计算机的输入装置

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计算机的输入装置

一、计算机的输入装置简介

       用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备叫输入设备。输入设备把各种形式的信息，如数字、文字、图像等转换为数字形式的“编码”，即计算机能够识别的用1和0表示的二进制代码(实际上是电信号)，并把它们“输入”（INPUT）到计算机内存储起来。键盘是必备的输入设备、常用的输入设备还有鼠标器、图形输入板、视频摄像机等。

二，输入装置发展史

      计算机从诞生开始，就不可避免地要输入各种各样的信息，如操作指令和数据信息等。输入设备最基本的作用就是将各种形式的信息转换成适宜计算机处理的形式。输入设备可分为两种：媒体输入类和交互输入类。  

       媒体输入设备有纸带输入机、卡片输入机、光标阅读机以及各种磁记录设备。而互交式输入设备我们就比较熟悉了，比如鼠标、键盘、轨迹球、触摸屏等。是没有互交式输入设备的，以此来记录数据。但纸带输入机输入速度很慢，可靠性也差，早已经淘汰。  

      在计算机发展的初期，计算机的输出设备种类非常有限。计算机的一切数据和操作指令都是通过由纸带输入机进行的，纸带输入机是当时唯一的输入设备。纸带输入机是可以读出穿孔纸带上的信息并输入到计算机中的设备，穿孔纸带上利用一排孔表示一个字符，用穿孔或不穿孔表示1和0，来将指令和数据导入内存。但纸带输入机输入速度很慢，可靠性也差，早已经淘汰。  

      随着科技的进步，输入的丰富性得到提高。以个人计算机为例：键盘和鼠标是用户向计算机直接输入信息的主要工具。  键盘（Keyboard）是常用的输入设备，它是由一组开关矩阵组成，包括数字键、字母键、符号键、功能键及控制键等。每一个按键在计算机中都有它的惟一代码。PC键盘是从打字机演变而来的。最初的键盘为84键，后来出现了101键的键盘，而101键的键盘使用时间最长，至今这种键盘还有出售。在Win 95出现以后，104键的键盘又出现了，它和101键的键盘相比，多了几个快捷键，用来快速调用Win 95里的菜单。微软的Windows98流行后，市场上又出现了一种108键的“Win98”键盘，区别是多了Win98的功能键：Power、Sleep和Wake Up。之后的键盘键数就越来越多了，主要提供一些多媒体的功能，如CD播放，互联网应用等。  当按下某个键时，键盘接口将该键的二进制代码送入计算机主机中，并将按键字符显示在显示器上。当快速大量输入字符，主机来不及处理时，先将这些字符的代码送往内存的键盘缓冲区，然后再从该缓冲区中取出进行分析处理。键盘接口电路多采用单片微处理器，由它控制整个键盘的工作，如上电时对键盘的自检、键盘扫描、按键代码的产生、发送及与主机的通讯等。 

      除了键盘，鼠标（Mouse）就是我们平时使用最多的输入设备了，鼠标的历史比键盘短得多，它于1968年12月9日诞生在美国加州斯坦福大学，它的发明者是Douglas Englebart博士。Englebart博士设计鼠标的初衷就是为了使计算机的操作更加简便，来代替键盘那繁琐的指令。他制作的鼠标是一只小木头盒子，工作原理是由它底部的小球带动枢轴转动，并带动变阻器改变阻值来产生位移信号，信号经计算机处理，屏幕上的光标就可以移动。  除了鼠标键盘之外，计算机还有其它的输入技术也在不断发展完善，比如令人又爱又恨的语音输入技术。1997年10月，IBM积26年语音技术研究之功底，率先推出了第一台非特定人连续语句的中文语音识别系统ViaVoice4．0。这标志着人机对话的新开端——人机对话。但是效果并不理想，识别率只有60%左右，而且至少需要54句话、40分钟或一个小时建立一个语音模型。到了1998年12月，IBM发布了代表中文语音识别技术真正进入实用的第二代ViaVoice技术——ViaVoice98。ViaVoice98词库量是ViaVoice4．0的三倍，识别率较ViaVoice4．0提高了20个百分点以上，平常速度口音读一般文章的识别率真正能达到了85％～95％，这才使语音输入技术真正走到我们身边。    

      手写板技术也越来越引起人们的关注，它可以让我们在PC上输入真实的字迹或进行绘画工作，还能方便电脑初级用户录入文字。最早出现的是电阻式手写板，之后出现了电容式手写板，最新的一种是电磁压感技术，它是目前最为流行的技术，目前市面上能看到的手写板大部分都采用了电磁压感技术。    

      在公共场合，我们还熟悉另外一种PC输入设备，那就是触摸屏。从触摸检测装置所使用的技术来看，可以分为以下几类：a.红外线触摸屏；b.电容式触摸屏；c.电阻式触摸屏；d.表面声波触摸屏等。触摸屏技术为我们的生活带来了很多便利，是PC输入设备的新潮流。

三．设计原理以及优缺点

 1、键盘       

      键盘是在使用微机过程中接触最频繁的一种外部设备。用户编写的计算机程序、程序运行过程中所需要的数据以及各种操作命令等都是由键盘输入的。   键盘由一组按键排成的开关阵列组成。按下一个键就产生一个相应的扫描码。不同位置的按键对应不同的扫描码。键盘中的电路（实际上是一个单片计算机）将扫描码送到主机，再由主机将键盘扫描码转换成ASCII码。   

     目前，微机上常用的键盘有101键、102键、104键几种。  键盘上的主要按键有三大类：字符键、控制键和功能键。      

     字符键包括数字、英文字母、标点符号、空格等；字母键区的键位排列。  控制键包括一些特殊控制（如删除已输入的字符等）键、功能键等。主键盘区键位的排列与标准英文打字机一样；小键盘区有数字键、光标控制键、加减乘除键和屏幕编辑键等。  功能键是F1-F12是12个，其功能是由软件或用户定义的。

2、显示器      

      显示器是目前计算机上最常用的输出设备。计算机用显示器可按工作原理分为两种，一种是阴极射线管显示器，另外一种是半导体平板显示器。      

       阴极射线管显示器里与家用电视机的显象原理类似。最重要的部件是一个显象管，显象管尾部末端有一个电子枪，前部是略有弧度、涂有特殊荧光材料的荧光屏。在控制电路的作用下，电子枪射出的电子束在荧光屏上扫描，打击荧光材料形成显示光点。屏幕上的文字或图形就是由这些显示光点组成的。屏幕上的一个画面称为一帧，一个显示帧由许多电子枪一行行扫描荧光屏而成的扫描线构成，目前常用显示器的一帧包含480或者更多的扫描线。每条扫描线又由许多显示点构成，每个点称为一个象素（pixel）。平板式显示器的工作原理与阴极射线管显示器不同，但其显示屏也是由排成阵列的象素构成，显示文字和图形的机制是相同的。     

      构成显示帧的行列数是显示器的一个重要技术指标，被称为显示器的分辨率，如果一帧有480行640列，就说这个显示器的分辨率是640×480。今天计算机使用的大都是高分辨率图形显示器，常见分辨率有800×6000，1024×768，1280×1024等多种。      

      微型机的显示器与主机之间是通过称之为“显示器适配器（显示卡）”的接口电路（通常是一块插卡）连接在一起的（其它计算机也都有类似的接口部件）。为了达到良好的显示效果，不同类型的显示系统需要不同的显示器和显示卡与之匹配。显示卡装在计算机机箱内，通过电缆与显示器连接。在这个显示卡上有一个帧存储器，也叫做显示缓冲存储器（显存）。显示帧的所有象素都存放在这个存储器里，每个象素都作为一个单位存放。在系统工作过程中，显示卡不断读出帧存储器里的象素信息，传送到显示器，显象管则根据象素内容控制扫描过程中光点的颜色或亮度，在屏幕上形成视觉合成效果。目前微机常用的显示卡上帧存储器通常有16M、32M字节或者更大。帧存储器的存储容量是显示卡的一个重要功能指标，帧存储器的容量必须保证至少存储一屏所能显示的所有象素，才能达到其设计的分辨率。      

       显示器有单色和彩色两种。最低级的单色显示器的每个象素只能是黑或白两种状态，用一个二进制位就可以表示；彩色显示器按每个象素可以显示的颜色数不同而用不同位注1来表示。例如，如果每个象素可以显示16种颜色，则需要用4个二进制位（4 bits）表示。常见的彩色显示标准有256色（8 bits）、64K色（16 bits）、16M色（24 bits）等多种。其中16M色显示方式又称为真彩色方式，这时每个象素信息由三个字节表示，各字节（8 位）分别代表红、黄、蓝三种基色之一的强度，三色混合总共可以产生约一千六百万种颜色，为表现真实世界的色彩提供了足够多的种类。      

      由于显示帧的象素信息存储在显示卡上的帧存储器里，所采用的显示标准自然就决定了对帧存储器容量的要求。例如要支持显示640×480的黑白两色图形，帧存储器至少需要有 640×480约等于30K字节容量，而为了支持640×480分辨率的真彩色显示方式，帧存储器需要约 640×480×3字节，将近1M字节的容量。较大的帧存储器能够支持更高分辨率和更多色彩的显示方式。      

      在微型计算机的发展过程中，逐步形成了许多图形显示硬件标准。早期（80年代初）微型机的显示标准有MDA、CGA、EGA几种，前一种是单色显示标准，后二种是彩色显示标准，其分辨率分别为720(350，640(200，640(350 。与显示器配套的显示卡规格有单色显示卡、CGA显示卡、EGA显示卡。      

      计算机显示技术最近几年发展很快。制造高分辨率、大屏幕显示器的成本大大下降，原来的低分辨率和中分辨率显示器已经基本被淘汰。新的显示硬件（显示器和显示卡）大都满足Super VGA标准，显示器分辨率为1024×768或更高。与显示器配套的显示卡规格为SVGA显示卡。

3.鼠标器  

      鼠标器现在也已经成为微机上普遍配置的输入设备。从外形看，鼠标器是一个可以握在手掌中的小盒子，通过一条缆线与计算机连接，就像老鼠拖着一条长尾巴。        

       较早的鼠标器是机械式的，它的基本结构分为两部分：其一是位于顶部前端的两个或三个按键；其二是位于底部的圆珠。输送信息的连线接到键盘，或直接连到微机的输入输出端口。使用时把鼠标器放在一个平坦的表面上，移动鼠标器时圆珠也转动，同时把这种运动由光标体现在屏幕上，按下顶部的按键，就可以向计算机发出执行输入方式选择及基本编辑功能等各种命令。      

      机械式鼠标器在操作时要给内部的圆珠施压。为方便鼠标器的移动，要有足够大的平面，而且图形的精确度受到限制。如果需要较高的分辨率或者较为稳定的信号，可以采用光学鼠标器，这种鼠标器配有带接头的电缆和一块塑料垫板。      

     鼠标器上一般有三个键或两个键，各个键的功能可以由软件来任意规定，一般左键用得较多。      

      现在多数鼠标器都采用串行接口。直接插入主机箱后面板上的一个插孔，不需要任何其它外部电路。通常鼠标器总是与键盘同时使用的。鼠标器可以用多种插头与主机连接。  

      使用鼠标器要有驱动程序（如MOUSE.COM）。操作系统通过调用鼠标器驱动程序就可以得到鼠标器的移动和按钮信息。由于鼠标器驱动程序要通过显示接口板来控制光标在屏幕上的移动，因此鼠标器驱动程序必须支持现有的显示接口板来保证它在系统里正确工作。除了鼠标器以外，还可以见到许多形式不同但功能类似的输入设备。例如便携式计算机上常装有一个称为“轨迹球”的小圆球，拨动这个小球就可以移动屏幕光标。其使用方法与鼠标器大体相同。

4.打印机  

（1）打印机的分类       

      打印机可按字符（图形、表格）印出的顺序分为串行打印机（字符式打印机）、行式打印机和页式打印机。串行打印机一次打印一个字符，通过多次打印字符形成行和页，针式打印机就是串行打印机；行式打印机一次并行地印出一行字符，早期的所谓快速打印机（只适合于像英文这样字符数较少的文字）多是这种打印机；页式打印机每次输出一页，激光打印机就是一种页式打印机。   

      按照印字方式的不同，也可将打印机分为击打式打印机和非击打式打印机两类。击打式打印机也叫机械式打印机，其工作原理是通过机械动作打击浸有印字油墨的色带，将印色转移到打印纸上，形成打印效果，这也就是“打印机”这个名称的由来。非击打式打印机是利用其它化学、物理方式来打印的，许多这类打印机的输出过程中并没有“打”的动作。常见的非击打式打印机有喷墨打印机和激光打印机等。   

（2）字符打印机       

     其工作原理与机械式英文打字机类似。打印机中有一组或多组用金属材料或其它硬质材料刻成的字符模型（字模）。当需要输出一个字符时，打印机把相应字模移到纸的对应位置，然后启动击锤隔着色带撞击纸张，字符就被印在纸上。字符（击打式）打印机按照结构又分为字符式打印机和行式打印机两种。   

     字符打印机的主要缺点是只能打印固定数目的字符，无法打印汉字和图形。  

（3）点阵打印机  

      点阵式打印机是通过安装在打印头上的数根“打印针”打击色带产生打印效果的，因此也称为针式打印机。常见的有9针单排排列的（称为 9 针打印机）和24针双排错落排列的（24针打印机）两种。打印头中的电磁装置按照要打印字符的点阵（参看图1.14）分别驱动不同位置上的打印针，每个打印针打击色带一次在纸上印出一个小墨点。几根针同时出击便可印出字样的一列，然后，打印头前移再打下一列，打好一个字符后，打印头前移再打下一个字符。一行打印完成后，打印机移动纸张，将纸张下一行移到与打印头对应的位置，继续打印。用这种方法可以在纸张上打印出由小墨点组成的任何输出形式的文字和图形。有些点阵式打印机允许安装多条不同颜色的色带，就可以进行彩色输出了。它的缺点是打印速度较慢。    

（4）喷墨打印机  

      喷墨打印机在印字方式上与点阵打印机相似，但印在纸上的墨点是通过打印头上的许多（数十到数百个）小喷孔喷出的墨水形成的。与点阵式打印机的打印针相比，这些喷孔直径很小，数量更多。微小墨滴的喷射由压力、热力或者静电方式驱动。由于没有击打，故在工作过程中几乎没有声音，而且打印纸也不受机械压力，打印效果较好，在打印图形、图像时（与点阵打印机相比）效果更为明显。有些喷墨打印机可以把三四种不同颜色的墨水混合喷射，印出彩色文字或图形。     

（5）激光打印机       

      激光打印机是用电子照相方式记录图像，通过静电吸附墨粉后在纸张上印字的。它的基本原理与静电复印机类似。它用接收到的信号来调制激光束，使其照射到一个具有正电位的感光鼓（硒鼓）上，被激光照射的部位转变为负电位，能吸附墨粉。激光束扫描使硒鼓上形成了所需要的结果影像。在硒鼓吸附到墨粉后，再通过压力和加热把影象转移到输出在一页打印纸上。由此可见，激光打印机的输出是按页进行的。由于激光束极细，能够在硒鼓上产生非常精细的效果，所以激光打印机的输出质量很高。可以超过以前铅字印刷的水平。   由于激光打印机输出速度快、印字质量高，而且可以使用普通纸，因而是理想的输出设备。激光打印机的主要缺点是耗电量大，墨粉价格较贵，因此运行费用较高。    

5、图输入输出设备   

⑴ 图形数字化仪     

       是一种常见的图形输入设备，由一块较大的平板和一个类似于鼠标器的手持“游标器”组成。把游标器上的准星（十字交叉点）在平板上移动，依次采集准星的坐标位置（X，Y）就是一串输入数据。在这种平板上铺上各种图纸，拿着游标器，对准图纸上的每个点、线和区域边界不断地移动，所形成的轨迹作为一连串的输入数据存储在计算机内并进行处理。  

 ⑵ 图形扫描仪      

     是最常用的图像输入设备，其功能是把实在的图像划分成成千上万个点，变成一个点阵图，然后给每个点编码，得到它们的灰度值或者色彩编码值。也就是说，把图像通过光电部件变换为一个数字信息的阵列，使其可以存入计算机并进行处理。通过扫描仪可以把整幅的图形或文字材料，如图画、照片、报刊或书籍上的文章等，快速地输入计算机。 

 ⑶ 绘图仪      

       是一种常见的图形输出设备，用于在纸张上绘出由点和线段构成的图形，例如各种统计图、机械设计图、房屋建筑图等。最常见的是笔式绘图仪，装有一个可以纵向和横向（可以在Ｘ方向和Ｙ方向上）运动的绘图头部件，称为绘图笔架，笔架上可安装一支或几支各种颜色的绘图笔，在计算机的控制下，绘图笔不停地抬起、落下，并在纸面上移动划线，逐步画出所需要的图形。还可以根据计算机的命令更换其它不同颜色的绘图笔。      

      笔式绘图仪有平板式和滚筒式两种。平板式绘图仪有一个放纸的大平面板和安装绘图笔架的活动托架，托架可以沿平板两边的导轨来回纵向运动，笔架则能沿托架上的导轨横向滑动，托架和笔架配合就可以到达平板上的任何位置。滚筒式绘图仪上笔架的托架是固定的，绘图纸紧紧地卷在一个滚筒上，可以随滚筒在笔架下面纵向卷动。在绘图过程中，笔架在托架导轨上横向移动，而滚筒带动绘图纸在绘图笔下纵向滚动。滚筒式绘图仪占地面积较小，能使用很长的纸张，大幅面纸张的绘图仪大都是滚筒式。 除笔式绘图仪之外，还有喷墨式、静电式、热敏式等类型的绘图仪，其工作原理与喷墨打印机类似，都是通过某些技术以点阵形式生成纸面上的图。  

⑷ 数据投影器 

      是近年来逐渐推广开来的一种重要的输出设备，它能连接在计算机的显示器输出端口上，把应该在显示器上显示出来的内容投射到大屏幕甚至一面墙壁上，非常适合于课堂教学以及其它演示活动。目前的数据投影器可以达到像看计算机屏幕一样的良好的投影效果。  还有一种与数据投影器功能相仿的数据投影板，是一块与计算机屏幕差不多大小的平板显示器。只要把它放在普通投影仪上，屏幕显示就可以通过投影仪的光学系统投射到大屏幕或墙面上。数据投影板体积小，使用和携带都比较方便。     

6、磁卡读入机和条形码阅读器  

      磁卡读入机和条形码阅读器广泛应用于图书管理、身份验证、商品销售与管理中，它是利用电磁和光电转换原理，把预先制作在卡上或条形码中的数字信息读入计算机。    

7、Modem  Modem

      是调制解调器的英文名称，是用以实现计算机处理的数字信号同电话线传输的模拟信号之间转换的装置。数据传输速率是Modem的重要技术指标，单位为bps（位/秒），即“每秒钟传送多少位数据”。

四、机型举例（联想Y50-70AM-ISE）

1.屏幕

   15.6英寸的Y50采用LED背光雾面显示屏，分辨率则选用全高清1920×1080分辨率。虽该机没有采纳IPS材质高视角屏幕，但实际显示效果还是相当不错的。后续联想Y50还会有4K分辨率显示屏版本，显示效果会更加细腻且出色，不过超高分辨率可能会影响到游戏在高画质下的运行流畅度。

2.键盘

      联想Y50键盘设计也算是完美的继承，视觉体验上FN+空格键激活后立刻彰显出血脉喷张的直观感。联想Y50首次在Y系列上采用了一体化键盘，有效地增强了机身的整体感。键盘的双色按键颗粒，键帽上层为黑色，而下半部分则采用了暗红色，并在键盘底板内置显眼的三级红色背光灯。在光线较暗的环境下开启，令人有跃跃欲试的冲动。

     键盘颗粒依旧采用了巧克力式，弹性反馈和噪音控制的相当到位。红与黑搭配应当算是游戏键盘最具代表的风格，红色散发着激情与奋斗， 同时也代表了力量与霸气，而黑色，既有高贵、权势、理性的一面，又能烘托出整体的内敛气质。另外，整个C面采用类肤材质涂层，触摸手感细腻，这种外硬内软的设计理念使得酷炫的外观与舒适游戏体验间获得了很好的平衡。

3.屏幕

    限量版Y50采用15.6英寸LED背光镜面显示屏，分辨率则选用4K 3840×2160分辨率，无论是看视频还是玩游戏，都会使画面更加细腻。我们拿到的这台Y50的显示屏产自三星，属于RGBW像素显示面板。

2014-11-26    19:57:27

计算机的输入装置

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