有传输速度快支持热插拔等特点，现在在民用级别的扫描仪中已被广泛使用。SCSI具有数据传输快、占用CPU资源少等优点，因此只有专业高档扫描仪才设计有这种接口，但使用SCSI扫描