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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键盘键盘是计算机的主要输入设备。1.键盘原理键盘有机械式和电容式两种。机械式键盘的电路原理如图，每个键对应一个常断开关，通过CPU扫描按下的键。8.1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第3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。8.1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PS/2接口多媒体键盘无线键盘人体工程学键盘第4页计算机硬件技术基础8.1.2鼠标鼠标是计算机的主要的指点式外设，在Windows操作几乎不可缺少。鼠标有机械式和光学式两种。机械式鼠标：8.1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第5页计算机硬件技术基础光学式鼠标：老式光学鼠标需要带网格的底版(垫)，现在的光学鼠标可以分辨一般桌面的表面反射。两种鼠标比较：机械式成本低，易磨损，精度低；光学式成本高，耐用，精度高。鼠标器接口：串行口、PS/2(鼠标专用接口)、USB及无线接口。目前使用最多的是PS/2接口。8.1输入设备(鼠标)2键鼠标2键3D鼠标带滚轮3键轨迹球光学鼠标3键PCmouse2键3D鼠标无线、带滚轮4键3D鼠标光学、带滚轮第7页计算机硬件技术基础8.1.3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。8.1输入设备(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8页计算机硬件技术基础感光元件是扫描仪的核心部件，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，决定着扫描仪的横向分辨率和色彩深度，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。8.1输入设备(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。是扫描仪的最重要技术指标。最大分辨率：经过软件插值运算的图象分辨率。插值运算第9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8.1输入设备(扫描仪)Acer640A4600X120048BitEpsonGT-10000A3600X2400、24BitEpsonGT-1000A3600X240036BitCanonFB636A4600X120036BitEpson1200/Photo1200X240036Bit3.几款扫描仪第11页计算机硬件技术基础计算机操作(人机对话)平台的发展：过去：电传打字机目前：键盘+鼠标+CRT显示将来：键盘+笔+平板显示，语音输入、投影计算机显示系统由显示适配器(显示卡)和显示器组成。8.2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第12页计算机硬件技术基础8.2显示系统(CRT)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→LCD8.2.1CRT(Cathode-RayTube)显示器1.CRT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。电子束第13页计算机硬件技术基础8.2显示系统(CRT)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。彩色显示器的每一个点都由红、绿、蓝三个点组成。第14页计算机硬件技术基础8.2显示系统(CRT)2.CRT的基本指标尺寸：屏幕对角线长度(英寸)，有14、15、17、19、21英寸等。点距：两个同色光点间的距离(mm)，一般为0.28mm，较高挡产品为0.24~0.21mm。分辨率：每行点数X行数，一般有640X480、800X600、1024X768、1280X1024、1600X1200等，一般满足4:3。带宽：电子束每秒钟扫过的点数。分辨率X刷新频率。一般用于显示特定分辨率下的刷新频率。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。第15页计算机硬件技术基础8.2显示系统(LCD)8.2.2LCD(LiquidCrystalDisplay)显示器LCD是一种新型的平板显示器，屏幕上的每一个点都有独立的发光机制。有黑白多灰度和全彩色两种，彩色LCD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中抵挡掌上电脑。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源彩色阵列。第16页计算机硬件技术基础8.2显示系统(LCD)LCD的主要技术指标①响应时间：LCD屏幕内容的更新速度。文本显示要求响应时间为250~500ms。图形界面要求响应时间为100~200ms。视频显示要求响应时间为30~50ms(有源阵列)。②亮度：一般指LCD背光的亮度。③对比度：全开像素与关像素的亮度比。一般为10:1~400:1④视角：LCD有效观察视线与显示平面法线的夹角。LCD和CRT的比较CRT：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。第17页计算机硬件技术基础8.2显示系统(适配器)8.2.3显示适配器1.显示标准PC机的显示系统的发展过程：字符→图形，单色→彩色，低分辨率→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)41625616M64KMDA:(MonochromeDisplayAdapter)单色显示适配卡HGA:(HerculesGraphicsAdapter)大力神图形卡CGA:(ColorGraphicsAdapter)彩色图形适配器EGA:(EnhancedGraphicsAdapter)增强型图形适配器VGA:(VideoGraphicsArray)视频图形阵列SVGA:(SuperVideoGraphicsArray)超级视频图形阵列XGA:(eXtendedGraphicsAdapter)扩展图形阵列适配卡第18页计算机硬件技术基础8.2显示系统(适配器)2.显示模式显示模式有字符模式和图形模式两种。字符模式：显示单位为字符，将字符的ASCII码及显示属性送显示适配器，适配器将所显示字符的ASCII码转换成字模。图形模式：显示单位为像素。直接将像素的RGB分量或色彩编码送显示缓冲区。●●●●●●●●●●●●●●●●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第19页计算机硬件技术基础8.2显示系统(适配器)3.标准VGA显示模式目前Windows的最低显示标准。640X480，16色。4.PC显示系统的发展目前PC机常用的显示模式主要有：800X60064K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色1024X76864K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色其他高级功能：2D加速：用于窗口更新、图形、2维动画、VCD/DVD播放加速。3D加速：用于3维漫游、虚拟现实加速。视频输入/输出端子：用于连接电视、录象机等视频设备。第20页计算机硬件技术基础8.2显示系统(适配器)5.显示适配器①构成图形控制器：数据逻辑运算时序发生器：产生各部分同步定时CRT控制器：产生行、场扫描信号调色板寄存器：完成色彩查表显示BIOS：固化的显示卡操作程序显示存储器显示BIOS串行发生器调色板寄存器组总线图形控制器数摸转换器CRT控制器RGBVH时序发生器地址数据PCI/AGP并行数据串行数据真色彩数据第21页计算机硬件技术基础8.2显示系统(适配器)显示存储结构显示存储器和显示像素的对应关系。显示存储器的存储结构有位平面结构和线性存储结构两种。位平面结构：用于16色显示模式。线性存储结构：用于256色及64K色。１００１１００１16色位平面结构1000100110001001256色线性存储结构第22页计算机硬件技术基础8.2显示系统(适配器)②总线目前的显示卡几乎全部为PCI和AGP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/s1③VGA接口VGA接口使用DB15连接器，主要信号有RGB视频、水平和垂直同步、显示器标识和地线。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入入出出入第23页计算机硬件技术基础8.3音频设备8.3.1音频设备的发展和用途声卡由CREATIVE(创通)公司于80年代后期研制成功。声卡的主要功能是数字化录音/放音和数字化音乐合成。8.3.2声卡的工作原理1.音频数字化原理101011101011010110111000000011101000111110010011模拟音频信号模拟音频信号音频文件将模拟音频信号转换为数字音频信号：ADC(Analog-to-DigitalConversion)将数字音频信号转换为模拟音频信号：DAC(Analog-to-DigitalConversion)54321-1-2-3-4-5对波形进行抽样对抽样值进行数字化(AD)成为数字化文件磁盘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。第25页计算机硬件技术基础AD数字音频DA声卡输出的波形和原波形的差别：产生失真：由于采样频率不足够高。提高采样频率可减小失真。增加噪声：由于量化等级不足够多。提高数字化位数可以增大信噪比。音频数字化的失真和信噪比第26页计算机硬件技术基础2.音频数字化的主要指标采样频率：11.025~44.1KHz，抽样频率越高，保真度越高。人耳可的听到的最高频率约20KHz。数字化精度：8位/16位。影响量化的信号噪声比。8位量化有较明显的背景噪声。1k2k3k4k5k6k7k能量电话质量：11.025KHz/8bitAM广播质量：22.5KHz/8bitCD质量：44.1KHz/16bitDVD音频：96KHz/24bit8.3音频设备一般保留0~4KHz不影响语音的可懂度。人耳可的听到的最高频率约20KHz。第27页计算机硬件技术基础3.MIDI(MusicalInstrumentDigitalInterface)将各种乐器的音符进行编码，音符的发音利用数字化合成。这样计