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1、第九章输入输出设备第一页，本课件共有76页计算机组成与结构q本课程主要讲授计算机系统的硬件和软件构成方法，包括硬件系统中运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备和总线系统的构成原理等；并与当代先进的计算机技术相结合。是计算机科学与技术本科专业核心课程。q 本课程着重计算机系统组成与结构方面的教学和研究。本课程着重计算机系统组成与结构方面的教学和研究。计算机结构定义为系统程序员所能见到的计算机硬件特性；计算机组成是指计算机硬件的具体实现。第二页，本课件共有76页第九章 输入输出设备 qI/O设备概述q输入设备q输出设备（显示器）q输出设备（打印机）q汉字处理技术第三页，本课件共有76页9.1
2、I/O设备概述 q常用的I/O设备如表9.1所示。第四页，本课件共有76页9.1 输入输出设备概述 qI/O系统的结构如下图所示。第五页，本课件共有76页9.2 输入设备 q在计算机中，输人设备主要完成输入程序、数据和操作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。当实现人工输入时，往往与显示器(输出设备)联用，以便及时检验并修正输入时的错误。q也可利用盘、带等可脱机录入的介质进行输入。第六页，本课件共有76页9.2 输入设备 一、键盘一、键盘q键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRT显示器组成终端设备。q键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，每按下一个键，产生一个相应的字符代码(每个按
3、键的位置码)，然后将它转换成ASCII码或其他码，送主机。目前常用的标准键盘有101个键。qIBM PC机的键盘内装有机的键盘内装有Intel 8048单片机来执行键盘扫描功单片机来执行键盘扫描功能能(确定按键的位置码确定按键的位置码)、键盘检测、消去重键、自动重发、扫描码、键盘检测、消去重键、自动重发、扫描码的缓冲以及与主机间的通信等。的缓冲以及与主机间的通信等。第七页，本课件共有76页9.2 输入设备 q用于信息交换的美国标准代码(American Standard Code for Information Interchange，简称ASCll)。q另有一种字符编码，是主要用在IBM计算
4、机中的扩充的二十进制信息码(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，简称EBCDIC)。它采用8位码，有256个编码状态，但只选用其中一部分。09十个数字符的高4位编码为1111，低4位仍为00001001。大、小写英文字母的编码均同样满足正常的排序要求，而且有简单的对应关系，即同一个字母其大小写的编码值仅最高的第二位值不同，易于变换与识别。第八页，本课件共有76页9.2 输入设备 二、二、光笔、图形板和画笔光笔、图形板和画笔(或游动标或游动标)输入输入q光笔(Light Pen)的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光会聚为一
5、个光点。在光笔头部附有开关，当按下开关时，进行光的检测，光笔就可拾取显示器屏幕上的坐标。光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔移动，在屏幕上画出图形或修改图形，这个过程与人用钢笔画图的过程类似。经操作员确认后，即可存入计算机。第九页，本课件共有76页9.2 输入设备 q画笔(Stylus)为笔状，但不是光笔。它不是用于显示器屏幕，而是用于图形板(tablet)。当画笔接触到图形板上的某一位置时，画笔在图形板上的位置坐标就会自动传送到计算机中去，随着笔在板上的运动可以画出图形。图形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图等。q图形板是一种二维的AD变换器，因此图形板也称作数字化板
6、。坐标量测的方法有电阻式、电容式、电磁感应式和超声波式几种。以电磁式为例，图形板是一块电磁感应板，手持的游动标中有一个感应线圈，当线圈的中心(十字标的中心)置于板上某点时，便在该点产生感应电压，得到坐标值。第十页，本课件共有76页9.2 输入设备三、鼠标器、跟踪球和操作杆输入三、鼠标器、跟踪球和操作杆输入q光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐标。光笔和图形板两种输入方式都可以输入绝对坐标。还有一类坐标输入设备，只能用来输入相对坐标。鼠标器、跟踪球和操作杆就属于这一种。它们必须和显示器的光标配合。鼠标器、跟踪球和操作杆操作容易，制作简单而且造价低，但定位精度都比较差。q鼠标器鼠标器(mous
7、e)是一种手持式的坐标定位部件。跟踪球(track boll)是用手指或掌心推动的金属球体，操作杆(joystick也叫游戏棒)是能用于前后左右移动的金属杆。第十一页，本课件共有76页9.2 输入设备q【1964年美国科学家道格拉斯.恩格巴特(Douglas Eglebart)博士发明了鼠标。直到1968年12用的美国秋季计算机会议上，他向与会者展示了他的新发明。】尊敬的鼠标之父道格恩格尔巴特博士 第十二页，本课件共有76页9.2 输入设备q【世界上最早的鼠标诞生于1964年，它是由美国人道格恩格尔巴特（Doug Engelbart）发明的。恩格尔巴特于1925年1月30日出生在俄勒冈州波特兰
8、市附近的一个小农场，1942年，他在俄勒冈州立大学学习电气工程。二战期间，恩格尔巴特中断了学业去参军，在Phillipines作为一名电子雷达兵服了两年兵役。1948年，拿到电气工程学士学位后，他留在旧金山半岛NACA Ames 实验室（NASA美国国家航天局的前身）做一名电子工程师。】第十三页，本课件共有76页9.2 输入设备q在1946年世界上第一台电子计算机诞生以后，那时电脑功能还远没有现在这么完善。这些价格昂贵的奢侈品主要用途也是用于科研、军事等领域。尽管如此，作为一个富有远见卓识的发明家，恩格尔巴特博士已经意识到，随着电脑的发明以及普及，在人类历史的发展进程中具有无法估量的重大意义，
9、鼠标自然也有可能会被广泛应用，所以他发明鼠标，并且最初起名叫并且最初起名叫“显显示系统示系统X-Y位置指示器位置指示器”。这个像老鼠一样拖着一条长长尾巴连线的装置，被恩格尔巴特博士和他的同事戏称为“Mouse”，也许是“Mouse”这个名字简洁而且形象生动，所以“鼠标”的称呼一直被流传下来，这就是鼠标名称的来历。】q1997年人们为了表彰恩格巴特在人机交互方面的卓越贡献，授予他计算机界授予他计算机界最高荣誉最高荣誉图灵奖。鼠标的发明，也曾被图灵奖。鼠标的发明，也曾被IEEE（全球最大的专业技术（全球最大的专业技术学会学会美国电气与电子工程师学会）列为计算机诞生美国电气与电子工程师学会）列为计算
10、机诞生50年来最重大的事年来最重大的事件之一，件之一，可见其对IT历程的重大影响作用。第十四页，本课件共有76页9.2 输入设备最初的鼠标外观最初的鼠标外观最初的鼠标外观最初的鼠标外观第十五页，本课件共有76页9.2 输入设备四、触摸屏四、触摸屏q触摸屏系统一般包括两部分：触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置。q触摸屏控制卡上有微处理器和固化的监控程序，其主要作用是将触摸检测装置送来的触摸信息转换成触点坐标，再送给计算机；同时它能接收计算机送来的命令，并予以执行。触摸屏的控制卡及其电源可以安装在显示器内，称为内置式；也可放在显示器外面，称为外挂式。q触摸屏根据其所采用的技术可分成5类：电阻式、电容
11、式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压力测力技术。第十六页，本课件共有76页9.2 输入设备五、五、图像输入设备图像输入设备(摄像机和数字照相机摄像机和数字照相机)q摄像机摄像机q摄像机摄取的景物，经数字化后变成数字图像存入磁盘或磁带，如果被摄对象在微观世界，可以将摄像机装在显微镜上，组成显微图像输入系统。q当图像已经记录到某种介质上时，要用读出装置读出图像。如记录在录像带上的图像要用录像机读出，再将视频信号经图像板量化输入计算机。如果想把纸上的图像输入计算机，一种方法是用摄像机对着纸上的图像摄像输入。另一种方法是利用装有CCD(电荷耦合器件)的图文扫描仪(scanner)或图文传真机。第十
12、七页，本课件共有76页9.2 输入设备q数字照相机数字照相机q近年来推出的数字照相机在色彩质量和图像清晰度等方面不断改进，但还不能与基于胶片的相机所能提供的最佳清晰度和色彩相媲美。q数字照相机内置有1M几M字节存储器，并带用LCD预映屏幕。在拍照时观察屏幕可将最佳快照录入相机的存储器中，并即时删除不理想的照片。其最大的特点是可以联机。因此人们可以在瞬间获取图像，也可在照片拍摄后把其载到因特网上。第十八页，本课件共有76页9.2 输入设备六、条形码及其技术六、条形码及其技术q条形码又叫条码。条码的定义是：由一组宽度和反射率不同的平条码的定义是：由一组宽度和反射率不同的平行相邻的行相邻的“条条”和
13、和“空空”，按照预先规定的编码规则组合起来，按照预先规定的编码规则组合起来，用以表示一组数据的符号。用以表示一组数据的符号。这组数据可以是数字、字母或某些符号。图92(a)为条码符号基本术语示意图。第十九页，本课件共有76页9.2 输入设备第二十页，本课件共有76页9.2 输入设备七、光学字符识别七、光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统技术和语音文字输入系统q光学字符识别技术光学字符识别技术q OCR系统是多项技术结合的产物，识别技术是其核心内容，还包括图形文本的扫描输入，光电信号变换，电信号的数字化处理，版面分析与理解，字的切分处理以及输入信息载体(页)的自动传送技术等。第二十一页，
14、本课件共有76页9.2 输入设备q语音与文字输入系统语音与文字输入系统q目前计算机输入字符与数据，主要用键盘敲入，人们正在研究如何让机器听懂话、识别字。为了达此目的，一系列相应学科正在形成与发展，其中包括模式识别、人工智能、信号处理和图像处理，并在此基础上产生了语音识别、文字识别、自然语言理解与机器视觉等学科。第二十二页，本课件共有76页9.2 输入设备q语言识别语言识别q语言信息处理技术，包括自动语言识别、语言合成、语言理解、自动电话查询和翻译等，是当今世界上研究的一个重要方面。q语言识别系统，有孤立单词识别系统和连续语言识别系统两种。在语言理解系统中要求适应自然语言，自然语言的语法不很规范
15、，并带有习惯性的无意义的发音。语言识别系统根据使用范围的不同又可分成供特定人使用的和供任意人使用的两种。第二十三页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）一、显示设备种类一、显示设备种类q显示设备种类繁多。按显示设备所用的显示器件分类，有阴极射线管(cathode ray tube，简称CRT)显示器，液晶显示器(1iquidcrystaldisplay，简称LCD)，等离子显示器等。qCRT就是大家所熟悉的电视机显像管，有黑白和彩色两种。目前的台式计算机大部分使用CRT作为显示器件。液晶和等离子显示器是平板式显示器件，它们的特点是体积小、功耗少，是很有发展前途的新型器件。第二十四页，本课
16、件共有76页9.3 输出设备（显示器）液晶显示器液晶显示器LCDLCDLiquid Crystal Liquid Crystal DisplayDisplay阴极射线管显示器阴极射线管显示器CRTCathode Ray Tube第二十五页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q按所显示的信息内容分类，有字符显示器、图形显示器和图像显示器三大类。q按显示设备的功能分类，有普通显示器和显示终端两大类。显示器和终端是两个不同的概念。q显示器的功能简单，它只能用于接收视频信号，显示器的控制逻辑和存储逻辑都在主机接口板中，目前使用的个人计算机系统就是这种结构，这种显示器也称作监视器(monitor
17、)。第二十六页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q阴极射线管阴极射线管(CRT)qCRT是目前广泛应用的显示器件，最早用于电视接收机，然后应用于计算机系统，作为字符、图形和图像显示器。qCRT是一个电真空器件，由电子枪、偏转装置和荧光屏构成。我们以单色CRT(即黑白显像管)为例(见图94)说明CRT的工作原理。q电子枪是阴极射线管的主要组成部分，包括灯丝、阴极、栅极、加速阳极和聚焦极。CRT在加电以后，灯丝发热，热量辐射到阴极，阴极受热便发射电子，电子束射到荧光屏上形成光点，由光点组成图像。第二十七页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）第二十八页，本课件共有76页9.3 输出
18、设备（显示器）q平板显示器平板显示器q平板显示器(FPD)一般是指显示器的深度小于显示屏幕对角线14长度的显示器件，有液晶显示(LCD)、等离子体显示(PDP)、场发射显示(FED)、电致发光显示(ELD)等。其中LCD本身不发光，靠调制外光源实现显示，其余各类显示均自身发光。平板显示器有不少优点，但目前价格尚待进一步下降。第二十九页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）(1)液晶显示液晶显示(LCD)q液晶是液态晶体的简称，它是一种有机化合物，在一定范围内，既具有液体的流动性，又具有分子排列有序的晶体特性，液晶分子是棒状结构。具有明显的光学各向异性，它本身不发光，但能够调制外照光实现信
19、息显示，因此使用时需要背光源。q液晶显示具有低工作电压、微功耗、体轻薄、适于LSI驱动，易于实现大画面显示，显示色彩优良等特点。目前广泛应用的是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。qLCD的应用领域：便携式电子产品 监视器 消费类电子产品。第三十页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）(2)彩色等离子体显示彩色等离子体显示(plasma display panel，简称，简称PDP)q等离子体显示是利用惰性气体在一定电压作用下产生气体放电现象而实现的一种发光型平板显示技术。彩色PDP技术与荧光灯显示原理相同，利用气体放电产生紫外线，紫外线激发光致荧光粉，荧光粉发射可见光，使用三基色荧
20、光粉实现红、绿、蓝三色，并使每基色单元实现256级灰度，再进行混色达到彩色显示的目的。第三十一页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q其结构好比把数十万至数百万个气体微型荧光灯(即放电单元)按一定排列方式设置在两块平板玻璃之间，其基本结构与LCD等平板显示类似。制作时，在两块玻璃之间，通过许多障壁把放电空间分隔成若干放电单元。每个显示单元都设有一组电极，并按一定排列形式在各单元内壁上分别涂有红、绿、蓝荧光粉。由外部电路按一定方式对所有放电单元进行控制，并完成三基色的空间混色，即可实现彩色显示。第三十二页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）二、显示技术中的有关术语二、显示技术中的
21、有关术语q像素和分辨率像素和分辨率像素像素：组成图像的最小单位，显示器上的发光点组成图像的最小单位，显示器上的发光点点距点距：相邻像素的距离（相同色彩点的距离）相邻像素的距离（相同色彩点的距离）0.31mm0.31mm、0.28mm0.28mm、0.25mm 0.25mm 分辨率分辨率：显示器所能表示的像素个数显示器所能表示的像素个数分辨率水平点数分辨率水平点数垂直点数垂直点数6404806404808006008006001024768102476812801024 12801024 点距越小，显示的图像点距越小，显示的图像越细腻越细腻分辨率越高，所能表达分辨率越高，所能表达的图像信息越多的
22、图像信息越多第三十三页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q灰度和色彩灰度和色彩q灰度级灰度级：黑白显示器所显示的黑白显示器所显示的像素点的亮暗差别像素点的亮暗差别,彩色显示器所能表现的彩色显示器所能表现的颜颜色数量色数量(彩色深度彩色深度)q单色显示器：单色显示器：只有两级灰度的显示器只有两级灰度的显示器q黑白显示器：黑白显示器：具有多种灰度级的黑白显示器具有多种灰度级的黑白显示器q彩色显示器：彩色显示器：红红红红、绿绿绿绿、蓝蓝蓝蓝三色发光点组成三色发光点组成q灰灰度度和和彩彩色色深深度度与与显显示示存存储储器器有有关关。如如果果使使用用8 8个个二二进进制制位位表表达达一一个个像
23、像素素的的灰灰度度，则则可可以以有有256256种种不不同同的的亮亮度度。如如果果红红、绿绿、蓝蓝三三色色都都用用8 8个个二二进进制制位位表达，则彩色图像就具有表达，则彩色图像就具有2 22424（16M16M）种颜色，被成为真彩色）种颜色，被成为真彩色q灰度级越多，图像层次感越强；色彩数越多，图像越清楚逼真灰度级越多，图像层次感越强；色彩数越多，图像越清楚逼真第三十四页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q刷新和扫描刷新和扫描刷新刷新：使电子束不断地重复扫描整个屏幕的过程使电子束不断地重复扫描整个屏幕的过程不感到闪烁的刷新频率：不感到闪烁的刷新频率：30次次/秒秒模拟电视标准：每秒
24、刷新模拟电视标准：每秒刷新50帧图像帧图像光栅光栅扫描扫描：光栅扫描是从上至下顺序扫描整个屏幕：光栅扫描是从上至下顺序扫描整个屏幕逐行扫描逐行扫描隔行扫描隔行扫描扫扫描描频频率率：完完成成一一帧帧所所花花时时间间的的倒倒数数，也也叫叫刷刷新新频频率率(每每个个像像素素在在一一秒秒内内被被刷刷新新次次数数)刷新频率越高、图像越稳定，刷新频率越高、图像越稳定，感觉越舒服。感觉越舒服。第三十五页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）三、字符显示器三、字符显示器q字符显示设备是计算机系统中最基本的外部设备。对于不同的计算机系统，字符显示器的组成方式有所不同。在中大型的计算机系统中，为了不影响主机
25、的数据处理能力，显示器作为终端设备独立存在。在微型机系统中，显示输出和键盘输入分别接入系统，它们是两个独立的设备，显示系统由插在主机中的显示控制板和显示器两部分组成。第三十六页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q图95(a)是字符A用点阵(7X9)表示的例子以及它位于字符窗口中的情况，图95(b)为字符发生器的逻辑结构。第三十七页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）第三十八页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）四、图形和图像显示四、图形和图像显示q光栅扫描图形显示器，是当今应用最多的显示器，光栅扫描显示器的特点是把对应于屏幕上每个像素的信息都用存储器存起来，然后按地址
26、顺序逐个地刷新显示在屏幕上。其硬件结构如图97所示。第三十九页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q这里有两个存储器，一个称作程序段缓冲存储器，另一个是帧存储器。程序段缓存中存储由计算机送来的显示文件和交互式图形图像操作命令，如图形的局部放大、平移、旋转、比例变换、图形的检索以及图像处理等，这些操作在显示处理器中完成，比在主机中用软件实现效率要高得多。q在微机系统中，主机和CRT设备之间的电路都放在显示适配器的接口中。q帧存储器中存放了一帧图形的形状信息，和屏幕上的像素一一对应，如果屏幕的分辨率为1024X1024个像素，帧存就要有1024X1024个单元；如果屏幕上像素的灰度为256
27、级，帧存每个单元的字长就要是8位。因此，帧存的容量直接取决于显示器的分辨率和灰度级。第四十页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q早期的VGA显示图形适配器只起到CPU与显示器之间的接口作用；如今还起到处理图形图像数据，加速显示等作用。其核心部分是专门为之设计的图形图像加速芯片，这是一个固化了一定数量常用基本图形程序模块和三维图形图像处理部件的芯片。q三维处理大体上可分为“几何变换”和“色彩渲染”两种处理，这两种处理如果都由CPU来声成，则CPU的负担过重，而且大量位图数据的传输量很大，对传输率要求太高；如果都由适配器来完成，则要采用三维图形芯片和大容量显存来完成色彩渲染处理，但显存成
28、本较高。第四十一页，本课件共有76页9.3 输出设备（显示器）q要降低适配器成本，需要减少卡上显存容量，而将结构数据存储在主存储器中。原有的总线难以胜任图形数据传送，Intel公司提出了新型视频标准AGP，并推出了三维图形图像加速芯片。附和AGP标准的适配器也随之出现在市场上。q在微机中是否具有AGP接口卡，对图形图像的处理效果影响很大。第四十二页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q打印输出是计算机系统最基本的输出形式，可将打印在纸上的信息长期保存。q按印字原理分类，分为击打式击打式和非击打式非击打式两大类。q击打式打印机是利用机械作用使印字机构与色带和纸相撞击而打印字符，目前使用的
29、是点阵针式打印机。q非击打式是采用电、磁、光、喷墨等物理、化学方法印刷字符。如激光印字机、静电印字机、喷墨印字机等。q击打式设备成本低，缺点是噪音大，速度慢。非击打式设备速度快，噪音低，印字质量比击打式好，但价格较贵。第四十三页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q按工作方式划分，可分为串行打印机和行式打印机两种。所谓串行打印机，是逐字打印的。行式打印机的速度比串行打印机快，它一次就可以输出一行。q另外，按打印纸的宽度不同，可分为宽行打印机和窄行打印机；还有能输出图的图形图像打印机，具有彩色效果的彩色打印机等等。第四十四页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）一、点阵针式打印机一
30、、点阵针式打印机q点阵针式打印机的特点是结构简单、体积小、重量轻、价格低，字符种类不受限制，较易实现汉字打印，还可以打印图形和图像。q针式打印机的印字方法是由打印针印出的n(横)m(纵)个点阵组成字符图形。显然，点越多，印字质量越高，西文字符的点阵通常有57，77，79等几种，若要打印汉字，至少要加密到1616点阵或2424点阵。第四十五页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q值得注意的是，字符由nm个点阵组成，并不意味着打印头就装有nm根打印针。为减少打印头制造的难度，串行点阵打印机的打印头中一般只装有一列m根打印针，每根针可以单独驱动，印完一列后打印头沿水平方向移动一步微小距离，n
31、步以后，形成一个nn点阵，照此逐个字符打印。q针式打印机有单向打印和双向打印两种。q针式打印机由打印头与字车、输纸机构、色带机构及控制器四部分组成。图98为针式印字机构原理图。第四十六页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）第四十七页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q打印控制器与显示控制器类似，主要包括字符缓冲存储器、字符发生器、时序控制电路和接口电路四部分。主机将要打印的字符通过接口电路送到缓冲存储器，在打印时序逻辑控制下，从缓存中顺序取出字符代码，对字符代码进行译码，得到字符发生器ROM的地址，逐列取出字符点驱动打印头，形成字符点阵。q输纸机构由步进电机驱动，每打印完一行
32、字符，要按给定的要求走纸。q色带的作用是供给色源，如同复写纸的作用一样。打印过程中，色带必须不断移动，以改变其受击打的位置。针式打印机中使用的多为环形色带，它装在一个塑料的带盒内，色带可以随打印头的动作自动循环。第四十八页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q针式打印机打印时，驱动的仅仅是质量很小的打印针，惯性小，速度快。选字操作是全电子线路控制，所以选字时间很短。串行针式打印机的打印速度为每秒100个字符左右。q彩色针式打印机的工作原理与单色的基本相同，仅是使用的色带和色带机构不同，色带为四色带，在一条色带上平行地分为黑、蓝、红和黄4种颜色，打印时，色带机构既要带动色带做单向循环移动
33、，又要带动色带盒做上下位移，变换打印头所接触的色带部位，从而打印出不同颜色。虽然色带上只有4种颜色，但可打印两次，从而可获得7种颜色(黑、蓝、红、黄、紫、橙、绿)。第四十九页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）二、激光打印机二、激光打印机1、激光打印机内部结构、激光打印机内部结构q激光打印机的内部结构如图99所示。其主要部件如墨粉、感光鼓(硒鼓)、显影轧辊、显影磁铁、初级电晕放电极、清扫器等，都装置在墨盒内。其中感光鼓一般是用铝合金制成的一个圆筒，鼓面上涂敷一层感光材料(如硒碲砷合金)。激光发生器是激光打印机的光源，具有很好的单色性和方向性，可以聚焦成极细的光束。激光束通过扫描反射镜反
34、射到感光鼓上。第五十页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）第五十一页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q打印的图像形成于墨盒中央的感光鼓上，墨粉由显影轧辊传送到鼓上，再传送到打印纸上，最后墨粉由定影轧辊熔融到打印纸上。打印纸从图的右边进入，从左边输出。q感光鼓的直径较小，要打印一页纸，感光鼓必须转动好几圈。第五十二页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）2、印字原理、印字原理q激光印字过程可分成六个步骤，以下参照图910所示的印字过程示意图进行介绍。(1)带电 (2)曝光 (3)显影(显像)(4)转印 (5)定影(固定)(6)清除残像第五十三页，本课件共有76页9.4
35、输出设备（打印机）第五十四页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）3、激光扫描系统、激光扫描系统q半导体激光器产生一束激光，经过一组聚焦镜和透镜聚焦后，照在旋转着的多面反光镜上，使激光扫过感光鼓的表面。这套光学系统有运动部分，精度要求也很高，所以比较复杂。q激光扫描系统使激光束由鼓面的左边缘向右边缘移动(即扫完一行)，当光束扫过鼓面时，半导体激光器中激光管不断地开通或关断：光束扫到要打印点的地方时，激光管开通；光束扫到非打印点的地方时(即空白处)，激光管关断。激光束扫完一行后，感光鼓旋转一个步距，同时，激光束又回到鼓面的左边缘，开始新的一行扫描，使鼓面开始接受新的一行载有信息的激光束。第
36、五十五页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）4、激光打印机性能激光打印机性能q激光打印机输出速度快，印字质量高，而且可以使用普通纸张。普通激光印字机的印字分辨率都能达到300DPI(每英寸300个点)或 400DPI，甚至600DPI。q激光打印机是非击打式硬拷贝输出设备，是逐页输出的，常用的输出幅面为A4或A3。因此也将这一类设备称为“页式输出设备”，而普通击打式打印机是逐字或逐行输出。页式输出设备的输出速度用每分钟输出的页数(pages per minute，简称PPM)来表示。高速激光打印机的速度在100PPM以上，中速为3060PPM。低速激光 打印机的速度为1020PPM，甚
37、至10PPM以下。q打印设备与计算机之间的接口比较简单。分为串行接口和并行接口两种。串行接口采用标准的RS232接口，每次输出一位数据。并行接口每次输出一个字节数据。第五十六页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）三、喷墨打印机三、喷墨打印机q喷墨打印机是类似于用墨水写字一样的打印机，可直接将墨水喷射到普通纸上实现印刷，如喷射多种颜色墨水则可实现彩色硬拷贝输出。喷墨打印机的喷墨技术有连续式和随机式两种，目前市场上流行的各种型号打印机，大多采用随机式喷墨技术。而早年的喷墨打印机以及当前输出的大幅面打印机采用连续式喷墨技术。第五十七页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）1、连续式喷墨
38、打印机工作原理、连续式喷墨打印机工作原理 q图911示出一种电荷控制式打印机的印刷原理和字符形成过程。主要由喷头、充电电极、偏转电极、墨水供应及过滤回收系统和相应控制电路组成。其工作原理如下：q喷墨头后部的压电陶瓷受振荡电脉冲激励产生电致伸缩，使墨水断裂形成墨滴而喷射出来，只要电脉冲存在，墨滴就能连续喷射出来。墨滴是不带电的，在其前面设置充电电极，施加静电场给墨滴充电，所充电荷的多少，由字符发生器控制，根据所印字符各点位置的不同而充以不同的电荷，充电电极所加电压越高，充电电荷越多，墨滴经偏转电极后偏移的距离也越大，最后墨滴落在印字纸上。第五十八页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）第五
39、十九页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）2、随机式喷墨打印机工作原理、随机式喷墨打印机工作原理q这种系统供给的墨滴只在需要印字时才喷出，因此不需要墨水循环系统，省去了墨水泵和收集槽等。与连续式相比，喷墨机构简单、价廉，可靠性高。为提高印字速度，这种印字头采用单列、双列或多列小孔，一次扫描喷墨即可打印出所需的字符或图像。q产生墨滴的机构，可采用不同的技术，流行的有压电式有压电式和热电式。热电式。第六十页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）（1）压电式喷墨技术）压电式喷墨技术q有压电管型、压电隔膜型和压电薄片型等多种。其机械结构虽不同，但有共同的特点，即加高电压脉冲于墨水压电换能
40、器上，使墨水受力，生成墨滴并喷出，完成印字过程。喷出的墨滴是不连续的，墨滴的发生频率最大可超过10KHz。图912(a)和(b)分别为压电管型喷墨机构和喷嘴结构示意图，今以它为例来说明喷墨技术的工作原理。这种喷墨机构由印字头组件、印字头车架和墨水盒等组成。在印字头组件中，可容纳几个到几十个喷嘴。其单个喷嘴的结构如图912(b)所示，由压电管、墨水管道和喷嘴组成。第六十一页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）第六十二页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）(2)热电式喷墨技术热电式喷墨技术q热电式，也称气泡式，其换能元件为加热器件，可采用电阻。图913说明气泡式墨滴的生成过程。第六
41、十三页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）3、喷墨打印机的消耗晶及辅助装置、喷墨打印机的消耗晶及辅助装置q喷墨打印机所选用的墨水、记录纸(打印纸)以及印字头的清洗密封装置和印字质量有密切关系。喷墨打印机需要特殊的墨盒，其价格较贵。彩色喷墨打印机有四只分别装有品红、黄、青、黑色的墨水盒。(1)墨水墨水q有严格的性能要求，不能随意更换不同规格的墨水，否则会对喷墨系统造成致命的损害，甚至报废。随机式喷墨机构，一旦发生故障，是不可修复的。第六十四页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）(2)记录纸记录纸(打印纸打印纸)q一般喷墨打印机要求使用与规定墨水要求相符的普通纸(复印纸)。对穿透性
42、和渗析性有一定要求。另外，也要注意不要因纸的质量问题而引起细微喷嘴的堵塞。(3)辅助装置辅助装置q 喷墨打印机带有一些通用的或专用的选件和辅助装置，如接口卡、输纸机构、供纸和接纸盘等。为确保喷嘴不受阻塞，对使用水性墨水的喷墨打印机应带有清洗装置，定期(或遇有故障)对印字机构进行清洗。有些厂商开发了静电型使用油型墨水的印字头。靠静电的吸引力，使高温沸腾(200)的油性墨水从喷嘴中喷出，这样可省去清洗装置。使用油性墨水的打印机可进一步提高分辨率。第六十五页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）四、热转印打字机四、热转印打字机q热转印打印机按其印字方式分为串式印字和行式印字，其印字质量优于点阵
43、针式打印机，与喷墨打印机相当，印字速度比较快，串式一般可超过6页分，分辨率达到360DPI。行式热转印打印机一般用于高质量彩色输出。q印字原理印字原理 q热转印打印机中的印字头是用半导体集成电路技术制成的薄膜头，头中有发热电阻，它由一种能耐高功率密度和耐高温的薄膜材料组成。如将若干个发热电阻(如60个)纵向排成一行，则构成串式印字；如将若干个发热电阻(如1728个)横向排成一行，则构成行式印字。第六十六页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q将具有热敏性能的油墨涂在涤纶基膜上便构成热转印色带，色带位于热印字头与记录纸之间。印字时，脉冲信号将印字头中的发热电阻加热到几百度(如300)，而
44、印字头又压在涤纶膜上，使膜基上的油墨熔化而转移到记录纸上留下色点，由色点组成字符、图形或图像。q若色带为彩色三基色色带，由程序控制色带转动换色，色带上的颜色在记录纸上经过一次或多次重合叠加即可形成彩色图像。第六十七页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）q热转印打印机包括：热转印打印机包括：q热印字头及压头机构、字车机构(仅串式打印机有)、输纸机构和色带机构。压头机构的作用是：当热印字头不工作时，处于抬头位置，在头与印字辊之间存在空隙；印字时，将热印字头压下，与色带、纸、印字辊之间形成一定压力，保证印字可靠性和字的浓度。q热转印色带属一次性使用的消耗品，即在转印过程中，当热印字头对色带上
45、某一点加热时，色带油墨层上对应点就转移到纸上，这一点就不存在第2次转印的可能性。为了实现连续印字的要求，通常将长色带绕成一卷(例如100米以上)使用。第六十八页，本课件共有76页9.4 输出设备（打印机）五、打印机的发展趋势五、打印机的发展趋势q在世界范围内，打印机由击打式向非击打式发展已成为定局。击打式打印机的最大优势是整机价格较低，尤其是消耗晶(如色带)费用低。但由于近期非击打式打印机大幅度降价，某些低档激光打印机产品的价格已接近于针打式打印机，使击打式打印机面临严峻的挑战。非击打式打印机的打印质量(尤其是彩色打印机)好，噪音低，但消耗品(如激光打印机和喷墨打印机的墨盒)费用高，使部分用户
46、难以承受。然而低档喷墨打印机的价格已降至1000元左右，因此在市场上有“上挤高品位的激光打印机，下压低消耗的针式打印机”之势。第六十九页，本课件共有76页9.5 汉字处理技术一、汉字输入编码一、汉字输入编码q数字编码国标区位码，用数字串代表一个汉字输入 q拼音码以汉字拼音为基础的输入方法q字形编码用汉字的形状（笔划）来进行的编码例如五笔字形第七十页，本课件共有76页9.5 汉字处理技术二、汉字交换编码二、汉字交换编码q汉字交换码是不同的汉字处理系统之间交换信息用的编码。q汉字也是一种字符。q1981年我国制定了信息交换用汉字编码字符集基本集GB2312-80国家标准（简称国标码国标码）。每个汉
47、字的二进制编码用两个字节表示。共收录一级汉字3755个，二级汉字3008个，各种符号682个，共计7445个。第七十一页，本课件共有76页9.5 汉字处理技术三、汉字内码三、汉字内码q汉字内码汉字内码是用于汉字信息的存储、检索等操作的机内代码机内代码，一般采用两个字节表示。q汉字内码有多种方案，常以国标码为基础的编码。q例如，将国标码两字节的最高位置1后形成。q汉字“啊”的国标码 3021H(0011 0000 0010 0001)q对应的汉字内码 B0A1H(1011 0000 1010 0001)第七十二页，本课件共有76页9.5 汉字处理技术四、汉字字模点阵及编码四、汉字字模点阵及编码汉
48、字的字模码为：16位 16位=32字节第七十三页，本课件共有76页9.5 汉字处理技术五、汉字的表示方法五、汉字的表示方法汉汉字字的的输输入入编编码码、交交换换码码、汉汉字字内内码码、字字模模码码是是计计算算机机中中用用于于输输入入、内内部部处处理理、交交换换、输输出出四四种种不不同同用用途途的的编编码码，不要混为一谈不要混为一谈。显示输出显示输出打印输出打印输出机内码向字形码转换机内码向字形码转换机内码机内码输入码向机内码转换输入码向机内码转换字符代码化（输入）字符代码化（输入）第七十四页，本课件共有76页第九章 输入输出设备第七十五页，本课件共有76页q第九章 习题END第九章 输入输出设备第七十六页，本课件共有76页