1、1第七章第七章 常用外部设备常用外部设备n 输入设备输入设备(键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪)n 显示系统显示系统n 音频设备音频设备n 打印机打印机27.1.1 7.1.1 键盘键盘 键盘是计算机键盘是计算机的主要输入设备。的主要输入设备。1.1.键盘原理键盘原理 键盘有机械式和键盘有机械式和电容式两种。电容式两种。机械式键盘的电机械式键盘的电路原理如图，每个路原理如图，每个键对应一个常断开键对应一个常断开关，通过关，通过CPUCPU扫描扫描按下的键。按下的键。7.1 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32.键盘接口键盘接口 PC机键盘接口有机键盘接口
2、有PC/AT(大口大口)、PS/2(小口小口)、USB、红外和无线几、红外和无线几种，目前使用最多的是种，目前使用最多的是PS/2接口。接口。7.1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接口接口PS/2接口接口多媒体键盘多媒体键盘无线键盘无线键盘人体工程学键盘人体工程学键盘47.1.2 鼠标鼠标 鼠标是计算机的主要的指点式外设，在鼠标是计算机的主要的指点式外设，在Windows操作几乎不可缺操作几乎不可缺少。鼠标有少。鼠标有机械式机械式和和光学式光学式两种。两种。机械式鼠标：机械式鼠标：7.1输入设备(鼠标)Y 输出的光“遮断”轮X 轴滚轮Y 轴滚轮光
3、源光监测器X 输出的光“遮断”轮光源光监测器滚球5光学式鼠标：光学式鼠标：老式光学鼠标需要带网格的底老式光学鼠标需要带网格的底版版(垫垫)，现在的光学鼠标可以分辨，现在的光学鼠标可以分辨一般桌面的表面反射。一般桌面的表面反射。两种鼠标比较：两种鼠标比较：机械式成本低，易磨损，精度低；机械式成本低，易磨损，精度低；光学式成本高，耐用，精度高。光学式成本高，耐用，精度高。n鼠标器接口：鼠标器接口：串行口、串行口、PS/2(鼠标专用接口鼠标专用接口)、USB及无线接口。目前使用最多的及无线接口。目前使用最多的是是PS/2接口。接口。7.1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
4、键 PC mouse2键3D鼠标无线、带滚轮4键3D鼠标光学、带滚轮77.1.3 扫描仪扫描仪 将印刷品的内容以图象方式输入计将印刷品的内容以图象方式输入计算机。算机。1.扫描仪的结构原理扫描仪的结构原理 扫描仪一般由机械传动、光成像和扫描仪一般由机械传动、光成像和电路三大部分组成。电路三大部分组成。7.1输入设备(扫描仪)n机械传动机械传动：光源和镜面的纵光源和镜面的纵向平移。向平移。n光成像光成像：将横向光线反射到将横向光线反射到光敏器件。光敏器件。n电路电路：由：由A/D、控制和接口、控制和接口组成。组成。8 感光元件是扫描仪的核心部件，它为一线状感光元件是扫描仪的核心部件，它为一线状(
5、单色或三色单色或三色)光电转换光电转换器件，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(电耦合器电耦合器件件)，是一种成熟的技术。另一种感光器件是，是一种成熟的技术。另一种感光器件是CIS(接触式感光器件接触式感光器件)，是，是一种发展中的感光技术。一种发展中的感光技术。7.1输入设备(扫描仪)2.2.扫描仪的性能和指标扫描仪的性能和指标 分辨率分辨率(每英寸横向点数每英寸横向点数X X每英寸纵向点数每英寸纵向点数)光学分
6、辨率光学分辨率：扫描仪固有分辨率，横向取决于扫描仪固有分辨率，横向取决于CCDCCD，纵向取决于机械精度。是扫描仪的最重要技术指纵向取决于机械精度。是扫描仪的最重要技术指标。标。最大分辨率最大分辨率：经过软件插值运算的图象分辨率。经过软件插值运算的图象分辨率。插值运算9 一般光学分辨率有一般光学分辨率有300X600dpi(300X600dpi(家用普及家用普及)、600X1200 dpi(600X1200 dpi(商用中挡商用中挡)和和2400X2400dpi(2400X2400dpi(专业高档专业高档)几种。几种。色彩深度色彩深度/灰度灰度 扫描仪有扫描仪有彩色和黑白彩色和黑白两种，彩色扫
7、描仪可扫描黑白图象。两种，彩色扫描仪可扫描黑白图象。彩色深度彩色深度(灰度灰度)：扫描彩色扫描彩色(黑白黑白)图象时每个像素所占用的位数。图象时每个像素所占用的位数。一般彩色扫描仪有一般彩色扫描仪有2424位、位、3030位、位、3636位和位和4848位几种，黑白扫描仪多为位几种，黑白扫描仪多为8 8位位(256(256级灰度级灰度)。扫描仪接口扫描仪接口 一般有并行口、一般有并行口、USBUSB和和SCSISCSI接口。接口。扫描幅面有扫描幅面有A4A4和和A3A3两种，两种，A3A3幅面较贵。幅面较贵。其他性能如透射稿扫描、底片扫描、实物扫描等其他性能如透射稿扫描、底片扫描、实物扫描等7
8、.1 输入设备(扫描仪)Acer 640 A4 600X1200 48BitEpson GT-10000 A3600X2400、24BitEpson GT-1000 A3600X2400 36BitCanon FB636 A4600X1200 36BitEpson 1200/Photo1200X2400 36Bit3.几款扫描仪几款扫描仪11计算机操作计算机操作(人机对话人机对话)平台的发展：平台的发展：过去：电传打字机，键盘过去：电传打字机，键盘+鼠标鼠标+CRT+CRT显示显示 目前：键盘目前：键盘+笔笔+平板显示，语音输入、投影平板显示，语音输入、投影 将来：？将来：？计算机显示系统由显
9、示适配器计算机显示系统由显示适配器(显示卡显示卡)和显示器组成。和显示器组成。7.2 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127.2 显示系统(CRT)显示适配器：字符显示适配器：字符 低分辨率图形低分辨率图形高分辨率图形高分辨率图形显示器发展：单色显示器发展：单色CRT彩色彩色CRT LCD7.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)显示器显示器1.CRT原理原理 电子束电子束经过聚焦和加速后在偏转控经过聚
10、焦和加速后在偏转控制下轰击到涂有荧光粉的屏面，使被制下轰击到涂有荧光粉的屏面，使被轰击点发光。轰击点发光。颜色颜色：因荧光粉成分不同而异，因荧光粉成分不同而异，亮亮度度：和电子束强度有关，：和电子束强度有关，坐标坐标：受场受场(纵向纵向)、行、行(横向横向)偏转电流控制。偏转电流控制。电子束137.2 显示系统(CRT)扫描扫描：当固定在显象管颈上的水平和垂直偏转线圈有电流通过时，会当固定在显象管颈上的水平和垂直偏转线圈有电流通过时，会在电子束通道上产生偏转磁场，改变电子束的运动方向。在电子束通道上产生偏转磁场，改变电子束的运动方向。垂直周期正向反向水平周期正向反向147.2 显示系统(CRT
11、)由显示适配器送到由显示适配器送到显示器的信号主要有显示器的信号主要有垂直同步垂直同步(V)、水平同、水平同步步(H)和三基色信号和三基色信号(R,G,B)。视频放大水平扫描垂直扫描RGBHV彩色成像彩色成像：三基色原理三基色原理任何颜色都可任何颜色都可以由红以由红(R)、绿、绿(G)、蓝、蓝(B)三种基本颜色按三种基本颜色按一定比例混合而成。一定比例混合而成。彩色显示器的每一个点都由红、绿、蓝三彩色显示器的每一个点都由红、绿、蓝三个点组成。个点组成。157.2显示系统(CRT)2.CRT2.CRT的基本指标的基本指标尺寸：尺寸：屏幕对角线长度屏幕对角线长度(英寸英寸)，有，有1414、151
12、5、1717、1919、2121英寸等。英寸等。点距：点距：两个同色光点间的距离两个同色光点间的距离(mm)(mm)，一般为，一般为0.28mm0.28mm，较高挡产品为，较高挡产品为0.24 0.21mm0.24 0.21mm。分辨率：分辨率：每行点数每行点数X X行数，一般有行数，一般有640X480640X480、800X600800X600、1024X7681024X768、1280X10241280X1024、1600X12001600X1200等，一般满足等，一般满足4:34:3。带宽：带宽：电子束每秒钟扫过的点数。电子束每秒钟扫过的点数。分辨率分辨率X X刷新频率刷新频率。一般用
13、于显。一般用于显示特定分辨率下的刷新频率。示特定分辨率下的刷新频率。其他：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。固定频率与自动跟踪、线性调整与数字控制、直角平面等。167.2 显示系统(LCD)7.2.2 LCD(Liquid Crystal Display)显示器显示器 LCD LCD是一种新型的平板显示器，屏幕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。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，彩色有黑白多灰度和全彩色两种，彩色LCDLCD有无源阵列和有源阵列两种。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黑白多灰度一般用于
14、抵挡笔记本和中抵挡掌上电脑。中抵挡掌上电脑。无源彩色阵列的成本低于有源彩色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阵列，但显示的亮度和响应速度不及有源彩色阵列。源彩色阵列。177.2 显示系统(LCD)LCD的主要技术指标的主要技术指标：响应时间：响应时间：LCD屏幕内容的更新速度。屏幕内容的更新速度。文本显示要求响应时间为文本显示要求响应时间为250500ms。图形界面图形界面要求响应时间为要求响应时间为100200ms。视频显示视频显示要求响应时间为要求响应时间为3050ms(有源阵列有源阵列)。亮度：一般指亮度：一般指LCD背光的亮度。背光的亮度。对比度：全开像素
15、与关像素的亮度比。对比度：全开像素与关像素的亮度比。一般为一般为10:1400:1 视角：视角：LCD有效观察视线与显示平面法线的夹角。有效观察视线与显示平面法线的夹角。LCD和和CRT的比较：的比较：CRT：技术成熟，成本低，显示效果好，耗电大，体积大。：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。：体积小，耗电少，显示效果稍差，成本高。187.2 显示系统(适配器)7.2.3 7.2.3 显示适配器显示适配器1 1.显示标准显示标准 PCPC机的显示系统的发展过程：机的显示系统的发展过程：字符字符图形，单色图形，单色彩色，低分彩色，低分辨率辨
16、率高分辨率。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)41625616M64KlMDA:(Monochrome Display Adapter)单色显示适配卡lHGA:(Hercules Graphics Adapter)大力神图形卡lCGA:(Color Graphics Adapter)彩色图形适配器lEGA:(Enhanced Graphics Adapter
17、)增强型图形适配器lVGA:(Video Graphics Array)视频图形阵列lSVGA:(Super Video Graphics Array)超级视频图形阵列lXGA:(eXtended Graphics Adapter)扩展图形阵列适配卡197.2显示系统(适配器)2.显示模式显示模式 显示模式有字符模式和显示模式有字符模式和图形模式两种。图形模式两种。字符模式：字符模式：显示单位为字显示单位为字符，将字符的符，将字符的ASCII码及显码及显示属性示属性送显示适配器，适送显示适配器，适配器将所显示字符的配器将所显示字符的ASCII码转换成字模。码转换成字模。图形模式：图形模式：显示
18、单位为像显示单位为像素。直接将像素的素。直接将像素的RGB分分量或色彩编码量或色彩编码送显示缓冲送显示缓冲区。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207.2显示系统(适配器)3 3.标准标准VGAVGA显示模式显示模式 目前目前WindowsWindows的最低显示标准。的最低显示标准。640640X480X480，1616色。色。4.PC4.PC显示系统的发展显示系统的发展 目前目前PCPC机常用的显示模式主要有：机常用的显示模式主要有：800800X600 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)X600 64K(16Bits)
19、/16M(24Bits)/4G(32Bits)色色10241024X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)X768 64K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)其他高级功能：其他高级功能：2 2D D加速：用于窗口更新、图形、加速：用于窗口更新、图形、2 2维动画、维动画、VCD/DVDVCD/DVD播放加速。播放加速。3 3D D加速：用于加速：用于3 3维漫游、虚拟现实加速。维漫游、虚拟现实加速。视频输入视频输入/输出端子：用于连接电视、录象机等视频设备。输出端子：用于连接电视、录象机等视频设备。217.2显示系统(适配器)5.
20、显示适配器 构成构成图形控制器：数据逻辑运算图形控制器：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、场扫描信号控制器：产生行、场扫描信号调色板寄存器：完成色彩查表调色板寄存器：完成色彩查表显示显示BIOS：固化的显示卡操作程序：固化的显示卡操作程序显示显示存储器存储器显示显示BIOS串行串行发生器发生器调色板调色板寄存器组寄存器组总总线线图形图形控制器控制器数摸数摸转换器转换器CRT控制器控制器RGBVH时序发生器时序发生器地址地址数据数据PCI/AGP并行数据并行数据串行数据串行数据真色彩数据真色彩数据227.2显示系统(适配器)显示存储结构
21、显示存储结构 显示存储器和显示像显示存储器和显示像素的对应关系。素的对应关系。显示存储器的存储结显示存储器的存储结构有位平面结构和线性构有位平面结构和线性存储结构两种。存储结构两种。位平面结构：位平面结构：用于用于 16色色显示模式。显示模式。线性存储结构：线性存储结构：用于用于256色及色及64K色。色。16色位平面结构1000100110001001256色线性存储结构237.2显示系统(适配器)总线总线 目前的显示卡几乎全部为目前的显示卡几乎全部为PCIPCI和和AGPAGP总线。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66
22、MHz533MB/s1 VGAVGA接口接口 VGAVGA接口使用接口使用DB15DB15连接器，主要信号连接器，主要信号有有RGBRGB视频、水平和垂直同步、显示器标视频、水平和垂直同步、显示器标识和地线。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247.3音频设备8.3.1 8.3.1 音频设备的发展和用途音频设备的发展和用途 声卡由声卡由CREATIVE(CREATIVE(创通创通)公司于公司于8080年代后期研制成功。年代后期研制成功。声卡的
23、主要功能是数字化录音声卡的主要功能是数字化录音/放音和数字化音乐合成。放音和数字化音乐合成。8.3.2 8.3.2 声卡的工作原理声卡的工作原理1.1.音频数字化原理音频数字化原理101011101011010110111000000011101000111110010011模拟音频信号模拟音频信号音频文件n将模拟音频信号转换为数将模拟音频信号转换为数字音频信号：字音频信号：ADC(Analog-to-Digital Conversion)n将数字音频信号转换为模将数字音频信号转换为模拟音频信号：拟音频信号：DAC(Analog-to-Digital Conversion)54321-1-2-
24、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。26AD数字音频DA声卡输出的波形和原波形的差别：声卡输出的波形和原波形的差别：产生失真产生失真：由于采样频率不足够高。提高采样频率可减小失由于采样频率不足够高。提高采样频率可减小失真。真。增加噪声增加噪声：由于量化等级不足够多。提高数字化位数可以增由于量化等级不足够多。提高数字化位数可以增大信噪比。大信噪比。音频数字化的失真和信噪比音频数字化的失真和信噪比272.音频数字化的主要指标音频数字化
25、的主要指标 采样频率：采样频率：11.02544.1KHz，抽样，抽样频率越高，保真度越高。人耳可的听到频率越高，保真度越高。人耳可的听到的最高频率约的最高频率约20KHz。数字化精度：数字化精度：8位位/16位。影响量化的位。影响量化的信号噪声比。信号噪声比。8位量化有较明显的背景位量化有较明显的背景噪声。噪声。1k2k3k4k5k6k7k能量n 电话质量：电话质量：11.025KHz/8bit n AM广播质量：广播质量：22.5KHz/8bitn CD质量：质量：44.1KHz/16bitn DVD音频：音频：96KHz/24bit7.3 音频设备n 一般保留一般保留04KHz04KHz
26、不影响语音不影响语音的可懂度。的可懂度。n 人耳可的听到人耳可的听到的最高频率约的最高频率约20KHz20KHz。283.3.MIDI(MusicalMIDI(Musical Instrument Digital Interface)Instrument Digital Interface)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。这样计算机可以直接按乐谱合成乐曲。曲谱的编码文件称为计算机可以直接按乐谱合成乐曲。曲谱的编码文件称为MIDIMIDI文件文件(.MID)(.MID)。声卡的音效合成部分的主要指标是通道数声卡的音效合成
27、部分的主要指标是通道数(可以同时合成的乐器数可以同时合成的乐器数)和复音数和复音数(影象合成保真度影象合成保真度)。4.4.声卡的接口声卡的接口 声卡的音频输入一般有声卡的音频输入一般有麦克风输入麦克风输入和和线路输入线路输入(用于连接音源设用于连接音源设备备)，音频输出有，音频输出有扬声器输出扬声器输出和和线路输出线路输出(用于连接音源设备用于连接音源设备)。MIDIMIDI接口和游戏杆接口，两接口共用一个接口和游戏杆接口，两接口共用一个DB15DB15连接器。连接器。声卡上音频输入，用于连接来自光驱的音频。声卡上音频输入，用于连接来自光驱的音频。7.3 音频设备29连到CD-ROM驱动器话
28、筒音箱立体声放大器盒式磁带播放机CD播放机等线路输入声卡游戏操纵杆7.3音频设备307.4打印机 目前用于计算机的打印机主要有针式打印机、激光打印机和喷墨打印目前用于计算机的打印机主要有针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。除通用打印机外，有各种专用打印机，如各种票据打印机、条形码机。除通用打印机外，有各种专用打印机，如各种票据打印机、条形码打印机等。打印机等。1.1.三种常用打印机的比较三种常用打印机的比较 针式打印机：针式打印机：成本较低、耐用、可多联复写打印、消耗低。成本较低、耐用、可多联复写打印、消耗低。打印质量差、速度慢、噪声大、不能打印全彩色和多灰度。打印质量差、速度慢、噪声大、不能
29、打印全彩色和多灰度。激光打印机：激光打印机：打印质量高、速度快、噪声小。打印质量高、速度快、噪声小。成本高成本高(尤其是彩色激尤其是彩色激光打印机光打印机)。喷墨打印机：喷墨打印机：打印质量高、成本低。打印质量高、成本低。消耗大、速度慢。消耗大、速度慢。2.2.打印机的主要指标打印机的主要指标 打印幅面打印幅面(A3/A4)(A3/A4)、速度、速度(页页/分钟分钟)、分辨率、分辨率(点点/英寸英寸)。313.3.打印机接口打印机接口 一般为并行口，也有串行口和一般为并行口，也有串行口和USBUSB接口产品。接口速度对打印速度接口产品。接口速度对打印速度影响不大。影响不大。Epson LQ-1600K24针，A3幅面 针式打印机Lexmark S1855A4幅面，1200dpi高速黑白激光打印机Canon BJC-8200A4幅面，照片质量彩色喷墨打印机7.4 打印机
