第九章輸入輸出設(shè)備

第九章輸入輸出設(shè)備第1頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)本課程主要講授計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件構(gòu)成方法，包括硬件系統(tǒng)中運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備和總線系統(tǒng)的構(gòu)成原理等；并與當(dāng)代先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)核心課程。

本課程著重計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)方面的教學(xué)和研究。計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)定義為系統(tǒng)程序員所能見到的計(jì)算機(jī)硬件特性；計(jì)算機(jī)組成是指計(jì)算機(jī)硬件的具體實(shí)現(xiàn)。第2頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第九章輸入輸出設(shè)備

I/O設(shè)備概述輸入設(shè)備輸出設(shè)備（顯示器）輸出設(shè)備（打印機(jī)）漢字處理技術(shù)第3頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.1I/O設(shè)備概述

常用的I/O設(shè)備如表9.1所示。。第4頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.1輸入輸出設(shè)備概述

I/O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。第5頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備

在計(jì)算機(jī)中，輸人設(shè)備主要完成輸入程序、數(shù)據(jù)和操作命令等功能，也是進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的主要部件。當(dāng)實(shí)現(xiàn)人工輸入時(shí)，往往與顯示器(輸出設(shè)備)聯(lián)用，以便及時(shí)檢驗(yàn)并修正輸入時(shí)的錯(cuò)誤。也可利用盤、帶等可脫機(jī)錄入的介質(zhì)進(jìn)行輸入。第6頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備

一、鍵盤鍵盤是目前應(yīng)用最普遍的一種輸入設(shè)備，與CRT顯示器組成終端設(shè)備。鍵盤是由一組排列成陣列形式的按鍵開關(guān)組成的，每按下一個(gè)鍵，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的字符代碼(每個(gè)按鍵的位置碼)，然后將它轉(zhuǎn)換成ASCII碼或其他碼，送主機(jī)。目前常用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤有101個(gè)鍵。IBMPC機(jī)的鍵盤內(nèi)裝有Intel8048單片機(jī)來(lái)執(zhí)行鍵盤掃描功能(確定按鍵的位置碼)、鍵盤檢測(cè)、消去重鍵、自動(dòng)重發(fā)、掃描碼的緩沖以及與主機(jī)間的通信等。第7頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備

用于信息交換的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)代碼(AmericanStandardCodeforInformationInterchange，簡(jiǎn)稱ASCll)。另有一種字符編碼，是主要用在IBM計(jì)算機(jī)中的擴(kuò)充的二—十進(jìn)制信息碼(ExtendedBinaryCodedDecimalInterchangeCode，簡(jiǎn)稱EBCDIC)。它采用8位碼，有256個(gè)編碼狀態(tài)，但只選用其中一部分。0～9十個(gè)數(shù)字符的高4位編碼為1111，低4位仍為0000～1001。大、小寫英文字母的編碼均同樣滿足正常的排序要求，而且有簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即同一個(gè)字母其大小寫的編碼值僅最高的第二位值不同，易于變換與識(shí)別。第8頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備

二、光筆、圖形板和畫筆(或游動(dòng)標(biāo))輸入光筆(LightPen)的外形與鋼筆相似，頭部裝有一個(gè)透鏡系統(tǒng)，能把進(jìn)入的光會(huì)聚為一個(gè)光點(diǎn)。在光筆頭部附有開關(guān)，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，進(jìn)行光的檢測(cè)，光筆就可拾取顯示器屏幕上的坐標(biāo)。光筆與屏幕上的光標(biāo)配合，可使光標(biāo)跟蹤光筆移動(dòng)，在屏幕上畫出圖形或修改圖形，這個(gè)過(guò)程與人用鋼筆畫圖的過(guò)程類似。經(jīng)操作員確認(rèn)后，即可存入計(jì)算機(jī)。第9頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備

畫筆(Stylus)為筆狀，但不是光筆。它不是用于顯示器屏幕，而是用于圖形板(tablet)。當(dāng)畫筆接觸到圖形板上的某一位置時(shí)，畫筆在圖形板上的位置坐標(biāo)就會(huì)自動(dòng)傳送到計(jì)算機(jī)中去，隨著筆在板上的運(yùn)動(dòng)可以畫出圖形。圖形板和畫筆結(jié)合構(gòu)成二維坐標(biāo)的輸入系統(tǒng)，主要用于輸入工程圖等。圖形板是一種二維的A／D變換器，因此圖形板也稱作數(shù)字化板。坐標(biāo)量測(cè)的方法有電阻式、電容式、電磁感應(yīng)式和超聲波式幾種。以電磁式為例，圖形板是一塊電磁感應(yīng)板，手持的游動(dòng)標(biāo)中有一個(gè)感應(yīng)線圈，當(dāng)線圈的中心(十字標(biāo)的中心)置于板上某點(diǎn)時(shí)，便在該點(diǎn)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，得到坐標(biāo)值。第10頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備三、鼠標(biāo)器、跟蹤球和操作桿輸入光筆和圖形板兩種輸入方式都可以輸入絕對(duì)坐標(biāo)。還有一類坐標(biāo)輸入設(shè)備，只能用來(lái)輸入相對(duì)坐標(biāo)。鼠標(biāo)器、跟蹤球和操作桿就屬于這一種。它們必須和顯示器的光標(biāo)配合。鼠標(biāo)器、跟蹤球和操作桿操作容易，制作簡(jiǎn)單而且造價(jià)低，但定位精度都比較差。鼠標(biāo)器(mouse)是一種手持式的坐標(biāo)定位部件。跟蹤球(trackboll)是用手指或掌心推動(dòng)的金屬球體，操作桿(joystick也叫游戲棒)是能用于前后左右移動(dòng)的金屬桿。第11頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備【1964年美國(guó)科學(xué)家道格拉斯.恩格巴特(DouglasEglebart)博士發(fā)明了鼠標(biāo)。直到1968年12用的美國(guó)秋季計(jì)算機(jī)會(huì)議上，他向與會(huì)者展示了他的新發(fā)明?！孔鹁吹氖髽?biāo)之父——道格·恩格爾巴特博士

第12頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備【世界上最早的鼠標(biāo)誕生于1964年，它是由美國(guó)人道格·恩格爾巴特（DougEngelbart）發(fā)明的。恩格爾巴特于1925年1月30日出生在俄勒岡州波特蘭市附近的一個(gè)小農(nóng)場(chǎng)，1942年，他在俄勒岡州立大學(xué)學(xué)習(xí)電氣工程。二戰(zhàn)期間，恩格爾巴特中斷了學(xué)業(yè)去參軍，在Phillipines作為一名電子雷達(dá)兵服了兩年兵役。1948年，拿到電氣工程學(xué)士學(xué)位后，他留在舊金山半島NACAAmes實(shí)驗(yàn)室（NASA美國(guó)國(guó)家航天局的前身）做一名電子工程師。

】第13頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備在1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生以后，那時(shí)電腦功能還遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在這么完善。這些價(jià)格昂貴的奢侈品主要用途也是用于科研、軍事等領(lǐng)域。盡管如此，作為一個(gè)富有遠(yuǎn)見卓識(shí)的發(fā)明家，恩格爾巴特博士已經(jīng)意識(shí)到，隨著電腦的發(fā)明以及普及，在人類歷史的發(fā)展進(jìn)程中具有無(wú)法估量的重大意義，鼠標(biāo)自然也有可能會(huì)被廣泛應(yīng)用，所以他發(fā)明鼠標(biāo)，并且最初起名叫“顯示系統(tǒng)X-Y位置指示器”。這個(gè)像老鼠一樣拖著一條長(zhǎng)長(zhǎng)尾巴連線的裝置，被恩格爾巴特博士和他的同事戲稱為“Mouse”，也許是“Mouse”這個(gè)名字簡(jiǎn)潔而且形象生動(dòng)，所以“鼠標(biāo)”的稱呼一直被流傳下來(lái)，這就是鼠標(biāo)名稱的來(lái)歷。

】1997年人們?yōu)榱吮碚枚鞲癜吞卦谌藱C(jī)交互方面的卓越貢獻(xiàn)，授予他計(jì)算機(jī)界最高榮譽(yù)——圖靈獎(jiǎng)。鼠標(biāo)的發(fā)明，也曾被IEEE（全球最大的專業(yè)技術(shù)學(xué)會(huì)——美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)）列為計(jì)算機(jī)誕生50年來(lái)最重大的事件之一，可見其對(duì)IT歷程的重大影響作用。第14頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備最初的鼠標(biāo)外觀最初的鼠標(biāo)外觀第15頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備四、觸摸屏觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩部分：觸摸屏控制器(卡)和觸摸檢測(cè)裝置。觸摸屏控制卡上有微處理器和固化的監(jiān)控程序，其主要作用是將觸摸檢測(cè)裝置送來(lái)的觸摸信息轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給計(jì)算機(jī)；同時(shí)它能接收計(jì)算機(jī)送來(lái)的命令，并予以執(zhí)行。觸摸屏的控制卡及其電源可以安裝在顯示器內(nèi)，稱為內(nèi)置式；也可放在顯示器外面，稱為外掛式。觸摸屏根據(jù)其所采用的技術(shù)可分成5類：電阻式、電容式、紅外線式、表面聲波技術(shù)和底坐式矢量壓力測(cè)力技術(shù)。第16頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備五、圖像輸入設(shè)備(攝像機(jī)和數(shù)字照相機(jī))攝像機(jī)攝像機(jī)攝取的景物，經(jīng)數(shù)字化后變成數(shù)字圖像存入磁盤或磁帶，如果被攝對(duì)象在微觀世界，可以將攝像機(jī)裝在顯微鏡上，組成顯微圖像輸入系統(tǒng)。當(dāng)圖像已經(jīng)記錄到某種介質(zhì)上時(shí)，要用讀出裝置讀出圖像。如記錄在錄像帶上的圖像要用錄像機(jī)讀出，再將視頻信號(hào)經(jīng)圖像板量化輸入計(jì)算機(jī)。如果想把紙上的圖像輸入計(jì)算機(jī)，一種方法是用攝像機(jī)對(duì)著紙上的圖像攝像輸入。另一種方法是利用裝有CCD(電荷耦合器件)的圖文掃描儀(scanner)或圖文傳真機(jī)。第17頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備數(shù)字照相機(jī)近年來(lái)推出的數(shù)字照相機(jī)在色彩質(zhì)量和圖像清晰度等方面不斷改進(jìn)，但還不能與基于膠片的相機(jī)所能提供的最佳清晰度和色彩相媲美。數(shù)字照相機(jī)內(nèi)置有1M～幾M字節(jié)存儲(chǔ)器，并帶用LCD預(yù)映屏幕。在拍照時(shí)觀察屏幕可將最佳快照錄入相機(jī)的存儲(chǔ)器中，并即時(shí)刪除不理想的照片。其最大的特點(diǎn)是可以聯(lián)機(jī)。因此人們可以在瞬間獲取圖像，也可在照片拍攝后把其載到因特網(wǎng)上。第18頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備六、條形碼及其技術(shù)條形碼又叫條碼。條碼的定義是：由一組寬度和反射率不同的平行相鄰的“條”和“空”，按照預(yù)先規(guī)定的編碼規(guī)則組合起來(lái)，用以表示一組數(shù)據(jù)的符號(hào)。這組數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、字母或某些符號(hào)。圖9．2(a)為條碼符號(hào)基本術(shù)語(yǔ)示意圖。第19頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備第20頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備七、光學(xué)字符識(shí)別(OCR)技術(shù)和語(yǔ)音文字輸入系統(tǒng)光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)

OCR系統(tǒng)是多項(xiàng)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，識(shí)別技術(shù)是其核心內(nèi)容，還包括圖形文本的掃描輸入，光電信號(hào)變換，電信號(hào)的數(shù)字化處理，版面分析與理解，字的切分處理以及輸入信息載體(頁(yè))的自動(dòng)傳送技術(shù)等。第21頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備語(yǔ)音與文字輸入系統(tǒng)目前計(jì)算機(jī)輸入字符與數(shù)據(jù)，主要用鍵盤敲入，人們正在研究如何讓機(jī)器聽懂話、識(shí)別字。為了達(dá)此目的，一系列相應(yīng)學(xué)科正在形成與發(fā)展，其中包括模式識(shí)別、人工智能、信號(hào)處理和圖像處理，并在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了語(yǔ)音識(shí)別、文字識(shí)別、自然語(yǔ)言理解與機(jī)器視覺等學(xué)科。第22頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2輸入設(shè)備語(yǔ)言識(shí)別語(yǔ)言信息處理技術(shù)，包括自動(dòng)語(yǔ)言識(shí)別、語(yǔ)言合成、語(yǔ)言理解、自動(dòng)電話查詢和翻譯等，是當(dāng)今世界上研究的一個(gè)重要方面。語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)，有孤立單詞識(shí)別系統(tǒng)和連續(xù)語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)兩種。在語(yǔ)言理解系統(tǒng)中要求適應(yīng)自然語(yǔ)言，自然語(yǔ)言的語(yǔ)法不很規(guī)范，并帶有習(xí)慣性的無(wú)意義的發(fā)音。語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)根據(jù)使用范圍的不同又可分成供特定人使用的和供任意人使用的兩種。第23頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）一、顯示設(shè)備種類顯示設(shè)備種類繁多。按顯示設(shè)備所用的顯示器件分類，有陰極射線管(cathoderaytube，簡(jiǎn)稱CRT)顯示器，液晶顯示器(1iquidcrystaldisplay，簡(jiǎn)稱LCD)，等離子顯示器等。CRT就是大家所熟悉的電視機(jī)顯像管，有黑白和彩色兩種。目前的臺(tái)式計(jì)算機(jī)大部分使用CRT作為顯示器件。液晶和等離子顯示器是平板式顯示器件，它們的特點(diǎn)是體積小、功耗少，是很有發(fā)展前途的新型器件。第24頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）液晶顯示器LCDLiquidCrystalDisplay陰極射線管顯示器CRTCathodeRayTube第25頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）按所顯示的信息內(nèi)容分類，有字符顯示器、圖形顯示器和圖像顯示器三大類。按顯示設(shè)備的功能分類，有普通顯示器和顯示終端兩大類。顯示器和終端是兩個(gè)不同的概念。顯示器的功能簡(jiǎn)單，它只能用于接收視頻信號(hào)，顯示器的控制邏輯和存儲(chǔ)邏輯都在主機(jī)接口板中，目前使用的個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是這種結(jié)構(gòu)，這種顯示器也稱作監(jiān)視器(monitor)。第26頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）陰極射線管(CRT)CRT是目前廣泛應(yīng)用的顯示器件，最早用于電視接收機(jī)，然后應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，作為字符、圖形和圖像顯示器。CRT是一個(gè)電真空器件，由電子槍、偏轉(zhuǎn)裝置和熒光屏構(gòu)成。我們以單色CRT(即黑白顯像管)為例(見圖9．4)說(shuō)明CRT的工作原理。電子槍是陰極射線管的主要組成部分，包括燈絲、陰極、柵極、加速陽(yáng)極和聚焦極。CRT在加電以后，燈絲發(fā)熱，熱量輻射到陰極，陰極受熱便發(fā)射電子，電子束射到熒光屏上形成光點(diǎn)，由光點(diǎn)組成圖像。第27頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）第28頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）平板顯示器平板顯示器(FPD)一般是指顯示器的深度小于顯示屏幕對(duì)角線1／4長(zhǎng)度的顯示器件，有液晶顯示(LCD)、等離子體顯示(PDP)、場(chǎng)發(fā)射顯示(FED)、電致發(fā)光顯示(ELD)等。其中LCD本身不發(fā)光，靠調(diào)制外光源實(shí)現(xiàn)顯示，其余各類顯示均自身發(fā)光。平板顯示器有不少優(yōu)點(diǎn)，但目前價(jià)格尚待進(jìn)一步下降。第29頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）(1)液晶顯示(LCD)液晶是液態(tài)晶體的簡(jiǎn)稱，它是一種有機(jī)化合物，在一定范圍內(nèi)，既具有液體的流動(dòng)性，又具有分子排列有序的晶體特性，液晶分子是棒狀結(jié)構(gòu)。具有明顯的光學(xué)各向異性，它本身不發(fā)光，但能夠調(diào)制外照光實(shí)現(xiàn)信息顯示，因此使用時(shí)需要背光源。液晶顯示具有低工作電壓、微功耗、體輕薄、適于LSI驅(qū)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)大畫面顯示，顯示色彩優(yōu)良等特點(diǎn)。目前廣泛應(yīng)用的是薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)。LCD的應(yīng)用領(lǐng)域：①便攜式電子產(chǎn)品②監(jiān)視器③消費(fèi)類電子產(chǎn)品。第30頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）(2)彩色等離子體顯示(plasmadisplaypanel，簡(jiǎn)稱PDP)等離子體顯示是利用惰性氣體在一定電壓作用下產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)光型平板顯示技術(shù)。彩色PDP技術(shù)與熒光燈顯示原理相同，利用氣體放電產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)光致熒光粉，熒光粉發(fā)射可見光，使用三基色熒光粉實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三色，并使每基色單元實(shí)現(xiàn)256級(jí)灰度，再進(jìn)行混色達(dá)到彩色顯示的目的。第31頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）其結(jié)構(gòu)好比把數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)個(gè)氣體微型熒光燈(即放電單元)按一定排列方式設(shè)置在兩塊平板玻璃之間，其基本結(jié)構(gòu)與LCD等平板顯示類似。制作時(shí)，在兩塊玻璃之間，通過(guò)許多障壁把放電空間分隔成若干放電單元。每個(gè)顯示單元都設(shè)有一組電極，并按一定排列形式在各單元內(nèi)壁上分別涂有紅、綠、藍(lán)熒光粉。由外部電路按一定方式對(duì)所有放電單元進(jìn)行控制，并完成三基色的空間混色，即可實(shí)現(xiàn)彩色顯示。第32頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）二、顯示技術(shù)中的有關(guān)術(shù)語(yǔ)像素和分辨率像素：組成圖像的最小單位，顯示器上的發(fā)光點(diǎn)點(diǎn)距：相鄰像素的距離（相同色彩點(diǎn)的距離）0.31mm、0.28mm、0.25mm……分辨率：顯示器所能表示的像素個(gè)數(shù)分辨率＝水平點(diǎn)數(shù)×垂直點(diǎn)數(shù)640×480800×6001024×7681280×1024……點(diǎn)距越小，顯示的圖像越細(xì)膩分辨率越高，所能表達(dá)的圖像信息越多第33頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）灰度和色彩灰度級(jí)：黑白顯示器所顯示的像素點(diǎn)的亮暗差別,彩色顯示器所能表現(xiàn)的顏色數(shù)量(彩色深度)單色顯示器：只有兩級(jí)灰度的顯示器黑白顯示器：具有多種灰度級(jí)的黑白顯示器彩色顯示器：紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光點(diǎn)組成灰度和彩色深度與顯示存儲(chǔ)器有關(guān)。如果使用8個(gè)二進(jìn)制位表達(dá)一個(gè)像素的灰度，則可以有256種不同的亮度。如果紅、綠、藍(lán)三色都用8個(gè)二進(jìn)制位表達(dá)，則彩色圖像就具有224（16M）種顏色，被成為真彩色灰度級(jí)越多，圖像層次感越強(qiáng)；色彩數(shù)越多，圖像越清楚逼真第34頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）刷新和掃描刷新：使電子束不斷地重復(fù)掃描整個(gè)屏幕的過(guò)程不感到閃爍的刷新頻率：＞30次/秒模擬電視標(biāo)準(zhǔn)：每秒刷新50幀圖像光柵掃描：光柵掃描是從上至下順序掃描整個(gè)屏幕逐行掃描隔行掃描掃描頻率：完成一幀所花時(shí)間的倒數(shù)，也叫刷新頻率(每個(gè)像素在一秒內(nèi)被刷新次數(shù))刷新頻率越高、圖像越穩(wěn)定，感覺越舒服。第35頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）三、字符顯示器字符顯示設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本的外部設(shè)備。對(duì)于不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，字符顯示器的組成方式有所不同。在中大型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，為了不影響主機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，顯示器作為終端設(shè)備獨(dú)立存在。在微型機(jī)系統(tǒng)中，顯示輸出和鍵盤輸入分別接入系統(tǒng)，它們是兩個(gè)獨(dú)立的設(shè)備，顯示系統(tǒng)由插在主機(jī)中的顯示控制板和顯示器兩部分組成。第36頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）圖9．5(a)是字符‘A’用點(diǎn)陣(7X9)表示的例子以及它位于字符窗口中的情況，圖9．5(b)為字符發(fā)生器的邏輯結(jié)構(gòu)。第37頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）第38頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）四、圖形和圖像顯示光柵掃描圖形顯示器，是當(dāng)今應(yīng)用最多的顯示器，光柵掃描顯示器的特點(diǎn)是把對(duì)應(yīng)于屏幕上每個(gè)像素的信息都用存儲(chǔ)器存起來(lái)，然后按地址順序逐個(gè)地刷新顯示在屏幕上。其硬件結(jié)構(gòu)如圖9．7所示。第39頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）這里有兩個(gè)存儲(chǔ)器，一個(gè)稱作程序段緩沖存儲(chǔ)器，另一個(gè)是幀存儲(chǔ)器。程序段緩存中存儲(chǔ)由計(jì)算機(jī)送來(lái)的顯示文件和交互式圖形圖像操作命令，如圖形的局部放大、平移、旋轉(zhuǎn)、比例變換、圖形的檢索以及圖像處理等，這些操作在顯示處理器中完成，比在主機(jī)中用軟件實(shí)現(xiàn)效率要高得多。在微機(jī)系統(tǒng)中，主機(jī)和CRT設(shè)備之間的電路都放在顯示適配器的接口中。幀存儲(chǔ)器中存放了一幀圖形的形狀信息，和屏幕上的像素一一對(duì)應(yīng)，如果屏幕的分辨率為1024X1024個(gè)像素，幀存就要有1024X1024個(gè)單元；如果屏幕上像素的灰度為256級(jí)，幀存每個(gè)單元的字長(zhǎng)就要是8位。因此，幀存的容量直接取決于顯示器的分辨率和灰度級(jí)。第40頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）早期的VGA顯示圖形適配器只起到CPU與顯示器之間的接口作用；如今還起到處理圖形／圖像數(shù)據(jù)，加速顯示等作用。其核心部分是專門為之設(shè)計(jì)的圖形／圖像加速芯片，這是一個(gè)固化了一定數(shù)量常用基本圖形程序模塊和三維圖形／圖像處理部件的芯片。三維處理大體上可分為“幾何變換”和“色彩渲染”兩種處理，這兩種處理如果都由CPU來(lái)聲成，則CPU的負(fù)擔(dān)過(guò)重，而且大量位圖數(shù)據(jù)的傳輸量很大，對(duì)傳輸率要求太高；如果都由適配器來(lái)完成，則要采用三維圖形芯片和大容量顯存來(lái)完成色彩渲染處理，但顯存成本較高。第41頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3輸出設(shè)備（顯示器）要降低適配器成本，需要減少卡上顯存容量，而將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器中。原有的總線難以勝任圖形數(shù)據(jù)傳送，Intel公司提出了新型視頻標(biāo)準(zhǔn)AGP，并推出了三維圖形／圖像加速芯片。附和AGP標(biāo)準(zhǔn)的適配器也隨之出現(xiàn)在市場(chǎng)上。在微機(jī)中是否具有AGP接口卡，對(duì)圖形／圖像的處理效果影響很大。第42頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）打印輸出是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最基本的輸出形式，可將打印在紙上的信息長(zhǎng)期保存。按印字原理分類，分為擊打式和非擊打式兩大類。擊打式打印機(jī)是利用機(jī)械作用使印字機(jī)構(gòu)與色帶和紙相撞擊而打印字符，目前使用的是點(diǎn)陣針式打印機(jī)。非擊打式是采用電、磁、光、噴墨等物理、化學(xué)方法印刷字符。如激光印字機(jī)、靜電印字機(jī)、噴墨印字機(jī)等。擊打式設(shè)備成本低，缺點(diǎn)是噪音大，速度慢。非擊打式設(shè)備速度快，噪音低，印字質(zhì)量比擊打式好，但價(jià)格較貴。第43頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）按工作方式劃分，可分為串行打印機(jī)和行式打印機(jī)兩種。所謂串行打印機(jī)，是逐字打印的。行式打印機(jī)的速度比串行打印機(jī)快，它一次就可以輸出一行。另外，按打印紙的寬度不同，可分為寬行打印機(jī)和窄行打印機(jī)；還有能輸出圖的圖形／圖像打印機(jī)，具有彩色效果的彩色打印機(jī)等等。第44頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）一、點(diǎn)陣針式打印機(jī)點(diǎn)陣針式打印機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、價(jià)格低，字符種類不受限制，較易實(shí)現(xiàn)漢字打印，還可以打印圖形和圖像。

針式打印機(jī)的印字方法是由打印針印出的n(橫)×m(縱)個(gè)點(diǎn)陣組成字符圖形。顯然，點(diǎn)越多，印字質(zhì)量越高，西文字符的點(diǎn)陣通常有5×7，7×7，7×9等幾種，若要打印漢字，至少要加密到16×16點(diǎn)陣或24×24點(diǎn)陣。第45頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）值得注意的是，字符由n×m個(gè)點(diǎn)陣組成，并不意味著打印頭就裝有n×m根打印針。為減少打印頭制造的難度，串行點(diǎn)陣打印機(jī)的打印頭中一般只裝有一列m根打印針，每根針可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，印完一列后打印頭沿水平方向移動(dòng)一步微小距離，n步以后，形成一個(gè)n×n點(diǎn)陣，照此逐個(gè)字符打印。針式打印機(jī)有單向打印和雙向打印兩種。針式打印機(jī)由打印頭與字車、輸紙機(jī)構(gòu)、色帶機(jī)構(gòu)及控制器四部分組成。圖9．8為針式印字機(jī)構(gòu)原理圖。第46頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）第47頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）打印控制器與顯示控制器類似，主要包括字符緩沖存儲(chǔ)器、字符發(fā)生器、時(shí)序控制電路和接口電路四部分。主機(jī)將要打印的字符通過(guò)接口電路送到緩沖存儲(chǔ)器，在打印時(shí)序邏輯控制下，從緩存中順序取出字符代碼，對(duì)字符代碼進(jìn)行譯碼，得到字符發(fā)生器ROM的地址，逐列取出字符點(diǎn)驅(qū)動(dòng)打印頭，形成字符點(diǎn)陣。輸紙機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每打印完一行字符，要按給定的要求走紙。色帶的作用是供給色源，如同復(fù)寫紙的作用一樣。打印過(guò)程中，色帶必須不斷移動(dòng)，以改變其受擊打的位置。針式打印機(jī)中使用的多為環(huán)形色帶，它裝在一個(gè)塑料的帶盒內(nèi)，色帶可以隨打印頭的動(dòng)作自動(dòng)循環(huán)。第48頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）針式打印機(jī)打印時(shí)，驅(qū)動(dòng)的僅僅是質(zhì)量很小的打印針，慣性小，速度快。選字操作是全電子線路控制，所以選字時(shí)間很短。串行針式打印機(jī)的打印速度為每秒100個(gè)字符左右。彩色針式打印機(jī)的工作原理與單色的基本相同，僅是使用的色帶和色帶機(jī)構(gòu)不同，色帶為四色帶，在一條色帶上平行地分為黑、藍(lán)、紅和黃4種顏色，打印時(shí)，色帶機(jī)構(gòu)既要帶動(dòng)色帶做單向循環(huán)移動(dòng)，又要帶動(dòng)色帶盒做上下位移，變換打印頭所接觸的色帶部位，從而打印出不同顏色。雖然色帶上只有4種顏色，但可打印兩次，從而可獲得7種顏色(黑、藍(lán)、紅、黃、紫、橙、綠)。第49頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）二、激光打印機(jī)1、激光打印機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)激光打印機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖9．9所示。其主要部件如墨粉、感光鼓(硒鼓)、顯影軋輥、顯影磁鐵、初級(jí)電暈放電極、清掃器等，都裝置在墨盒內(nèi)。其中感光鼓一般是用鋁合金制成的一個(gè)圓筒，鼓面上涂敷一層感光材料(如硒—碲—砷合金)。激光發(fā)生器是激光打印機(jī)的光源，具有很好的單色性和方向性，可以聚焦成極細(xì)的光束。激光束通過(guò)掃描反射鏡反射到感光鼓上。第50頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）第51頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）打印的圖像形成于墨盒中央的感光鼓上，墨粉由顯影軋輥傳送到鼓上，再傳送到打印紙上，最后墨粉由定影軋輥熔融到打印紙上。打印紙從圖的右邊進(jìn)入，從左邊輸出。感光鼓的直徑較小，要打印一頁(yè)紙，感光鼓必須轉(zhuǎn)動(dòng)好幾圈。第52頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）2、印字原理激光印字過(guò)程可分成六個(gè)步驟，以下參照?qǐng)D9．10所示的印字過(guò)程示意圖進(jìn)行介紹。

(1)帶電

(2)曝光

(3)顯影(顯像)(4)轉(zhuǎn)印

(5)定影(固定)(6)清除殘像第53頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）第54頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）3、激光掃描系統(tǒng)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生一束激光，經(jīng)過(guò)一組聚焦鏡和透鏡聚焦后，照在旋轉(zhuǎn)著的多面反光鏡上，使激光掃過(guò)感光鼓的表面。這套光學(xué)系統(tǒng)有運(yùn)動(dòng)部分，精度要求也很高，所以比較復(fù)雜。激光掃描系統(tǒng)使激光束由鼓面的左邊緣向右邊緣移動(dòng)(即掃完一行)，當(dāng)光束掃過(guò)鼓面時(shí)，半導(dǎo)體激光器中激光管不斷地開通或關(guān)斷：光束掃到要打印點(diǎn)的地方時(shí)，激光管開通；光束掃到非打印點(diǎn)的地方時(shí)(即空白處)，激光管關(guān)斷。激光束掃完一行后，感光鼓旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距，同時(shí)，激光束又回到鼓面的左邊緣，開始新的一行掃描，使鼓面開始接受新的一行載有信息的激光束。第55頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）4、激光打印機(jī)性能激光打印機(jī)輸出速度快，印字質(zhì)量高，而且可以使用普通紙張。普通激光印字機(jī)的印字分辨率都能達(dá)到300DPI(每英寸300個(gè)點(diǎn))或400DPI，甚至600DPI。激光打印機(jī)是非擊打式硬拷貝輸出設(shè)備，是逐頁(yè)輸出的，常用的輸出幅面為A4或A3。因此也將這一類設(shè)備稱為“頁(yè)式輸出設(shè)備”，而普通擊打式打印機(jī)是逐字或逐行輸出。頁(yè)式輸出設(shè)備的輸出速度用每分鐘輸出的頁(yè)數(shù)(pagesperminute，簡(jiǎn)稱PPM)來(lái)表示。高速激光打印機(jī)的速度在100PPM以上，中速為30～60PPM。低速激光打印機(jī)的速度為10～20PPM，甚至10PPM以下。打印設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的接口比較簡(jiǎn)單。分為串行接口和并行接口兩種。串行接口采用標(biāo)準(zhǔn)的RS—232接口，每次輸出一位數(shù)據(jù)。并行接口每次輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。第56頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）三、噴墨打印機(jī)噴墨打印機(jī)是類似于用墨水寫字一樣的打印機(jī)，可直接將墨水噴射到普通紙上實(shí)現(xiàn)印刷，如噴射多種顏色墨水則可實(shí)現(xiàn)彩色硬拷貝輸出。噴墨打印機(jī)的噴墨技術(shù)有連續(xù)式和隨機(jī)式兩種，目前市場(chǎng)上流行的各種型號(hào)打印機(jī)，大多采用隨機(jī)式噴墨技術(shù)。而早年的噴墨打印機(jī)以及當(dāng)前輸出的大幅面打印機(jī)采用連續(xù)式噴墨技術(shù)。第57頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）1、連續(xù)式噴墨打印機(jī)工作原理

圖9．11示出一種電荷控制式打印機(jī)的印刷原理和字符形成過(guò)程。主要由噴頭、充電電極、偏轉(zhuǎn)電極、墨水供應(yīng)及過(guò)濾回收系統(tǒng)和相應(yīng)控制電路組成。其工作原理如下：噴墨頭后部的壓電陶瓷受振蕩電脈沖激勵(lì)產(chǎn)生電致伸縮，使墨水?dāng)嗔研纬赡味鴩娚涑鰜?lái)，只要電脈沖存在，墨滴就能連續(xù)噴射出來(lái)。墨滴是不帶電的，在其前面設(shè)置充電電極，施加靜電場(chǎng)給墨滴充電，所充電荷的多少，由字符發(fā)生器控制，根據(jù)所印字符各點(diǎn)位置的不同而充以不同的電荷，充電電極所加電壓越高，充電電荷越多，墨滴經(jīng)偏轉(zhuǎn)電極后偏移的距離也越大，最后墨滴落在印字紙上。第58頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）第59頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）2、隨機(jī)式噴墨打印機(jī)工作原理這種系統(tǒng)供給的墨滴只在需要印字時(shí)才噴出，因此不需要墨水循環(huán)系統(tǒng)，省去了墨水泵和收集槽等。與連續(xù)式相比，噴墨機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，可靠性高。為提高印字速度，這種印字頭采用單列、雙列或多列小孔，一次掃描噴墨即可打印出所需的字符或圖像。產(chǎn)生墨滴的機(jī)構(gòu)，可采用不同的技術(shù)，流行的有壓電式和熱電式。第60頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）（1）壓電式噴墨技術(shù)有壓電管型、壓電隔膜型和壓電薄片型等多種。其機(jī)械結(jié)構(gòu)雖不同，但有共同的特點(diǎn)，即加高電壓脈沖于墨水壓電換能器上，使墨水受力，生成墨滴并噴出，完成印字過(guò)程。噴出的墨滴是不連續(xù)的，墨滴的發(fā)生頻率最大可超過(guò)10KHz。圖9．12(a)和(b)分別為壓電管型噴墨機(jī)構(gòu)和噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖，今以它為例來(lái)說(shuō)明噴墨技術(shù)的工作原理。這種噴墨機(jī)構(gòu)由印字頭組件、印字頭車架和墨水盒等組成。在印字頭組件中，可容納幾個(gè)到幾十個(gè)噴嘴。其單個(gè)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖9．12(b)所示，由壓電管、墨水管道和噴嘴組成。第61頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）第62頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）(2)熱電式噴墨技術(shù)熱電式，也稱氣泡式，其換能元件為加熱器件，可采用電阻。圖9．13說(shuō)明氣泡式墨滴的生成過(guò)程。第63頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）3、噴墨打印機(jī)的消耗晶及輔助裝置噴墨打印機(jī)所選用的墨水、記錄紙(打印紙)以及印字頭的清洗密封裝置和印字質(zhì)量有密切關(guān)系。噴墨打印機(jī)需要特殊的墨盒，其價(jià)格較貴。彩色噴墨打印機(jī)有四只分別裝有品紅、黃、青、黑色的墨水盒。(1)墨水有嚴(yán)格的性能要求，不能隨意更換不同規(guī)格的墨水，否則會(huì)對(duì)噴墨系統(tǒng)造成致命的損害，甚至報(bào)廢。隨機(jī)式噴墨機(jī)構(gòu)，一旦發(fā)生故障，是不可修復(fù)的。

第64頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）(2)記錄紙(打印紙)一般噴墨打印機(jī)要求使用與規(guī)定墨水要求相符的普通紙(復(fù)印紙)。對(duì)穿透性和滲析性有一定要求。另外，也要注意不要因紙的質(zhì)量問(wèn)題而引起細(xì)微噴嘴的堵塞。(3)輔助裝置噴墨打印機(jī)帶有一些通用的或?qū)Ｓ玫倪x件和輔助裝置，如接口卡、輸紙機(jī)構(gòu)、供紙和接紙盤等。為確保噴嘴不受阻塞，對(duì)使用水性墨水的噴墨打印機(jī)應(yīng)帶有清洗裝置，定期(或遇有故障)對(duì)印字機(jī)構(gòu)進(jìn)行清洗。有些廠商開發(fā)了靜電型使用油型墨水的印字頭。靠靜電的吸引力，使高溫沸騰(200℃)的油性墨水從噴嘴中噴出，這樣可省去清洗裝置。使用油性墨水的打印機(jī)可進(jìn)一步提高分辨率。第65頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）四、熱轉(zhuǎn)印打字機(jī)熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)按其印字方式分為串式印字和行式印字，其印字質(zhì)量?jī)?yōu)于點(diǎn)陣針式打印機(jī)，與噴墨打印機(jī)相當(dāng)，印字速度比較快，串式一般可超過(guò)6頁(yè)／分，分辨率達(dá)到360DPI。行式熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)一般用于高質(zhì)量彩色輸出。印字原理熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)中的印字頭是用半導(dǎo)體集成電路技術(shù)制成的薄膜頭，頭中有發(fā)熱電阻，它由一種能耐高功率密度和耐高溫的薄膜材料組成。如將若干個(gè)發(fā)熱電阻(如60個(gè))縱向排成一行，則構(gòu)成串式印字；如將若干個(gè)發(fā)熱電阻(如1728個(gè))橫向排成一行，則構(gòu)成行式印字。第66頁(yè)，課件共76頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4輸出設(shè)備（打印機(jī)）將具有熱敏性能的油墨涂在滌綸基膜上便構(gòu)成熱轉(zhuǎn)印色帶，色帶位于熱印字頭與記錄紙之間。印字時(shí)，脈沖信號(hào)將印字頭中的發(fā)熱電阻加熱到幾百度(如300℃)，而印字頭又壓在滌綸膜上，使膜基上的油墨熔化而轉(zhuǎn)移到記錄紙上留下色點(diǎn)，由色點(diǎn)組成字符、圖形或圖像。若色帶為彩色三基色色帶，由程序控制色帶轉(zhuǎn)動(dòng)換色，色帶上