计算机硬件第8章常用外部设备

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

8.1输入设备（键盘）

8.1.1键盘

算机

计

键

主

键盘是计算机>盘

#的主要输入设备。接

口

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。

第2页

8.1输入设备（键盘）

2.键盘接口

PC机键盘接口有PC/AT（大口）、PS/2（小口）、USB、

I红外和无线几种，目前使用最多的是PS/2接口。

4

6，

•

r

I

L

•

r

J

A

&

•多媒体键盘无线键盘人体工程学键盘

，

第3页

8.1输入设备（鼠标）

8.1.2鼠标

n1鼠标是计算机的主要的指点式外设，在操作

/Windows

J

--

中几乎不可缺少。

—A'

/鼠标有机械式和光学式两种。

学

-1

/机械式鼠标：

、

l』

lz

/K

-

中

A/

1

—

心

、♦

、

xL

/f»

J

K

A/

心

~\

/\

l」

R*

卜ZU第4页

・1J

8.1输入设备（鼠标）

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

Ito

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。

第5页

a

3键3键轨迹球

PCmouse光学鼠标

2键3D鼠标2键3D鼠标4键3D鼠标

带滚轮无线、带滚轮光学、带滚轮

8.1输入设备（扫描仪）

8.1.3扫描仪

将印刷品的内容以图象方式

U

输入计算机。

"

卜1.扫描仪的结构原理

”

\扫描仪一般由机械传动、光

U成像和电路三大部分组成。

/

,X

机械传动:光源和镜面

Y

■、的纵向平移。

H

/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。

接n（scsi,并行或USB）

第7页

X

8.1输入设备（扫描仪）

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。

2.扫描仪的性能和指标••o

（1）分辨率（每英寸横向点数X每英寸纵向点数）•OO

•・O

光学分辨率:扫描仪固有分辨率，横“插值运算

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。•jeieOo

CeieWP')

最大分辨率:经过软件插值运算的图•!e：OiO：o

象分辨率。•♦•QU

第8页

8.1输入设备（扫描仪）

一般光学分辨率有300X600dpi（家用普及）、600X1200

dpi（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。

（4）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

第9页

3.几款扫描仪

Acer640A4EpsonGT-10000A3

600X120048Bit600X2400>24Bit

EpsonGT-1000A3CanonFB636A4Epson1200/Photo

600X240036Bit600X120036Bit1200X240036Bit

8.2显示系统

计算机操作（人机对话）平台的发展：

过去：电传打字机

u

k目前：键盘+鼠标+CRT显示

将来：键盘+笔+平板显示，语音输入、投影

尔

t

•计算机显示系统由显示适配器（显示卡）和显示器组成。

七

・

ISAMDA（字符）CRT

4EISAHGA（图形）LCD

1

VESACGA（图形）投影

PCIEGA（图形）

t

AGPVGA（图形）单色

4r

,SVGA（图形）多灰度

，

4XGA（图形）彩色

1

第11页

8.2显示系统(CRT)

显示适配器：字符一低分辨率图形一高分辨率图形

显示器：单色CRT一彩色CRT一LCD

8.2.1CRT(Cathode-RayTube)显示器

1.CRT原理

电子束经过聚焦和加速后

个在偏转控制下轰击到涂有荧

光粉的屏面，使被轰击点发

寂—光。

颜色:因荧光粉成分不同

而异，亮度:和电子束强度

基有关，坐标：受场(纵向)、

；源行(横向)偏转电流控制。

*

8.2显示系统(CRT)

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，会在电子束通道上产生偏转磁场，改变电子束的

运动方向。

8.2显示系统(CRT)

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。

r»lk/

，SUV垂直

A*

->-扫描由显示适配器送到

/K\~

I./IKR显示器的信号主要有

-—JG视频

TB垂直同步(V)、水平同

r»>A放大

V步(H)和三基色信号(R,

•I•

)-AH水平G,B)

/-K\r~O

n.\UK扫描

»J/-

第14页

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

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

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)。

/—0

人②凫度：一般指LCD背光的凫度。

匕

eU/r③对比度：全开像素与关像素的亮度比。

-x1Sv

J一般为10:1〜400:1

zvo

x④视角：LCD有效观察视线与显示平面法线的夹角。

乂

晨

匕/oLCD和CRT的比较

:hA<JCRT：技术成熟，成本低，显示效果好，耗电大，体积大。

Vo

/\)LCD：体积小，耗电少，显示效果稍差，成本高。

A47h

第17页

8.2显示系统（适配器）

显示适配器最高最大

8.2.3显示模式

标准分辨率色彩数

1.显示标准MDA字符720X3502（单色）

机的显示系统的发展HGA字符/图形720X3502（单色）

PCCGA字符/图形640X2004

过程：字符一图形，单色EGA字符/图形640X35016

一彩色，低分辨率一高分VGA字符/图形640X480256

SVGA字符/图形1600X120016M

辨率。XGA字符/图形1024X76864K

MDA:(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)超级视频图形阵歹U

XGA:(eXtendedGraphicsAdapter)扩展图形阵歹U适配卡

第18页

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。

---------------------显示

ASCII码〉

字符模式：显示单位一.缓冲区

为字符，将字符的

ASCII码及显示属性送固化字模库

显示适配器，适配器

将所显示字符的ASCII

码转换成字模。

显

图形模式：显示单位示

0

缓调色板

为像素。直接将像素冲寄存器

区组

的RGB分量或色彩编______________y

码送显示缓冲区。

第19页

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。

，封4.PC显示系统的发展

事J目前PC机常用的显示模式主要有：

800X60064K(16Bits)/16M(24Bits)/4G(32Bits)色

理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

J播放加速。

3D加速：用于3维漫游、虚拟现实加速。

X视频输入/输出端子：用于连接电视、录象机等视频设

;备。

1

第20页

8.2显示系统（适配器）

5.显示适配器

①构成

并行数据串行数据真色彩数据R

A串行调色板萼数摸G

显示发生器寄存器组转换器B

存储器

X

数据地址

CRT二V

图形口寸序发生器控制器专H

控制器

,\"心I图J

图形控制器：数据逻辑运算

显示时序发生器：产生各部分同步定时

线BIOSCRT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

PCI/AGP

第21页

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。

侏16色位平面结构

位平面结构：用于

技16色显示模式。

术线性存储结构：用

于256色及64K色。

256色线性存储结构

第22页

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1红视频出

5/2绿视频出

AAGP总线。

\3蓝视频出

KtO/

A*SPCIAGP4显示器标识2入

vs2<

>»A

)传输方式同步同步5数字地

\v

/^数据位宽32位32位6红模拟地

力^

\.总线时钟33MHz66MHz7绿模拟地

p>

/

v>最高速度133MB/S533MB/S8蓝模拟地

lvL>l<

o»A

»)扩展槽数519

vz

110同步地

\*

A)d③VGA接口11显示器标识0入

jz

R小

u/12显示器标识1入

t>rVGA接口使用DB15连接器，

K心

lL>14<13水平同步出

cv)».A主要信号有RGB视频、水平和垂

►\vJ14垂直同步出

/r—直同步、显示器标识和地线。

^K显示器标识3

一15入

第

23页

/丁

品\

«A-

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

.s

(

f

f1.音频数字化原理

X

,

，

、

)

10110101

10111000

00001110

10001111

将模拟音频信号转换10010011将数字音频信号转换

、为数字音频信号：为模拟音频信号：

I

f

/ADC(Analog-to-DigitalDAC(Analog-to-Digital

第24页

XConversion)Conversion)

对波形

进行抽样

据抽样值完全恢复源波形。

数磁盘

将

字

文

件

化

换

为

变

波

压

电

形

的3

D/A

经过

低通滤波

音频数字化的失真和信噪比

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。

第26页

8.3音频设备

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

机20KHZo

版数字化精度：8位/16位。影

一般保留

响量化的信号噪声比。8位量化

。〜4KHz不影响

有较明显的背景噪声。

语音的可懂度。

电话质量：11.025KHz/8bit

求AM广播质量:22.5KHZ/8bit人耳可的听到

的最IWJ频率约

基质量：

CD44.1KHz/16bit20KHZo

次DVD音频：96KHz/24bit

第27页

8.3音频设备

n3.MIDI（MusicalInstrumentDigitalInterface）

-

T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

/

r件称为MIDI文件（.MID）。

n•

>

v

/声卡的音效合成部分的主要指标是通道数（可以同时合成

-^

'

T/的乐器数）和复音数（影象合成保真度）。

A4<

^

b"

y

^4.声卡的接口

-

/

,声卡的音频输入一般有麦克风输入和线路输入（用于连接

n>

-

>

T音源设备），音频输出有扬声器输出和线路输出（用于连接

l'

f音源设备）。

Av<

l

»

^

zC

V

7XMIDI接口和游戏杆接口，两接口共用一个DB15连接器

1*

.*

"卡上音频输入，用于连接来自光驱的音频。

第28页

JX

8.3音频设备