輸入輸出設備學習課件

制作:錢光明

主要內容①概述②輸入設備

鍵盤、鼠標等③輸出設備顯示器、打印設備等

1.概述外圍設備:

廣義上：與計算機相連，完成某種數據處理或控制操作的裝置都可稱為外圍設備。它包括：輸入輸出設備，外存儲器，數據通訊設備，終端設備，A／D和D／A轉換器等等。

狹義上：平常多指輸入輸出設備和外存儲器。

分類：

1).輸入設備：鍵盤，鼠標，掃描儀等；

2).輸出設備：顯示器，打印機等；

3).輸入兼輸出設備：終端，傳真機等；

4).外存儲器：磁盤，光盤等；

5).數據通訊設備：如MODEM；

6).過程控制設備：A/D，D/A等。

特點:

1).一般由信息載體和設備控制器等組成；

2).工作速度一般比主機慢；

3).信息類型和格式多種多樣；

4).電氣特性多種多樣：如正負邏輯、強弱電、工作方式等諸多方面。

2.輸入設備

任務：向主機輸入程序、數據和命令等信息。

信息類型：數字、符號、圖形、圖像及聲音等。輸入設備將任何類型的信息變換成二進制代碼，并負責送到主機。分類:字符數字輸入圖形輸入圖象輸入聲音輸入

2.1.鍵盤---字符數字輸入設備

鍵盤結構的關鍵是如何將鍵盤上的按鍵動作轉換成相應的ASCll碼。全編碼鍵盤:“按鍵動作”被鍵盤部分轉變?yōu)樵撴I所對應的ASCII編碼后，再送主機。非編碼鍵盤:對一“按鍵動作”，鍵盤部分只將該鍵所對應的行列位置碼送主機，由主機自身去找出(如通過查表)其相應的ASCII編碼。

靜態(tài)編碼器*：按鍵陣列的行、列輸出送至編碼網絡，得到7位代碼。圖中每個交叉點代表一個按鍵開關。鍵未按下時，行、列輸出均為高電平；當按下某個鍵時，該鍵所在的行、列輸出Xi、Yi變?yōu)榈碗娖剑涍^編碼網絡便產生該按鍵所對應的7位ASCII碼。

動態(tài)編碼器*：對鍵盤矩陣進行循環(huán)快速掃描，如某鍵被按下，便可得其位置碼。參書上圖。2.2.鼠標

手持式坐標定位部件。

1968年12月9日，鼠標誕生于斯坦福大學，發(fā)明者是DouglasEnglebart博士。微軟使用鼠標故事：巧妙取得能量。鼠標種類（按其結構）：機械式、半光電式、光電式、軌跡球式、網鼠等。鼠標原理舉例（機械式鼠標）：光柵輪：鼠標中有一個橡膠球，緊貼著橡膠球有兩個互相垂直的傳動軸，軸上便有一個光柵輪。光柵輪的兩邊有發(fā)光二極管和光敏三極管。發(fā)光二極管：作為光源。光敏三極管：作為光傳感器，將光轉變?yōu)殡姟ＰD時，發(fā)光二極管發(fā)出的光被光柵輪間斷地阻擋，被光敏三極管接收并轉為電脈沖，脈沖的數量和頻率對應移動的距離和速度。

3.輸出設備軟拷貝設備：如顯示器。硬拷貝設備:如打印機。

3.1顯示設備

將輸出信息顯示在熒光屏上。分類：

電子束管器件采用磁偏轉式顯像管，如陰極射線管（CathodeRayTube)，簡稱CRT。

非電子束管器件又稱平板顯示器件，采用液晶顯示、等離子體顯示及激光顯示等原理構成。3.1.1CRT顯示器三基色原理：R、G、B。人眼的兩個生理特點：

(1)空間上；

(2)時間上。光柵掃描原理：

有關術語：幀水平回掃垂直回掃消隱隔行掃描逐行掃描場掃描頻率實際上，光柵是由一些點組成：

字符形成原理：

彩色屏原理：

寶貴的稀土資源：大自然對中華的恩賜。

“釔”和“銪”：紅色熒光粉的制造材料。三束電子幾個概念（1）圖形

早期的圖形：指沒有亮暗層次變化的線條圖。如電路圖、機械圖等。屬于一種二值化的線條圖，要么是一條明亮的線，要么就不顯示，看到的只是屏幕底色。目前，圖形也可以有顏色、亮暗層次的變化，表現更豐富。（2）圖像圖像：具有亮暗層次變化的圖。如人物、景物照片等。經計算機處理與顯示的圖像稱為數字圖像、它是將圖片上連續(xù)的亮暗變化變換成離散的數字量，以點陣的形式顯示出來。（3）像素將組成圖像的各點按幾何位置排列成矩陣，矩陣中的每個元素稱為像素（或稱像元）實際上就是顯示屏上不可再小的光點。（4）分辨率指顯示器所能表示的像素的個數。像素越多，分辨率越高。它取決于顯像管熒光粉的粒度、熒光屏的尺寸、CRT電子束的聚焦能力以及刷新存儲器的存儲容量。分辨率=水平方向像素個數X垂直方向像素個數。例如640X480，則表示該顯示器水平方向有640個像素，垂直方向有480個像素。

（5）灰度級

像素點的亮度值。

單色顯示器：有黑底白字和黑底綠字兩種。

圖形顯示器：灰度級越多，圖像的層次感越強，圖像也就越逼真。灰度級取決于：每個像素對應刷新存儲器中存儲單元的位數和CRT本身的性能。如位數為4，則有16級灰度。若位數為8，則有256級灰度。

對于彩色顯示，每種顏色易于做到具有256個等級。

224=16777216。請查閱參考書，了解真彩色的概念。

（6）色飽和度*

光的彩色深淺度或鮮艷度。取決于彩色中的白色光含量，白光含量越高，即彩色光含量就越低，色彩飽和度即越低，反之亦然。其數值為百分比，介于0-100%之間。純白光的色彩飽和度為0，而純彩色光的飽和度則為100%。

（7）對比度*

指的是一幅圖像中明暗區(qū)域最亮的白和最暗的黑之間不同亮度層級的測量，差異范圍越大代表對比越大，差異范圍越小代表對比越小，好的對比率120:1就可容易地顯示生動、豐富的色彩。

CRT顯示器組成示意：顯示標準*：

顯示子系統(tǒng)：CRT顯示器和顯示器適配器（簡稱顯示卡）。

顯示器適配器：是主機與CRT顯示器之間的接口。其主要功能是控制光柵的產生及主機與顯示器之間數據的暫存和傳送等。如產生視頻信號、水平及垂直掃描信號，并／串轉換，彩色編碼，定時信號發(fā)生等。除了CRT顯示器本身的性能外，顯示標準往往由顯示卡的性能來決定。幾種常見的顯示卡*：

MDA單色顯示器適配器

MDA是1981年由IBM公司隨IBMPC一起推出，是一種字符顯示卡。它采用9X14點陣顯示一個字符，滿屏可顯示80列X25行字符，其分辨率為720X350個像素。字符顯示的質量較高，但不能兼容圖形方式。CGA彩色圖形適配器

CGA兼容圖形和字符兩種方式。在字符方式下，每個字符采用8X8點陣顯示，顯示的質量不如MDA，但字符本身及其背景可以選擇16種顏色。在圖形方式下，分辨率為640X200，顯示2種顏色或320X200，4種顏色。MGA單色圖形適配器

MGA可顯示單色圖形或字符，分辨率為720×350個像素。它用于那些不需彩色圖形的場合，以降低硬件開銷。EGA增強型圖形適配器

EGA兼有MDA和CGA的優(yōu)點，并增加了一些顯示功能。字符方式下，采用8×14點陣顯示一個字符，顯示質量優(yōu)于CGA。圖形方式下，其分辨率為640X350，顯示16種顏色。經改進后的EGA，其分辨率達640×480．或800×600。

VGA視頻圖形陣列

VGA是IBM公司1987年推出的。它的主要特點是在微型機的基本顯示系統(tǒng)中采用模擬量輸入，使顯示的顏色更加豐富和逼真。VGA在字符方式下以9×16點陣顯示字符，質量好于EGA，圖形方式下，其分辨率為640×480，顯示16種顏色或320×200，256種顏色。SVGA超級VGASVGA改進了VGA標準，增強了VGA功能。它的分辨率為800×600、顯示256種顏色。XGA

分辨率為1024×768。3.1.2平板顯示器

CRT顯示器的特點：具有電子束發(fā)射、聚焦、偏轉機構等使得它體積大且不便于攜帶。但CRT顯示器是自發(fā)光型，亮度較大，且顯示角度大。各種平板顯示技術:薄型且輕量顯示器。如液晶顯示器（LCD）、電致發(fā)光顯示器（ELD）等離子顯示器（PDP）、電致變色顯示器（ECD）、發(fā)光二極管顯示器（LEDD）等。特別是液晶顯示器（光調制型）。液晶顯示器（LCD）主要特性：

(1)可以用低電壓驅動（如某些液晶器件可1.5~2V）。

(2)小型液晶顯示器可具功耗極低，僅為uW級。如某些電子手表。

(3)與大規(guī)模集成電路連接性能好，可在LCD周圍生成驅動電路；

(4)可制成薄型平板結構，重量輕；

(5)具有防爆性能。重要技術：TFTLCD考研真題*：（2010年）22、假定一臺計算機的顯示存儲器用DRAM芯片實現，若要求顯示分辨率為1600*1200，顏色深度為24位，幀頻為85Hz，顯示總帶寬的50%用來刷新屏幕，則需要的顯存總帶寬至少約為A：245MbpsB：979MbpsC：1958MbpsD：7834Mbps

教學提示：顯示總帶寬＝水平像素（行數）×垂直像素（列數）×場頻（刷新頻率）÷有效掃描系數

3.2打印設備分類：

（1）按印字原理：

擊打式---利用機械作用使印字機構與色帶和紙相撞擊而打印字符。

非擊打式---利用電、磁、光、噴墨等物理、化學方法印刷字符。（2）按工作方式：

串行打印機------逐字打印。如針式點陣式打印機、噴墨打印機。

并行打印機------逐行/頁打印。

如激光打印機。

3.2.1點陣式印字原理：

采用打印鋼針撞擊色帶與紙，印出點陣字符。打印頭：裝有排列整齊的一列或兩列打印鋼針。每根鋼針：帶有電磁鐵，受驅動電流控制。字車：打印頭安裝在字車上，字車由驅動機構牽引，可沿水平方向移動。打印時：字車從左向右運動，每移動一步，被選中的電磁鐵驅動對應的打印針向前撞擊色帶和紙，油墨就滲透針孔，在紙上印出幾個小圓點。對兩列鋼針結構：一般分為奇數針列和偶數針列，分兩次擊打，印出字符的縱向一列點陣。打印頭結構示意：

3.2.2激光印字機是激光掃描技術和電子照象技術結合的產物。

組成：激光掃描系統(tǒng)、電子照相部分、字形發(fā)生器和控制電路等組成。

接口控制器字形發(fā)生器激光掃描系統(tǒng)