第七章 外設(shè)設(shè)備

1、1第七章第七章 常用外部設(shè)備常用外部設(shè)備n 輸入設(shè)備輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標、掃描儀鍵盤、鼠標、掃描儀)n 顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)n 音頻設(shè)備音頻設(shè)備n 打印機打印機27.1.1 7.1.1 鍵盤鍵盤 鍵盤是計算機鍵盤是計算機的主要輸入設(shè)備。的主要輸入設(shè)備。1.1.鍵盤原理鍵盤原理 鍵盤有機械式和鍵盤有機械式和電容式兩種。電容式兩種。 機械式鍵盤的電機械式鍵盤的電路原理如圖，每個路原理如圖，每個鍵對應一個常斷開鍵對應一個常斷開關(guān)，通過關(guān)，通過CPUCPU掃描掃描按下的鍵。按下的鍵。7.1 輸入設(shè)備 (鍵盤)并行輸出端口輸入CPU鍵盤接口計算機 主機 鍵盤接口32. 鍵盤接口鍵盤接口 PC機鍵盤接口有機鍵

2、盤接口有PC/AT(大口大口)、PS/2(小口小口)、USB、紅外和無線幾、紅外和無線幾種，目前使用最多的是種，目前使用最多的是PS/2接口。接口。7.1輸入設(shè)備 (鍵盤)31542數(shù)據(jù)時鐘地線電源264135數(shù)據(jù)地線電源時鐘PC/AT接口接口PS/2接口接口多媒體鍵盤多媒體鍵盤無線鍵盤無線鍵盤人體工程學鍵盤人體工程學鍵盤47.1.2 鼠標鼠標 鼠標是計算機的主要的指點式外設(shè)，在鼠標是計算機的主要的指點式外設(shè)，在Windows操作幾乎不可缺操作幾乎不可缺少。鼠標有少。鼠標有機械式機械式和和光學式光學式兩種。兩種。 機械式鼠標：機械式鼠標：7.1輸入設(shè)備 (鼠標)Y 輸出的光“遮斷”輪X 軸滾輪

3、Y 軸滾輪光源光監(jiān)測器X 輸出的光“遮斷”輪光源光監(jiān)測器滾球5光學式鼠標：光學式鼠標： 老式光學鼠標需要帶網(wǎng)格的底老式光學鼠標需要帶網(wǎng)格的底版版(墊墊)，現(xiàn)在的光學鼠標可以分辨，現(xiàn)在的光學鼠標可以分辨一般桌面的表面反射。一般桌面的表面反射。兩種鼠標比較：兩種鼠標比較： 機械式成本低，易磨損，精度低；機械式成本低，易磨損，精度低；光學式成本高，耐用，精度高。光學式成本高，耐用，精度高。n鼠標器接口：鼠標器接口： 串行口、串行口、PS/2(鼠標專用接口鼠標專用接口)、USB及無線接口。目前使用最多的及無線接口。目前使用最多的是是PS/2接口。接口。7.1輸入設(shè)備 (鼠標)2鍵鼠標2鍵3D鼠標帶滾輪

4、3鍵軌跡球光學鼠標3鍵 PC mouse2鍵3D鼠標無線、帶滾輪4鍵3D鼠標光學、帶滾輪77.1.3 掃描儀掃描儀 將印刷品的內(nèi)容以圖象方式輸入計將印刷品的內(nèi)容以圖象方式輸入計算機。算機。1. 掃描儀的結(jié)構(gòu)原理掃描儀的結(jié)構(gòu)原理 掃描儀一般由機械傳動、光成像和掃描儀一般由機械傳動、光成像和電路三大部分組成。電路三大部分組成。7.1輸入設(shè)備 (掃描儀)n機械傳動機械傳動：光源和鏡面的縱光源和鏡面的縱向平移。向平移。n光成像光成像：將橫向光線反射到將橫向光線反射到光敏器件。光敏器件。n電路電路：由：由A/D、控制和接口、控制和接口組成。組成。8 感光元件是掃描儀的核心部件，它為一線狀感光元件是掃描儀

5、的核心部件，它為一線狀(單色或三色單色或三色)光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換器件，橫向整行光信號經(jīng)過幾次反射后到達感光器件，決定著掃描儀器件，橫向整行光信號經(jīng)過幾次反射后到達感光器件，決定著掃描儀的橫向分辨率和色彩深度，目前使用的掃描儀大多采用的橫向分辨率和色彩深度，目前使用的掃描儀大多采用CCD(電耦合器電耦合器件件)，是一種成熟的技術(shù)。另一種感光器件是，是一種成熟的技術(shù)。另一種感光器件是CIS(接觸式感光器件接觸式感光器件)，是，是一種發(fā)展中的感光技術(shù)。一種發(fā)展中的感光技術(shù)。7.1輸入設(shè)備 (掃描儀)2.2.掃描儀的性能和指標掃描儀的性能和指標 分辨率分辨率( (每英寸橫向點數(shù)每英寸橫向點數(shù)X X每英寸

6、縱向點數(shù)每英寸縱向點數(shù)) )光學分辨率光學分辨率：掃描儀固有分辨率，橫向取決于掃描儀固有分辨率，橫向取決于CCDCCD，縱向取決于機械精度。是掃描儀的最重要技術(shù)指縱向取決于機械精度。是掃描儀的最重要技術(shù)指標。標。最大分辨率最大分辨率：經(jīng)過軟件插值運算的圖象分辨率。經(jīng)過軟件插值運算的圖象分辨率。插值運算9 一般光學分辨率有一般光學分辨率有300X600dpi(300X600dpi(家用普及家用普及) )、600X1200 dpi (600X1200 dpi (商用中擋商用中擋) )和和2400X2400dpi(2400X2400dpi(專業(yè)高檔專業(yè)高檔) )幾種。幾種。 色彩深度色彩深度/ /灰

7、度灰度 掃描儀有掃描儀有彩色和黑白彩色和黑白兩種，彩色掃描儀可掃描黑白圖象。兩種，彩色掃描儀可掃描黑白圖象。 彩色深度彩色深度( (灰度灰度) )：掃描彩色掃描彩色( (黑白黑白) )圖象時每個像素所占用的位數(shù)。圖象時每個像素所占用的位數(shù)。 一般彩色掃描儀有一般彩色掃描儀有2424位、位、3030位、位、3636位和位和4848位幾種，黑白掃描儀多為位幾種，黑白掃描儀多為8 8位位(256(256級灰度級灰度) )。 掃描儀接口掃描儀接口 一般有并行口、一般有并行口、USBUSB和和SCSISCSI接口。接口。 掃描幅面有掃描幅面有A4A4和和A3A3兩種，兩種，A3A3幅面較貴。幅面較貴。

8、其他性能如透射稿掃描、底片掃描、實物掃描等其他性能如透射稿掃描、底片掃描、實物掃描等7.1 輸入設(shè)備(掃描儀)Acer 640 A4 600X1200 48BitEpson GT-10000 A3600X2400、24BitEpson GT-1000 A3600X2400 36BitCanon FB636 A4600X1200 36BitEpson 1200/Photo1200X2400 36Bit3. 幾款掃描儀幾款掃描儀11計算機操作計算機操作( (人機對話人機對話) )平臺的發(fā)展：平臺的發(fā)展： 過去：電傳打字機，鍵盤過去：電傳打字機，鍵盤+ +鼠標鼠標+CRT+CRT顯示顯示 目前：鍵盤

9、目前：鍵盤+ +筆筆+ +平板顯示，語音輸入、投影平板顯示，語音輸入、投影 將來：？將來：？計算機顯示系統(tǒng)由顯示適配器計算機顯示系統(tǒng)由顯示適配器( (顯示卡顯示卡) )和顯示器組成。和顯示器組成。 7.2 顯示系統(tǒng)計算機主機系統(tǒng)總線顯示適配器顯示接口顯示器ISAEISAVESAPCIAGPMDA(字符)HGA(圖形)CGA(圖形)EGA(圖形)VGA(圖形)SVGA(圖形)XGA(圖形)CRTLCD投影單色多灰度彩色127.2 顯示系統(tǒng)(CRT)顯示適配器：字符顯示適配器：字符 低分辨率圖形低分辨率圖形高分辨率圖形高分辨率圖形顯示器發(fā)展：單色顯示器發(fā)展：單色CRT彩色彩色CRT LCD7.2.

10、1 CRT(Cathode-Ray Tube)顯示器顯示器1. CRT原理原理 電子束電子束經(jīng)過聚焦和加速后在偏轉(zhuǎn)控經(jīng)過聚焦和加速后在偏轉(zhuǎn)控制下轟擊到涂有熒光粉的屏面，使被制下轟擊到涂有熒光粉的屏面，使被轟擊點發(fā)光。轟擊點發(fā)光。 顏色顏色：因熒光粉成分不同而異，因熒光粉成分不同而異，亮亮度度：和電子束強度有關(guān)，：和電子束強度有關(guān)，坐標坐標：受場受場(縱向縱向)、行、行(橫向橫向)偏轉(zhuǎn)電流控制。偏轉(zhuǎn)電流控制。電子束137.2 顯示系統(tǒng)(CRT)掃描掃描：當固定在顯象管頸上的水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈有電流通過時，會當固定在顯象管頸上的水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈有電流通過時，會在電子束通道上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，改變電子

11、束的運動方向。在電子束通道上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場，改變電子束的運動方向。垂直周期正向反向水平周期正向反向147.2 顯示系統(tǒng)(CRT) 由顯示適配器送到由顯示適配器送到顯示器的信號主要有顯示器的信號主要有垂直同步垂直同步(V)、水平同、水平同步步(H)和三基色信號和三基色信號(R, G,B)。視頻放大水平掃描垂直掃描RGBHV彩色成像彩色成像：三基色原理三基色原理任何顏色都可任何顏色都可以由紅以由紅(R)、綠、綠(G)、藍、藍(B)三種基本顏色按三種基本顏色按一定比例混合而成。一定比例混合而成。 彩色顯示器的每一個點都由紅、綠、藍三彩色顯示器的每一個點都由紅、綠、藍三個點組成。個點組成。157.2顯示

12、系統(tǒng)(CRT)2. CRT2. CRT的基本指標的基本指標尺寸：尺寸：屏幕對角線長度屏幕對角線長度( (英寸英寸) )，有，有1414、1515、1717、1919、2121英寸等。英寸等。點距：點距：兩個同色光點間的距離兩個同色光點間的距離(mm)(mm)，一般為，一般為0.28mm0.28mm，較高擋產(chǎn)品為，較高擋產(chǎn)品為0.24 0.21mm0.24 0.21mm。分辨率：分辨率：每行點數(shù)每行點數(shù)X X行數(shù)，一般有行數(shù)，一般有640X480640X480、800X600800X600、1024X7681024X768、1280X10241280X1024、1600X12001600X120

13、0等，一般滿足等，一般滿足4:34:3。帶寬：帶寬：電子束每秒鐘掃過的點數(shù)。電子束每秒鐘掃過的點數(shù)。分辨率分辨率X X刷新頻率刷新頻率。一般用于顯。一般用于顯示特定分辨率下的刷新頻率。示特定分辨率下的刷新頻率。其他：其他：固定頻率與自動跟蹤、線性調(diào)整與數(shù)字控制、直角平面等。固定頻率與自動跟蹤、線性調(diào)整與數(shù)字控制、直角平面等。167.2 顯示系統(tǒng)(LCD)7.2.2 LCD(Liquid Crystal Display)顯示器顯示器 LCD LCD是一種新型的平板顯示器，屏幕是一種新型的平板顯示器，屏幕上的每一個點都有獨立的發(fā)光機制。上的每一個點都有獨立的發(fā)光機制。 有黑白多灰度和全彩色兩種，彩

14、色有黑白多灰度和全彩色兩種，彩色LCDLCD有無源陣列和有源陣列兩種。有無源陣列和有源陣列兩種。 黑白多灰度一般用于抵擋筆記本和黑白多灰度一般用于抵擋筆記本和中抵擋掌上電腦。中抵擋掌上電腦。 無源彩色陣列的成本低于有源彩色無源彩色陣列的成本低于有源彩色陣列，但顯示的亮度和響應速度不及有陣列，但顯示的亮度和響應速度不及有源彩色陣列。源彩色陣列。177.2 顯示系統(tǒng)(LCD)LCD的主要技術(shù)指標的主要技術(shù)指標： 響應時間：響應時間：LCD屏幕內(nèi)容的更新速度。屏幕內(nèi)容的更新速度。 文本顯示要求響應時間為文本顯示要求響應時間為250500ms。 圖形界面圖形界面要求響應時間為要求響應時間為100200

15、ms。 視頻顯示視頻顯示要求響應時間為要求響應時間為3050ms(有源陣列有源陣列)。 亮度：一般指亮度：一般指LCD背光的亮度。背光的亮度。 對比度：全開像素與關(guān)像素的亮度比。對比度：全開像素與關(guān)像素的亮度比。 一般為一般為10:1400:1 視角：視角：LCD有效觀察視線與顯示平面法線的夾角。有效觀察視線與顯示平面法線的夾角。LCD和和CRT的比較：的比較：CRT：技術(shù)成熟，成本低，顯示效果好，耗電大，體積大。：技術(shù)成熟，成本低，顯示效果好，耗電大，體積大。LCD：體積小，耗電少，顯示效果稍差，成本高。：體積小，耗電少，顯示效果稍差，成本高。187.2 顯示系統(tǒng)(適配器)7.2.3 7.2

16、.3 顯示適配器顯示適配器1 1. .顯示標準顯示標準 PCPC機的顯示系統(tǒng)的發(fā)展過程：機的顯示系統(tǒng)的發(fā)展過程：字符字符圖形，單色圖形，單色彩色，低分彩色，低分辨率辨率高分辨率。高分辨率。MDAHGACGAEGAVGASVGAXGA標準顯示模式字符字符/圖形字符/圖形字符/圖形字符/圖形字符/圖形字符/圖形最高分辨率720X350720X350640X200640X350640X4801600X12001024X768最大色彩數(shù)2(單色)2(單色)41625616M64KlMDA:(Monochrome Display Adapter)單色顯示適配卡lHGA:(Hercules Graphic

17、s Adapter)大力神圖形卡lCGA:(Color Graphics Adapter)彩色圖形適配器lEGA:(Enhanced Graphics Adapter)增強型圖形適配器lVGA:(Video Graphics Array)視頻圖形陣列l(wèi)SVGA:(Super Video Graphics Array)超級視頻圖形陣列l(wèi)XGA:(eXtended Graphics Adapter)擴展圖形陣列適配卡197.2顯示系統(tǒng)(適配器)2. 顯示模式顯示模式 顯示模式有字符模式和顯示模式有字符模式和圖形模式兩種。圖形模式兩種。字符模式：字符模式：顯示單位為字顯示單位為字符，將字符的符，將字

18、符的ASCII碼及顯碼及顯示屬性示屬性送顯示適配器，適送顯示適配器，適配器將所顯示字符的配器將所顯示字符的ASCII碼轉(zhuǎn)換成字模。碼轉(zhuǎn)換成字模。圖形模式：圖形模式：顯示單位為像顯示單位為像素。直接將像素的素。直接將像素的RGB分分量或色彩編碼量或色彩編碼送顯示緩沖送顯示緩沖區(qū)。區(qū)。 顯示緩沖區(qū)A固化字模庫ASCII碼顯示緩沖區(qū)像素數(shù)據(jù)調(diào)色板寄存器組207.2顯示系統(tǒng)(適配器)3 3. .標準標準VGAVGA顯示模式顯示模式 目前目前WindowsWindows的最低顯示標準。的最低顯示標準。640640X480X480，1616色。色。4.PC4.PC顯示系統(tǒng)的發(fā)展顯示系統(tǒng)的發(fā)展 目前目前PC

19、PC機常用的顯示模式主要有：機常用的顯示模式主要有：800800X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色色10241024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G (32Bits)X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G (32Bits) 其他高級功能：其他高級功能： 2 2D D加速：用于窗口更新、圖形、加速：用于窗口更新、圖形、2 2維動畫、維動畫、VCD/DVDVCD/DVD播放加速。播放加速。 3 3D D加速：用于加速：用于

20、3 3維漫游、虛擬現(xiàn)實加速。維漫游、虛擬現(xiàn)實加速。 視頻輸入視頻輸入/ /輸出端子：用于連接電視、錄象機等視頻設(shè)備。輸出端子：用于連接電視、錄象機等視頻設(shè)備。217.2顯示系統(tǒng)(適配器)5. 顯示適配器 構(gòu)成構(gòu)成圖形控制器：數(shù)據(jù)邏輯運算圖形控制器：數(shù)據(jù)邏輯運算時序發(fā)生器：產(chǎn)生各部分同步定時時序發(fā)生器：產(chǎn)生各部分同步定時CRT控制器：產(chǎn)生行、場掃描信號控制器：產(chǎn)生行、場掃描信號調(diào)色板寄存器：完成色彩查表調(diào)色板寄存器：完成色彩查表顯示顯示BIOS：固化的顯示卡操作程序：固化的顯示卡操作程序顯示顯示存儲器存儲器顯示顯示BIOS串行串行發(fā)生器發(fā)生器調(diào)色板調(diào)色板寄存器組寄存器組總總線線圖形圖形控制器控制

21、器數(shù)摸數(shù)摸轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器CRT控制器控制器RGBVH時序發(fā)生器時序發(fā)生器地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)PCI / AGP并行數(shù)據(jù)并行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)真色彩數(shù)據(jù)真色彩數(shù)據(jù)227.2顯示系統(tǒng)(適配器)顯示存儲結(jié)構(gòu)顯示存儲結(jié)構(gòu) 顯示存儲器和顯示像顯示存儲器和顯示像素的對應關(guān)系。素的對應關(guān)系。 顯示存儲器的存儲結(jié)顯示存儲器的存儲結(jié)構(gòu)有位平面結(jié)構(gòu)和線性構(gòu)有位平面結(jié)構(gòu)和線性存儲結(jié)構(gòu)兩種。存儲結(jié)構(gòu)兩種。位平面結(jié)構(gòu)：位平面結(jié)構(gòu)：用于用于 16色色顯示模式。顯示模式。線性存儲結(jié)構(gòu)：線性存儲結(jié)構(gòu)：用于用于256色及色及64K色。色。16色位平面結(jié)構(gòu)1000100110001001256色線性存儲結(jié)構(gòu)237.2顯示系統(tǒng)(適配器

22、) 總線總線 目前的顯示卡幾乎全部為目前的顯示卡幾乎全部為PCIPCI和和AGPAGP總線?？偩€。傳輸方式數(shù)據(jù)位寬總線時鐘最高速度擴展槽數(shù)PCI同步32位33MHz133MB/s5AGP同步32位66MHz533MB/s1 VGAVGA接口接口 VGAVGA接口使用接口使用DB15DB15連接器，主要信號連接器，主要信號有有RGBRGB視頻、水平和垂直同步、顯示器標視頻、水平和垂直同步、顯示器標識和地線。識和地線。12345紅視頻綠視頻藍視頻顯示器標識2數(shù)字地出出出入678910紅模擬地綠模擬地藍模擬地同步地1112131415顯示器標識0顯示器標識1水平同步垂直同步顯示器標識3入入出出入24

23、7.3音頻設(shè)備8.3.1 8.3.1 音頻設(shè)備的發(fā)展和用途音頻設(shè)備的發(fā)展和用途 聲卡由聲卡由CREATIVE(CREATIVE(創(chuàng)通創(chuàng)通) )公司于公司于8080年代后期研制成功。年代后期研制成功。 聲卡的主要功能是數(shù)字化錄音聲卡的主要功能是數(shù)字化錄音/ /放音和數(shù)字化音樂合成。放音和數(shù)字化音樂合成。8.3.2 8.3.2 聲卡的工作原理聲卡的工作原理1.1.音頻數(shù)字化原理音頻數(shù)字化原理101011101011010110111000000011101000111110010011模擬音頻信號模擬音頻信號音頻文件n將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)將模擬音頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號：字音頻信號：ADC(An

24、alog-to-Digital Conversion)n將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模將數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號：擬音頻信號：DAC(Analog-to-Digital Conversion)54321-1-2-3-4-5對波形進行抽樣對抽樣值進行數(shù)字化(AD)成為數(shù)字化文件磁盤磁盤將數(shù)字化文件變換為電壓波形(D/A)經(jīng)過低通濾波tttt香農(nóng)定理：當抽樣頻率大于信號最高頻率的2倍時，可根據(jù)抽樣值完全恢復源波形。26AD數(shù)字音頻DA聲卡輸出的波形和原波形的差別：聲卡輸出的波形和原波形的差別：產(chǎn)生失真產(chǎn)生失真：由于采樣頻率不足夠高。提高采樣頻率可減小失由于采樣頻率不足夠高。提高采樣頻率可減小失真。真

25、。增加噪聲增加噪聲：由于量化等級不足夠多。提高數(shù)字化位數(shù)可以增由于量化等級不足夠多。提高數(shù)字化位數(shù)可以增大信噪比。大信噪比。音頻數(shù)字化的失真和信噪比音頻數(shù)字化的失真和信噪比272. 音頻數(shù)字化的主要指標音頻數(shù)字化的主要指標 采樣頻率：采樣頻率：11.02544.1KHz，抽樣，抽樣頻率越高，保真度越高。人耳可的聽到頻率越高，保真度越高。人耳可的聽到的最高頻率約的最高頻率約20KHz。 數(shù)字化精度：數(shù)字化精度：8位位/16位。影響量化的位。影響量化的信號噪聲比。信號噪聲比。8位量化有較明顯的背景位量化有較明顯的背景噪聲。噪聲。1k2k3k4k5k6k7k能量n 電話質(zhì)量：電話質(zhì)量：11.025K

26、Hz / 8bit n AM廣播質(zhì)量：廣播質(zhì)量：22.5KHz / 8bitn CD質(zhì)量：質(zhì)量：44.1KHz / 16bitn DVD音頻：音頻：96KHz / 24bit7.3 音頻設(shè)備n 一般保留一般保留04KHz04KHz不影響語音不影響語音的可懂度。的可懂度。 n 人耳可的聽到人耳可的聽到的最高頻率約的最高頻率約20KHz20KHz。283. 3. MIDI(MusicalMIDI(Musical Instrument Digital Interface) Instrument Digital Interface) 將各種樂器的音符進行編碼，音符的發(fā)音利用數(shù)字化合成。這樣將各種樂器的音符進行編碼，音符的發(fā)音利用數(shù)字化合成。這樣計算機可以直接按樂譜合成樂曲。曲譜的編碼文件稱為計算機可以直接按樂譜合成樂曲。曲譜的編碼文件稱為MIDIMIDI文件文件(.MID)(.MID)。 聲卡的音效合成部分的主要指標是通道數(shù)聲卡的音效合成部分的主要指標是通道數(shù)( (可以同時合成的樂器數(shù)可以同時合成的樂器數(shù)) )和復音數(shù)和復音數(shù)( (影象合成保真度影象合成保真度) )。4. 4. 聲卡的接口聲卡的接口 聲卡的音頻輸入一般有聲卡的音頻輸入一般有麥克風輸入麥克風輸入和和線路輸入線路輸入( (用于連接音源設(shè)用于