第9章-输入输出(IO)设备.ppt

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1、第第9章章 输入输出输入输出(I/O)设备设备9.1 外部设备概述外部设备概述9.2 输入设备输入设备9.3 输出设备输出设备显示器显示器9.4 输出设备输出设备打印机打印机9.5 汉字处理技术汉字处理技术习题习题9.1 外部设备概述外部设备概述中央处理器中央处理器(CPU)和主存储器和主存储器(MM)构成计算机的构成计算机的主体，称为主机。主机以外的大部分硬设备都称为主体，称为主机。主机以外的大部分硬设备都称为外部设备或外围设备，简称外设。它包括常用的输外部设备或外围设备，简称外设。它包括常用的输入输出设备，外存储器，脱机输入输出设备等。入输出设备，外存储器，脱机输入输出设备等。在第四代计算

2、机出现以后，特别是进入在第四代计算机出现以后，特别是进入80年代以来，年代以来，以个人计算机和工作站为代表的微型机迅速普及，以个人计算机和工作站为代表的微型机迅速普及，计算机的应用领域有了突破性的进展，外部设备开计算机的应用领域有了突破性的进展，外部设备开始向多样化、智能化的方向发展。始向多样化、智能化的方向发展。首先，以键盘输入和显示器输出相结合的终端设备，首先，以键盘输入和显示器输出相结合的终端设备，以及软磁盘存储器，逐步取代了纸带、卡片和电传以及软磁盘存储器，逐步取代了纸带、卡片和电传输入输出。由于电视技术的发展和输入输出。由于电视技术的发展和VLSI存储器价存储器价格的下降，使光栅扫描

3、的格的下降，使光栅扫描的CRT显示器得到普遍应用，显示器得到普遍应用，成为计算机系统中最基本的成为计算机系统中最基本的IO设备。设备。CRT显示器显示器不仅用于显示英文字符，而且用于显示汉字、图形不仅用于显示英文字符，而且用于显示汉字、图形图像；不仅有黑白显示器，而且有彩色显示器。图像；不仅有黑白显示器，而且有彩色显示器。CRT显示器的出现，使计算机的输出形式越来越丰显示器的出现，使计算机的输出形式越来越丰富直观。另外，各种方便实用的文字处理设备、绘富直观。另外，各种方便实用的文字处理设备、绘图机、打印机等，在办公室自动化等系统中起了重图机、打印机等，在办公室自动化等系统中起了重要的作用。要的

4、作用。表表9.1 常用的一些常用的一些IO设备设备输入设备：输入设备：键盘键盘 图形输入设备图形输入设备(鼠标器、图形板、跟踪球、操纵鼠标器、图形板、跟踪球、操纵 杆、光笔杆、光笔)图像输入设备图像输入设备(摄像机、扫描仪、数字相机摄像机、扫描仪、数字相机)条形码条形码 光学字符识别光学字符识别 语言与文字输入语言与文字输入输出设备：输出设备：显示器显示器(字符、汉字、图形、图像字符、汉字、图形、图像)打印设备打印设备(针式打印机、激光打印机、喷墨打印针式打印机、激光打印机、喷墨打印 机、热转印打印机机、热转印打印机)绘图机绘图机(平板式、滚筒式平板式、滚筒式)语音输出语音输出终端设备终端设备

5、(键盘键盘+显示器显示器)数模、模数转换数模、模数转换多媒体多媒体脱机输入输出设备脱机输入输出设备(软磁盘数据站软磁盘数据站)另外，半导体集成电路的发展，使另外，半导体集成电路的发展，使CPU和主存的造和主存的造价降低，而外部设备在硬件系统中价格的比重却在价降低，而外部设备在硬件系统中价格的比重却在增加。这个比例关系的变化，一方面反映了外部设增加。这个比例关系的变化，一方面反映了外部设备品种增加，功能完善。另一方面也说明外设本身备品种增加，功能完善。另一方面也说明外设本身的结构复杂，制造成本昂贵。的结构复杂，制造成本昂贵。今后，外设的发展趋势，将继续朝着智能化、功能今后，外设的发展趋势，将继续

6、朝着智能化、功能复合化、高可靠性的方向发展。在发展大型高性能复合化、高可靠性的方向发展。在发展大型高性能设备的同时，又发展小型、普及价廉的设备。随着设备的同时，又发展小型、普及价廉的设备。随着计算机的研究进展，人类将最终通过计算机的研究进展，人类将最终通过“能听会说能听会说”，“能读会写能读会写”的外部设备，使智能计算机成为现实。的外部设备，使智能计算机成为现实。9.2 输入设备输入设备在计算机中，输入设备主要完成输入程序、数据和在计算机中，输入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。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，往往与显示器当实

7、现人工输入时，往往与显示器(输出设备输出设备)联用，联用，以便及时检验并修正输入时的错误。也可利用软盘、以便及时检验并修正输入时的错误。也可利用软盘、磁带等可脱机录入的介质进行输入。磁带等可脱机录入的介质进行输入。9.2.1 键盘键盘键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与键盘是目前应用最普遍的一种输入设备，与CRT显显示器组成终端设备。示器组成终端设备。键盘是由一组排列成阵列形式的按键开关组成的，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按下一个键，产生一个相应的字符代码(每个按每个按键的位置码键的位置码)，然后将它转换成，然后将它转换成ASCII码或其

8、他码，码或其他码，送主机。目前常用的标准键盘有送主机。目前常用的标准键盘有101个键，它除了个键，它除了提供通常的提供通常的ASCII字符以外，还有多个功能键字符以外，还有多个功能键(由软由软件系统定义功能件系统定义功能)、光标控制键、光标控制键(上、下、左、右移上、下、左、右移动等动等)与编辑键与编辑键(插入或消去字符插入或消去字符)等。等。用于信息交换的美国标准代码用于信息交换的美国标准代码(American Standard Code for Information Interchange，简称，简称ASCII)，如表如表9.2所示。所示。表表9.2 ASCII字符编码表字符编码表 b6

9、 b5 b4b3 b2 b1 b00000010100111001011101110 0 0 0NULDLESP0P、p0 0 0 1SOHDC1!1AQaq0 0 1 0STXDC22BRbr0 0 1 1ETXDC33CScs0 1 0 0EOTDC4$4DTdt0 1 0 1ENQNAK%5EUeu0 1 1 0ACKSYN&6FVfv0 1 1 1BELETB7GWgw1 0 0 0BSCAN(8HXhx1 0 0 1HTEM)9IYiy1 0 1 0LFSUB*：JZjz1 0 1 1VTESC+；Kk1 1 0 0FFFS，Ll1 1 0 1CRGS-=Mm1 1 1 0SORSN

10、n1 1 1 1SIUS/?O -oDEL从表中可以看到：从表中可以看到：(1)每个字符是用每个字符是用7位二进制代码表示的，其排列次位二进制代码表示的，其排列次序为序为b6b5b4b3b2b1b0，在表中的，在表中的b6b5b4为高位部分，为高位部分，b3b0为低位部分。而一个字符在计算机内实际是为低位部分。而一个字符在计算机内实际是用用8位表示。正常情况下，最高一位位表示。正常情况下，最高一位b7为为“0”。在。在需要奇偶校验时，这一位可用于存放奇偶校验的值，需要奇偶校验时，这一位可用于存放奇偶校验的值，此时称这一位为校验位此时称这一位为校验位。(2)ASCII是是128个字符组成的字符集

11、。其中编码值个字符组成的字符集。其中编码值031不对应任何可印刷不对应任何可印刷(或称有字形或称有字形)字符，通常称字符，通常称它们为控制字符，用于通信中的通信控制或对计算它们为控制字符，用于通信中的通信控制或对计算机设备的功能控制。编码值为机设备的功能控制。编码值为20H的是空格的是空格(或间隔或间隔)字符字符SP。编码值为。编码值为7FH的是删除控制的是删除控制DEL码。其码。其余的余的94个字符称为可印刷字符，有人把空格也计入个字符称为可印刷字符，有人把空格也计入可印刷字符时，则称有可印刷字符时，则称有95个可印刷字符。请注意，个可印刷字符。请注意，这种字符编码中有如下两个规律：这种字符

12、编码中有如下两个规律：字符字符09这这10个数字符的高个数字符的高3位编码为位编码为011，低，低4位位为为00001001。当去掉高。当去掉高3位的值时，低位的值时，低4位正好是位正好是二进制形式的二进制形式的09。这既满足正常的排序关系，又。这既满足正常的排序关系，又有利于完成有利于完成ASCII码与二进制码之间的转换。码与二进制码之间的转换。英文字母的编码值满足正常的字母排序关系，且英文字母的编码值满足正常的字母排序关系，且大、小写英文字母编码的对应关系相当简便，差别大、小写英文字母编码的对应关系相当简便，差别仅表现在仅表现在b5一位的值为一位的值为0或或1，有利于大、小写字母，有利于大

13、、小写字母之间的编码变换。之间的编码变换。另有一种字符编码，是主要用在另有一种字符编码，是主要用在IBM计算机中的扩计算机中的扩充的二充的二-十进制信息码十进制信息码(Extended Binary Coded Decimal Interchange Code，简称，简称EBCDIC)。9.2.2 光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔、图形板和画笔（或游动标）输入光笔光笔(light pen)的外形与钢笔相似，头部装有一个的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能把进入的光会聚为一个光点。在光笔透镜系统，能把进入的光会聚为一个光点。在光笔头部附有开关，当按下开关时，进行光的检测，光头部附有开

14、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。类似。经操作员确认后，即可存入计算机。画笔画笔(stylus)为笔状，但不是光笔。它不是用于显示为笔状，但不是光笔。它不是用于显示器屏幕，而是用于图形板器屏幕，而是用于图形板(tablet)。当画笔接触到图。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

15、标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。将图纸贴在图输入系统，主要用于输入工程图等。将图纸贴在图形板上，画笔沿着图纸上的图形移动，读取图形坐形板上，画笔沿着图纸上的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图。标，即可输入工程图。为了提高读图精度，常用游动标为了提高读图精度，常用游动标(cursor)代替画笔代替画笔与图形板配合使用。游动标是一个手持的方形坐标与图形板配合使用。游动标是一个

16、手持的方形坐标读出器，游动标上有一块透明玻璃，玻璃上刻有十读出器，游动标上有一块透明玻璃，玻璃上刻有十字标记。十字标记的中心就是游动标的中心。使用字标记。十字标记的中心就是游动标的中心。使用时将十字中心对准图形的坐标点上，它比画笔读取时将十字中心对准图形的坐标点上，它比画笔读取的坐标更精确。的坐标更精确。图形板是一种二维的图形板是一种二维的AD变换器，因此图形板也变换器，因此图形板也称作数字化板。坐标量测的方法有电阻式、电容式、称作数字化板。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

17、有一个感应板是一块电磁感应板，手持的游动标中有一个感应线圈，当线圈的中心线圈，当线圈的中心(十字标的中心十字标的中心)置于板上某点置于板上某点时，便在该点产生感应电压，得到坐标值。时，便在该点产生感应电压，得到坐标值。图形板与画笔图形板与画笔(或游动标或游动标)配合的输入方式，比光笔配合的输入方式，比光笔与屏幕相结合的输入方式有许多优点：光笔不能输与屏幕相结合的输入方式有许多优点：光笔不能输入纸上的图形信息，而图形板方式很容易做到；光入纸上的图形信息，而图形板方式很容易做到；光笔和持笔的手能挡住图形，而且由于屏幕玻璃的厚笔和持笔的手能挡住图形，而且由于屏幕玻璃的厚度，光的折射作用和人眼与光笔的

18、视角等影响，常度，光的折射作用和人眼与光笔的视角等影响，常使画出的图形偏离预想的位置，而图形板无此问题，使画出的图形偏离预想的位置，而图形板无此问题，而且长时间使用光笔，悬空的手臂会感到疲劳。由而且长时间使用光笔，悬空的手臂会感到疲劳。由于上述种种优点，目前图形板输入方式得到广泛应于上述种种优点，目前图形板输入方式得到广泛应用，尤其是在集成电路图、机械、建筑图等用图纸用，尤其是在集成电路图、机械、建筑图等用图纸输入的系统中，更是如此。输入的系统中，更是如此。9.2.3 鼠标器、跟踪球和操作杆输入鼠标器、跟踪球和操作杆输入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

19、输入绝对坐标，即只要把光笔点到屏幕上某点或者把游动标放到图即只要把光笔点到屏幕上某点或者把游动标放到图形板的某一点，就可以读取这一点的坐标值。还有形板的某一点，就可以读取这一点的坐标值。还有一类坐标输入设备，只能用来输入相对坐标。鼠标一类坐标输入设备，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。计算机先要给定光标的初始位置，示器的光标配合。计算机先要给定光标的初始位置，然后用读取的相对位移移动光标。鼠标器、跟踪球然后用读取的相对位移移动光标。鼠标器、跟踪球和操作杆操作容易、制作简单而且造价低，但定位和操作杆操

20、作容易、制作简单而且造价低，但定位精度都比较差。精度都比较差。鼠标器鼠标器(mouse)是一种手持式的坐标定位部件，由是一种手持式的坐标定位部件，由于它拖着一根长线与接口相连，样子像老鼠，由此于它拖着一根长线与接口相连，样子像老鼠，由此得名。跟踪球得名。跟踪球(trackboll)是用手指或掌心推动的金是用手指或掌心推动的金属球体，操作杆属球体，操作杆(joystick 也叫游戏棒也叫游戏棒)是能用于前后是能用于前后左右移动的金属杆，它们读取坐标的方式与鼠标器左右移动的金属杆，它们读取坐标的方式与鼠标器类似，都是得到相对位移量，用相对坐标定位。类似，都是得到相对位移量，用相对坐标定位。1.鼠标

21、器鼠标器鼠标器以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能鼠标器以其快捷、准确、直观的屏幕定位和选择能力而受欢迎，目前已成为微机必备的输入设备。力而受欢迎，目前已成为微机必备的输入设备。目前市面上流行的鼠标器有两种：目前市面上流行的鼠标器有两种：机械式和光电式。机械式和光电式。它们与主机的通信和控制原理完全相同，只是在移它们与主机的通信和控制原理完全相同，只是在移动检测方面有些差异，两者相互可以直接替换。动检测方面有些差异，两者相互可以直接替换。图图9.1是机械式鼠标器的内部结构示意图是机械式鼠标器的内部结构示意图。图图9.1 机械鼠标器示意图机械鼠标器示意图 光电鼠标器没有机械滚动部分，代之以两对

22、互成直光电鼠标器没有机械滚动部分，代之以两对互成直角的光电探测器，分别代表角的光电探测器，分别代表X，Y方向。光电鼠标方向。光电鼠标器必须在专用的板上滑动。滑板用相互垂直的线条器必须在专用的板上滑动。滑板用相互垂直的线条划分成许多小方格。当发光二极管发出的光线照到划分成许多小方格。当发光二极管发出的光线照到板上的空白处，反射到光敏三极管上，使其导通，板上的空白处，反射到光敏三极管上，使其导通，获得低电平。若照到线条上，则被线条吸收，无反获得低电平。若照到线条上，则被线条吸收，无反射光线到光敏管上，光敏管截止，得到高电平。射光线到光敏管上，光敏管截止，得到高电平。CPU以以X，Y方向的高低脉冲计

23、数，也就可确定鼠方向的高低脉冲计数，也就可确定鼠标器的位移情况。标器的位移情况。2.跟踪球跟踪球其原理与机械式鼠标器完全一样，只是将滚球做得其原理与机械式鼠标器完全一样，只是将滚球做得大一些，并放置在固定的球座里，使用时用手指转大一些，并放置在固定的球座里，使用时用手指转动球，就可实现鼠标器一样的功能。由于它的座子动球，就可实现鼠标器一样的功能。由于它的座子是固定不动的，不需要供鼠标器滑动的额外桌面空是固定不动的，不需要供鼠标器滑动的额外桌面空间，甚至可安装在键盘上，这对要求尺寸紧凑和使间，甚至可安装在键盘上，这对要求尺寸紧凑和使用空间窄小的场合很有利，如便携机，可用这种跟用空间窄小的场合很有

24、利，如便携机，可用这种跟踪球。踪球。3.操作杆操作杆便携机中经常采用操作杆便携机中经常采用操作杆(stick)。其结构是在一种。其结构是在一种薄片状底盘的上面设置一个操作杆薄片状底盘的上面设置一个操作杆(直径约直径约5mm的的小圆杆小圆杆)其露在便携机键盘面板上的部分只是这个其露在便携机键盘面板上的部分只是这个操作杆，底盘结构也很小巧，占用很小空间。这是操作杆，底盘结构也很小巧，占用很小空间。这是鼠标器和跟踪球不能相比的，它通常被设置在空格鼠标器和跟踪球不能相比的，它通常被设置在空格键下面的空余地方。使用时用手指轻压小圆杆，显键下面的空余地方。使用时用手指轻压小圆杆，显示器上的光标将按照圆杆受

25、力的方向在屏幕上移动。示器上的光标将按照圆杆受力的方向在屏幕上移动。一般在底盘上设置应变规片一般在底盘上设置应变规片(distortion gauge)或压或压敏电阻来感受圆杆所受的压力。敏电阻来感受圆杆所受的压力。采用应变规片的底盘，在操作杆四周附着采用应变规片的底盘，在操作杆四周附着4片应变片应变规片，当按杆时应变规片产生细微形变被检测，将规片，当按杆时应变规片产生细微形变被检测，将其转换成电压信号。然后将电压信号经模数其转换成电压信号。然后将电压信号经模数(A/D)变换器转换成数字信号，再经专用变换器转换成数字信号，再经专用IC转换成转换成移动光标信号。经上述一系列变换，就把按杆的压移动

26、光标信号。经上述一系列变换，就把按杆的压力信号变成移动光标的信号，采用压敏电阻的底盘，力信号变成移动光标的信号，采用压敏电阻的底盘，压敏电阻是把操作杆所受的压力转换成电压信号的压敏电阻是把操作杆所受的压力转换成电压信号的关键性器件。当操作人员用指尖按杆时，其下面设关键性器件。当操作人员用指尖按杆时，其下面设置的置的4个压敏电阻受压，于是产生出电压信号。电个压敏电阻受压，于是产生出电压信号。电压信号仍要通过压信号仍要通过A/D和专用和专用IC处理，最终转换成移处理，最终转换成移动光标的信号。动光标的信号。9.2.4 触摸屏触摸屏触摸屏是透明的，可安装在任何一种显示器屏幕的触摸屏是透明的，可安装在

27、任何一种显示器屏幕的外面外面(表面表面)。使用时，显示器屏幕上根据实际应用。使用时，显示器屏幕上根据实际应用的需要显示出用户所需控制的项目或查询的内容的需要显示出用户所需控制的项目或查询的内容(标题标题)，供用户选择。用户只要用手指，供用户选择。用户只要用手指(或其他东西或其他东西)点一下所选择的项目点一下所选择的项目(或标题或标题)，即可由触摸屏将此，即可由触摸屏将此信息送到计算机中，所以显示屏上显示的项目或标信息送到计算机中，所以显示屏上显示的项目或标题相当于题相当于“伪按键伪按键”。实际上触摸屏是一种定位设。实际上触摸屏是一种定位设备，用户通过与触摸屏的直接接触，向计算机输入备，用户通过

28、与触摸屏的直接接触，向计算机输入的是接触点的坐标位置，以后的工作就由程序去执的是接触点的坐标位置，以后的工作就由程序去执行了。行了。触摸屏系统一般包括两部分：触摸屏系统一般包括两部分：触摸屏控制器触摸屏控制器(卡卡)和和触摸检测装置。触摸检测装置。触摸屏控制卡上有微处理器和固化的监控程序，其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来的命令，并予以执行。触摸屏的控制卡及其电源

29、可以安装在显示器内，称为内置式；也可放在显示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。器外面，称为外挂式。触摸屏根据其所采用的技术可分成触摸屏根据其所采用的技术可分成5类：类：电阻式、电阻式、电容式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压电容式、红外线式、表面声波技术和底坐式矢量压力测力技术。下面以红外线式为例来说明其工作原力测力技术。下面以红外线式为例来说明其工作原理。理。红外线触摸屏的传输介质是红外线。安装外挂式红红外线触摸屏的传输介质是红外线。安装外挂式红外触摸屏的方法非常简单，只要用双面胶将一个框外触摸屏的方法非常简单，只要用双面胶将一个框架装在显示器上面即可。红外

30、触摸屏的电路就藏在架装在显示器上面即可。红外触摸屏的电路就藏在这个框架的边框里，触摸屏内的微处理器通过键盘这个框架的边框里，触摸屏内的微处理器通过键盘接口直接与计算机通信，不需要任何控制卡和电源。接口直接与计算机通信，不需要任何控制卡和电源。自带键盘接口的红外触摸屏安装更加简单，不必打自带键盘接口的红外触摸屏安装更加简单，不必打开机箱甚至不必关断计算机电源，用双面胶固定好开机箱甚至不必关断计算机电源，用双面胶固定好触摸屏后将插头插入主机键盘口就安装完毕。键盘触摸屏后将插头插入主机键盘口就安装完毕。键盘接口的红外触摸屏一般还提供一个自动信号切换盒接口的红外触摸屏一般还提供一个自动信号切换盒以便与

31、键盘共享计算机的键盘接口，自动信号切换以便与键盘共享计算机的键盘接口，自动信号切换盒内部是一个敏感的翘翘板式电路控制的四路双向盒内部是一个敏感的翘翘板式电路控制的四路双向模拟开关，信路切换时间只有模拟开关，信路切换时间只有50ns，因此和键盘几，因此和键盘几乎可以同时使用。关于触摸屏的分辨率可以这样来乎可以同时使用。关于触摸屏的分辨率可以这样来考虑：考虑：在大多数应用场合下，触摸技术的应用只是在大多数应用场合下，触摸技术的应用只是让人们手触来选择软件设计的让人们手触来选择软件设计的“按钮按钮”。红外触摸屏在屏幕四边放置红外发射管和红外接收红外触摸屏在屏幕四边放置红外发射管和红外接收管，微处理器

32、控制驱动电路依次接通红外发射管并管，微处理器控制驱动电路依次接通红外发射管并检查相应的红外接收管，形成横竖交叉的红外线阵检查相应的红外接收管，形成横竖交叉的红外线阵列。例如，列。例如，3232的红外触摸屏即在上下左右各有的红外触摸屏即在上下左右各有32对红外传感器，检查完这对红外传感器，检查完这64对红外传感器大约需对红外传感器大约需要要30ms时间。用户在触摸屏幕时手指挡住经过这一时间。用户在触摸屏幕时手指挡住经过这一点的横竖两条红外线，微处理器能在点的横竖两条红外线，微处理器能在15ms的时间内的时间内检测到这个点的位置并发给计算机相应的检测到这个点的位置并发给计算机相应的X坐标和坐标和Y

33、坐标。能被感知的触针可以是手指或其他任何不坐标。能被感知的触针可以是手指或其他任何不透明或者对光散射的透明物体。透明或者对光散射的透明物体。9.2.5 图像输入设备（摄像机和数字照相机）图像输入设备（摄像机和数字照相机）1.摄像机摄像机摄像机摄取的景物，经数字化后变成数字图像存入摄像机摄取的景物，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。像机装在显微镜上，组成显微图像输入系统。当图像已经记录到某种介质上时，要用读出装置读当图像已经记录到某种介质上时，要用读出装置读出图像。如果想把纸上

34、的图像输入计算机，一种方出图像。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法是用摄像机对着纸上的图像摄像输入。另一种方。另一种方法是利用装有法是利用装有CCD(电荷耦合器件电荷耦合器件)的图文扫描仪的图文扫描仪(scanner)或图文传真机。或图文传真机。2.数字照相机数字照相机数字照相机内置有数字照相机内置有1M几几M字节存储器，并带用字节存储器，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，如果照片拍得不理想

35、，则最大的特点是可以联机，如果照片拍得不理想，则可把它们载到计算机中，对其进行修改编辑，直到可把它们载到计算机中，对其进行修改编辑，直到满意为止。因此人们可以在瞬间获取图像，也可在满意为止。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。照片拍摄后把其载到因特网上。人们对数字相机关心的基点是：人们对数字相机关心的基点是：市场领先产品市场领先产品(具有一定质量且价格较低具有一定质量且价格较低)。技术领先产品技术领先产品(价格价格相对较高相对较高)。购买数字照相机时，需注意以下几点：购买数字照相机时，需注意以下几点：(1)存储器：存储器：大多数相机使用专用快闪存储器模块，大多数相机使

36、用专用快闪存储器模块，有的采用有的采用smart media卡。卡。smart media卡的大小如卡的大小如邮票，可存储邮票，可存储30到到80幅图像，由于卡容易更换，因幅图像，由于卡容易更换，因此可无限制地扩展存储容量。此可无限制地扩展存储容量。(2)电池：电池：相机内的电池使用寿命约为相机内的电池使用寿命约为2小时，因此，小时，因此，若购买相机时不附送若购买相机时不附送AC适配器，则应购买适配器，则应购买1个，当个，当相机与计算机连接加载图像时，通常使用相机与计算机连接加载图像时，通常使用AC适配适配器器。(3)LCD预映显示器：预映显示器：LCD易于对物体进行取景，易于对物体进行取景，

37、预映屏幕允许重放或即时删除图像，删除图像后可预映屏幕允许重放或即时删除图像，删除图像后可恢复存储容量。恢复存储容量。(4)图像质量，取决于以下因素：图像质量，取决于以下因素：一般数字相机依赖于电荷耦合设备一般数字相机依赖于电荷耦合设备(CCD)获取图获取图像。像。图像的压缩。图像的压缩。(5)如果计划让图像在电视上出现，或被盒式磁带如果计划让图像在电视上出现，或被盒式磁带录像机直接录取，有些品牌的相机可自动生成视频录像机直接录取，有些品牌的相机可自动生成视频信号。信号。9.2.6 条形码及其技术条形码及其技术条形码又叫条码。条码的定义是：由一组宽度和反条形码又叫条码。条码的定义是：由一组宽度和

38、反射率不同的平行相邻的射率不同的平行相邻的“条条”和和“空空”，按照预先，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规定的编码规则组合起来，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。图号。这组数据可以是数字、字母或某些符号。图9.2(a)为条码符号基本术语示意图。解释如下：为条码符号基本术语示意图。解释如下：条码元素：条码元素：用以组成条码符号的条和空，统称条码用以组成条码符号的条和空，统称条码元素。元素。条：条：在条码符号中，反射率较低的元素称为条，即在条码符号中，反射率较低的元素称为条，即图中的黑条。图中的黑条。空：空：又称间隔。在条码符号中，反射率较高的元素又

39、称间隔。在条码符号中，反射率较高的元素称为空，即图中的白条。称为空，即图中的白条。图图9.2 条码符号条码符号条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空组成条与空可规定几种不同的宽度，由若干条和空组成一个字符。一个字符。条码的作用：条码的作用：条码是表示数据的符号，在市场上即条码是表示数据的符号，在市场上即表示某种商品的代号，这个符号可由机器自动识别，表示某种商品的代号，这个符号可由机器自动识别，并送入计算机中。并送入计算机中。条码技术是研究如何把计算机所需要的数据用条码条码技术是研究如何把计算机所需要的数据用条码来表示，并将它转变为计算机可自动采集的数据。来表示，并将它转变为计算机可自动采集的

40、数据。因此条码技术主要包括：因此条码技术主要包括：条码编码规则及标准、条条码编码规则及标准、条码译码技术、印刷技术、光电扫描技术、通信技术、码译码技术、印刷技术、光电扫描技术、通信技术、计算机技术等。计算机技术等。要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置。要阅读条码符号所包含的信息需要一个扫描装置。在正常工作时，扫描器与条码符号之间要保持的距在正常工作时，扫描器与条码符号之间要保持的距离称为工作距离，而允许的最大工作距离和最小工离称为工作距离，而允许的最大工作距离和最小工作距离之差称为扫描景深。作距离之差称为扫描景深。扫描器将扫描得到的脉冲数字信号送到译码器，译扫描器将扫描得到的脉冲数字信号

41、送到译码器，译码器按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信码器按照一定的编码规则解释成计算机可识别的信号，并通过数据通信接口送入计算机。通常条码译号，并通过数据通信接口送入计算机。通常条码译码器采用微处理器及相应硬件来完成译码工作。码器采用微处理器及相应硬件来完成译码工作。扫描器和译码器合起来称为阅读器。扫描器和译码器合起来称为阅读器。条码符号的结构如图条码符号的结构如图9.2(b)和和(c)所示。所示。9.2.7 光学字符识别光学字符识别(OCR)技术和语音文字输入系统技术和语音文字输入系统1.光学字符识别技术光学字符识别技术 OCR系统是多项技术结合的产物，识别技术是其核系统是多项技术结合

42、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切分处理以及输入信息载体(页页)的自动传送技术等。的自动传送技术等。字的切分直接影响字的正确识别率。字的切分是从字的切分直接影响字的正确识别率。字的切分是从文本图像中将每一个字符正确切分下来，汉字切分文本图像中将每一个字符正确切分下来，汉字切分的依据是每个汉字是大小均匀的方块字。的依据是每个汉字是大小均匀的方块字。2.语音与文字输入系统语音与文字输入系统(1)语音与文字输入语

43、音与文字输入语音与文字输入的实质是要让计算机从语音的声波语音与文字输入的实质是要让计算机从语音的声波和文字的形状中领会到含义，并将它转换成计算机和文字的形状中领会到含义，并将它转换成计算机可以处理的代码。其核心环节是对声波和文字图形可以处理的代码。其核心环节是对声波和文字图形的的“识别识别”。从学科上说这属于模式识别。从学科上说这属于模式识别(pattern recognition)范畴。例如把待辨认的一段声波或一个范畴。例如把待辨认的一段声波或一个文字图形称为文字图形称为“样本样本”，把它们的类别叫做模式，把它们的类别叫做模式(pattern)。实现将样本划定其模式的系统叫做模式。实现将样本

44、划定其模式的系统叫做模式识别系统，具体来讲就称为语音识别系统或文字识识别系统，具体来讲就称为语音识别系统或文字识别系统。图别系统。图9.3是其系统构成。是其系统构成。图图9.3 语音与文字识别系统的系统构成语音与文字识别系统的系统构成(2)汉字识别汉字识别汉字识别主要分为脱机手写汉字识别、联机手写汉汉字识别主要分为脱机手写汉字识别、联机手写汉字识别和印刷体汉字识别三类，其难易程度也按上字识别和印刷体汉字识别三类，其难易程度也按上述次序从难到易排列。述次序从难到易排列。汉字识别是一个模式识别问题，其困难首先在于常汉字识别是一个模式识别问题，其困难首先在于常用汉字的数量极大，相似字较多；其次是汉字

45、字形用汉字的数量极大，相似字较多；其次是汉字字形的多变性。由于印刷文本的输入工作量很大，因此的多变性。由于印刷文本的输入工作量很大，因此迫切需要解决自动输入问题。迫切需要解决自动输入问题。印刷汉字识别系统又有单一字体印刷汉字识别系统印刷汉字识别系统又有单一字体印刷汉字识别系统和多种字体印刷汉字识别系统之分。后者可以用同和多种字体印刷汉字识别系统之分。后者可以用同一字库实现对宋、仿宋、黑、楷四大字体的识别，一字库实现对宋、仿宋、黑、楷四大字体的识别，对字形变化有一定的适应能力，适应范围较宽，是对字形变化有一定的适应能力，适应范围较宽，是研究方向。研究方向。一个实用的印刷汉字识别系统，除了要有良好

46、的核一个实用的印刷汉字识别系统，除了要有良好的核心，即识别算法以外，还有更大量的工作要在识别心，即识别算法以外，还有更大量的工作要在识别以前的以前的“预处理模块预处理模块”和识别之后的和识别之后的“后处理模块后处理模块”中中完成。完成。预处理模块主要包括字的正确切分，人的认字过程预处理模块主要包括字的正确切分，人的认字过程是将字的切分识别和对字的理解在瞬间同时完成的，是将字的切分识别和对字的理解在瞬间同时完成的，从而保证了字符切分的正确性。而计算机是串行工从而保证了字符切分的正确性。而计算机是串行工作的，使字符的正确切分变得很困难，在目前的识作的，使字符的正确切分变得很困难，在目前的识别系统中

47、，大约有别系统中，大约有30%误识来自切分错误。对计算误识来自切分错误。对计算机来说，识别一篇文章是逐段、逐行、逐字地从上机来说，识别一篇文章是逐段、逐行、逐字地从上至下和从左到右进行的。对于报纸和杂志等版面较至下和从左到右进行的。对于报纸和杂志等版面较复杂的文章复杂的文章(即除了文字外，还有图或表格即除了文字外，还有图或表格)，则需，则需要将一个版面分成很多块，将图和表格区分出来，要将一个版面分成很多块，将图和表格区分出来，并把文字一行一行、一字一字划分开来。并把文字一行一行、一字一字划分开来。后处理模块的作用是利用上下文关系对若干个尚无后处理模块的作用是利用上下文关系对若干个尚无完全确定的

48、字完全确定的字(或词组或词组)，识别出正确结果；同时还，识别出正确结果；同时还要进行类似于人工校稿的工作，诸如编排文字、调要进行类似于人工校稿的工作，诸如编排文字、调整结构和修改错误等。整结构和修改错误等。至于联机手写输入至于联机手写输入(笔输入笔输入)，指的是以手写的形式，指的是以手写的形式实现人与计算机交互的手段。它除了上述各特点外，实现人与计算机交互的手段。它除了上述各特点外，还具有以下功能。还具有以下功能。笔输入由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括笔输入由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括“笔笔”与供书写和定位的与供书写和定位的“手写板手写板”。手写板又有电磁。手写板又有电磁式和电阻式

49、两种。式和电阻式两种。笔迹保留是笔输入技术所提供的独特功能，同时能笔迹保留是笔输入技术所提供的独特功能，同时能方便地完成绘画、作图等功能。方便地完成绘画、作图等功能。手写字符识别是笔输入技术中的核心问题。定位控手写字符识别是笔输入技术中的核心问题。定位控制、笔迹保留和字符识别等功能均由软件完成。制、笔迹保留和字符识别等功能均由软件完成。3.语言识别语言识别语言信息处理技术，包括自动语言识别、语言合成、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。研究的一个重要方面。语言识别系统，有孤立单

50、词识别系统和连续语言识语言识别系统，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，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，并带有习惯性的无意义自然语言的语法不很规范，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。孤立单成供特定人使用的和供任意人使用的两种。孤立单词和连续语言又有词汇量大小问题。词和连续语言又有词汇量大小问题。9.3 输出设备输出设备显示器显示器9.3.1 显示设备种类显示设备种类显示设备种类繁多。按显示设备所用的显示器件