【計算機常用外設(shè)】輸入技術(shù)及設(shè)備

第一章輸入技術(shù)及設(shè)備

1.1概述

一、輸入設(shè)備的作用

將字符、圖形、圖象、語音等信息轉(zhuǎn)換成電脈

沖信息，送入主機進行加工處理。

二、輸入設(shè)備的分類

?鍵盤輸入：人工輸入

?非鍵盤輸入：識別輸入

1.2信息處理用編碼

一、什么叫編碼？

變換規(guī)則

二、標準編碼

(1)美國國家標準局制定的ASCII碼

(2)我國國家標準

《信息處理交換用的七位編碼字符集》(GB1988-89)

P14表1.1

(3)國標漢字編碼

《信息處理交換用漢字編碼字符集》(GB2312)

一級：3755(常用)

二級：3008

1.3鍵盤輸入技術(shù)及設(shè)備

一、概述

1、組成

鍵開關(guān)、編碼器、盤架、接口電路。

2、基本工作原理

通過按鍵使相應(yīng)的鍵開關(guān)動作，再由編碼器將

待輸入信息轉(zhuǎn)換成二進制代碼輸入計算機并顯示。

3、分類

按按鍵結(jié)構(gòu)分為接觸式鍵盤和非接觸式鍵盤

按代碼轉(zhuǎn)換方式分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤

編碼鍵盤：通過數(shù)字電路直接產(chǎn)生對應(yīng)于按

鍵的ASCII碼。

非編碼鍵盤：將按鍵排列成矩陣的形式，由

硬件或軟件隨時對矩陣掃描，一旦某一鍵被

按下，該鍵的行列信息即被轉(zhuǎn)換為位置碼并

送入主機，再由鍵盤驅(qū)動程序查表，從而得

至U按鍵的ASCII碼，最后送入內(nèi)存中的鍵盤

緩沖區(qū)供主機分析執(zhí)行。非編碼式鍵盤由于

其結(jié)構(gòu)簡單、按鍵重定義方便而成為目前最

常采用的鍵盤類型

、鍵開關(guān)

.接觸式

機械觸點式

干簧管式

薄膜式

導(dǎo)電像膠式

.非接觸式

電容式

霍爾式

2.非接觸式鍵開關(guān)的結(jié)構(gòu)

(1)電容式

平行板電容器的電容量為:

C=8?S/d

￡：介電常數(shù)

S:兩極板的相對面積

d:板間距離

振蕩器放大器

3.鍵開關(guān)的特點

接觸式

結(jié)構(gòu)簡單、成本低、開關(guān)特性好，

開關(guān)通斷時會發(fā)生觸點跳動，因引起電

路干擾和機械磨損而影響壽命.

非接觸式

無機械磨損、不存在觸點跳動現(xiàn)象,

可靠性高、壽命長.

4.鍵開關(guān)的矩陣結(jié)構(gòu)

?減少鍵開關(guān)在鍵盤電路中的連線

?便于鍵開關(guān)的擴充與壓縮

二鍵盤編碼器

靜態(tài)編碼器動態(tài)編碼器

1.靜態(tài)編碼器

(1)組成

(2)工作原理

畫一組xO,yO的工作原理:

o+5Va.未按鍵:

yiy0三極管To?T7處于截止,

xOyo?y7：1

ki+1

X0?X7:1

b.當(dāng)ki按下:

+5Vyo與xo接通,yo：o

三極管To飽和，xo：0

xo只接G3,輸出為:1;y。只接G2,輸出為：1

其余門因輸入為1，輸出：0

ki輸出碼:001100

ki+1:010100

2.動態(tài)編碼器

⑴電路原理

⑵工作過程

?6位計數(shù)器在循環(huán)計數(shù)，計數(shù)規(guī)則為:

000000

000001

000010當(dāng)某一鍵按下，該計數(shù)器應(yīng)

停在對應(yīng)的計數(shù)狀態(tài)

111111

?3/8譯碼器

Q3Q2Q1

000xO=0,其它為1

QlxO

001xl=0,其它為1

Q2xl

010x2=0,其它為1

Q3x2

011x3=0,其它為1

100x4=0,其它為1

101x5=0,其它為1

110x6=0,其它為1

111x7=0,其它為1

Q1、Q2、Q3變化從000?Hl時，輸出的8根線依次

變?yōu)榈碗娖?/p>

?8通道開關(guān)

yOyiy7

co

Q43/8cl

譯

Q5碼

器

Q6C7

+++

f=(cO+yO)(cl+yl).......(c7+y7)

未按鍵：f=l

按鍵：f=o

該鍵掃描碼：001000

?通過查表法得出編碼

1010100“T”

(3)特點

掃描速度快

能夠區(qū)分時差僅為幾十微秒的連續(xù)按鍵動作

如2M時鐘，31250次/秒

1/(0.5*10-6*64)

原理新穎，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較廣泛

四、簡易鍵盤

以TK-80單板微機鍵盤為例

用軟件法對行列進行掃描以確定被按鍵的位置

PA為輸入口

PC為輸出口

由掃描程序順序向PC

口送EF、DF、BF代碼,

貝IJ在PC4、PC5、PC6

上有一定寬度的低電

平信號

1.4鼠標器

☆光電式

☆光機式

☆機電式

鼠標的移動距離和方向

1

脈沖信息（送給計算機）

顯示器光標的坐標數(shù)據(jù)

、光電式

1.結(jié)構(gòu)

鼠標板

探測器整形電路

2.運動方向的判定

由相位相差90°的兩組脈沖序列求得

CP

計

數(shù)

器

移動方向判定電路

a-----------------------------------------------------

b----------------n----------n----------n

B「I「III一

c

dUUU

e__________n______n_________n__

f___________n______n______n__

g---------------1

向+x方向移動波形圖

、機電式

金屬片

四、軌跡球

工作原理與機械式鼠標相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)

也類似。不同的是軌跡球工作時球在上面，

直接用手撥動，而球座固定不動.

五、異彩紛呈的各式鼠標器

無球鼠標器

四個鍵鼠標器

紅外線鼠標器

1.5掃描技術(shù)及設(shè)備

”手持掃描儀:CIS

▼平板掃描儀:CCD

被掃描的圖稿固定在平臺上，由傳動系統(tǒng)驅(qū)動

掃描頭沿X和Y方向移動來實現(xiàn)對整幅圖稿的

掃描

v滾筒式:PMT

采用掃描頭固定不動，用一對靠摩擦方式的滾

軸傳送圖稿，其分辨率低。

、掃描儀的組成結(jié)構(gòu)

以典型的平板式掃描儀為例：

主要由上蓋、原稿臺、掃描頭（光學(xué)成像部分）、

板（光電轉(zhuǎn)換部分）、機械傳動部分組成。

大幅面平臺掃描儀的機械傳動部分示意圖:

1-Y向步進電機；2-Y向減速器；3-Y垂直導(dǎo)軌；4-掃描頭；5-滑

架；6-X向同步帶；7-水平導(dǎo)軌；8-圖稿；9-Y向同步帶輪；10-Y

向同步帶；H-X向同步帶輪；12-X向減帶器；13-X向步進電機

、掃描儀的工作原理

掃描儀掃描圖像的方式大至有三種：

▼以光電耦合器（CCD）為光電轉(zhuǎn)換元件的掃描

v以接觸式圖像傳感器CIS（或LIDE）為光電轉(zhuǎn)換元件

的掃描

，以光電倍增管（PMT）為光電轉(zhuǎn)換元件的掃描

PMTCCDCIS

性能最好結(jié)構(gòu)較復(fù)雜體積小、結(jié)構(gòu)簡單

溫度系數(shù)極低易產(chǎn)生偏色和像差不產(chǎn)生偏色和像差

掃描速度慢需預(yù)熱、耗電量大不需預(yù)熱、耗電量小

成本最高溫度系數(shù)較小溫度系數(shù)很大

焦距長、景深長焦距小、景深淺

壽命長壽命短

1.CCD掃描頭的工作原理

多數(shù)平板式掃描儀用CCD為光電轉(zhuǎn)換元件.

掃描時，線性CCD將原稿

分割成線狀(MO|Jm)o光源

照射到原稿上，產(chǎn)生反射光或

透射光，經(jīng)反光鏡組反射到線

性CCD中。CCD將光強轉(zhuǎn)換

成不同大小的電流，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)

換處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，

即產(chǎn)生一行圖像數(shù)據(jù)。同時，掃描頭在傳動機構(gòu)的驅(qū)動

下沿著與原稿做相對平行移動，將原稿一條線一條線的

掃入，最終完成全部原稿圖像的掃描。

用線性CCD對原稿進行的“一條線”掃描被稱為“

”，而將線性CCD平行移動的掃描稱為“

，，

2.彩色掃描的色分離技術(shù)

掃描儀在掃描圖像時，先

生成分別對應(yīng)于紅(R)、

綠(G)、藍(B)的三基色的

3幅圖像

常見的色分離技術(shù)：

▼濾光片色分離技術(shù)

▼光源交替色分離技術(shù)

▼三CCD色分離技術(shù)

▼單CCD色分離掃描技術(shù)

1）濾光片色分離技術(shù)

在線性CCD圖像傳感器的前面加裝一濾光片，

濾光片從上向下分為3等份，第1部分為紅色濾光片,

第2部分為綠色濾光片，第3部分為藍色濾光片，掃

描時通過濾光片的移動使得CCD傳感器分別記錄相

應(yīng)基色下的圖像信息，從而得到三基色的3幅圖像

信息。

掃描速度較慢

合成彩色時存在不準的可能性

2)光源交替色分離技術(shù)

與上面原理類似，這種技術(shù)是在鏡頭與掃描

原稿之間加設(shè)3根發(fā)光燈管，其顏色分別為紅(R)、

綠(G)和藍(B),掃描圖像時，3根不同顏色的燈管

交替發(fā)光，從而使CCD得到3幅三基色圖像信息。

掃描速度較快

套色不準的潛在隱患

3）三CCD色分離技術(shù)

與前兩種不同，它使用了3個CCD完成掃描成像:

光線通過鏡頭，經(jīng)過一個特殊設(shè)計的分光棱鏡將相應(yīng)

顏色的光線反射到相應(yīng)的CCD圖像傳感器中，每一個

CCD產(chǎn)生一種顏色的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過一次掃描即可得

到彩色的圖像。這種分色技術(shù)成像速度最快，但其造

價最高。

成像速度最快

造價最高

光源的一致性好

套色不準的可能性極低

4）單CCD色分離技術(shù)

仍然是采用單個線性CCD,不過，在CCD的感光面

上加入了濾色鏡，在感光的同時直接進行分色。

、掃描儀的工作過程

1）光源發(fā)出均勻光線照到原

稿，產(chǎn)生表示圖像特征的反

射光或透射光。反射光經(jīng)一

入反射銀

光源

（可移動燈管）、組鏡頭，分成紅綠藍3種顏色

橫轉(zhuǎn)換

出處理被CCD接受。

2）經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)

字電子信號。

3）步進電機驅(qū)動掃描頭移動，讀取下一行原稿信息。直

至原稿全部被掃描。

4）經(jīng)由掃描儀得到的圖像數(shù)據(jù)被暫存在緩沖器中。

5）按照先后順序把圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C并存儲起來。

6）數(shù)字信息被送入計算機的相關(guān)處理程序，通過軟件處

理再現(xiàn)到計算機屏幕上。

四、主要性能指標

1、分辨率

掃描儀在掃描圖象過程中每英寸圖象所捕獲的象

素數(shù)量，單位：平i水平分辨率

：與光學(xué)系統(tǒng)的分辨率

「光學(xué)分辨率Y

和電路設(shè)計有關(guān)

YI垂直分辨率

：與傳動機構(gòu)的精度有關(guān)

插值分辨率：利用軟件技術(shù)在硬件產(chǎn)生的象點問

插入另外的象點所得的分辨率

2、灰度級

圖像的亮度層次范圍

3、彩色位數(shù)

識別彩色的能力

24位：R、G、B三基色都由8位二進制數(shù)據(jù)表示

4、掃描速度

有兩表示方法：

(1)掃描標準A4圖紙所用的時間

(2)掃描一行所用的時間

5、掃描幅面

1.6OCR技術(shù)

一、OCR(OpticalCharacterRecognition)

把紙張上寫有或印有的字符

經(jīng)光電轉(zhuǎn)換、算法分析轉(zhuǎn)化成

計算機能識讀的字符信息。

二、OCR流程

識別處理分三階段:

預(yù)處理

特征抽取

判定A

圖象預(yù)處理:對原始圖象的去噪、傾斜校正或各種濾

波處理。

版面分析:文本圖象的總體分析，區(qū)分出文本段落及

排版順序，圖象、表格的區(qū)域；

行字切分：將大幅的圖象先切割為行，再從圖象行中

分離出單個字符的過程。

特征提?。簭膯蝹€字符圖象上提隼統(tǒng)計特征或結(jié)構(gòu)特

征的過程，包括為此而做的細化(Thinning)、歸一化

(Normalization)等步驟。

文字識別:從學(xué)習(xí)得到的特征庫中找到與待識字符相

似度最高的字符類的過程。

后處理：則是利用詞義、詞頻、語法規(guī)則或語料庫等

語言先驗知識對識別結(jié)果進行校正的過程

三、漢字識別方法

結(jié)構(gòu)模式識別

統(tǒng)計模式識別

兩者的結(jié)合

1.7條形碼輸入技術(shù)及設(shè)備

、概述

1.條碼術(shù)語

條型碼(barcode)：

由一組規(guī)則排列的條、空及其對應(yīng)字符組成的標記,

用以表示一定的信息.

條/空(bai/space)：反射率較低/較高的部分----元素

條形4字符(barcodecharacter)：

表示一個字符的若干條與空

條高(barheight)：條的二維尺寸中的縱向尺寸

條寬(barwidth)：條的二維尺寸中的橫向尺寸

條形M長度(barcodelength)：

起始符前緣到終止符后緣的長度

條形碼密度(barcodedensity)：

單位長度的條碼所表示的字符個數(shù)

模塊(module)：組成條碼的基本單位，代表規(guī)定長度的物理量

(即窄元素的標稱寬度).

條碼字符間隔(barcodeintercharactergap)(位空)：

相鄰條碼字符間不表示特定信息的空

連續(xù)型條碼(continuousbarcode)：沒有條碼字符間隔的條碼

離散型條碼(discretebarcode)：有條碼字符間隔的條碼

定長條碼(fixedlengthofbarcode)：條碼字符個數(shù)固定的條碼

非定長條碼(unfixedlengthofbarcode)：

條碼字符個數(shù)不固定的條碼

條碼字符集(barcodecharacterset)：

某類型條碼所能表示的字符集合

2.條碼符號結(jié)構(gòu)

空白區(qū)起始字符數(shù)據(jù)字符校驗字符終止字符空白區(qū)

一

一9

二、EAN(通用商品代碼)

EAN碼是國際物品編碼協(xié)會制定的一種商品用條

碼，通用于全世界。EAN碼符號有標準版(EAN-13)

和縮短版(EAN-8)兩種，我國的通用商品條碼與其

等效。我們?nèi)粘Ｙ徺I的商品包裝上所印的條碼一般就

是EAN碼。

EAN13EAN8

6901234"5678926901”2341

1.EAN-13代碼結(jié)構(gòu)

校驗位(1b)

一商品代碼(5b)

企業(yè)代碼(4?5b)

國別碼(2?3b)

前置碼

2.條碼字符

由2個條和2個空組成

共7個模塊

4個條和空由1?4個模塊組成

1個模塊0.33mm

‘0’

1110010

“0”和“1”分別表示具有一個模塊寬度的“空”和“條”

3.符號結(jié)構(gòu)

左側(cè)起始左側(cè)中間右側(cè)校驗終止右測

空白區(qū)符數(shù)據(jù)符分隔符數(shù)據(jù)符符符空白區(qū)

11個3個42個5個35個7個3個7個

模塊模塊模塊模塊模塊模塊模塊模塊

4?編碼規(guī)則起始符（終止符）:101中間分隔符：01010

左側(cè)數(shù)據(jù)符右側(cè)數(shù)據(jù)符

數(shù)字

AB_______C_______

0000110101001111110010

]001100101100111100110

2001001100110111101100

3011110101000011000010

4010001100111011011100

5011000101110011001110

6010111100001011010000

7011101100100011000100

8011011100010011001000

9000101100101111110100

前置碼：

用左邊6位數(shù)字不同排列的編碼組合來表示

前置字符側(cè)數(shù)據(jù)符編碼規(guī)則的選擇—1

0AAAAAA

i1AABABB

2-AABBAB

3-AABBBA

4ABAABB

5ABBAAB

6（中國）ABBBAA

7ABABAB

8ABABBA

9ABBABA

5.校驗位的計算方法

標準版和縮短版的校驗碼計算方法相同：

?（前置碼起的所有偶數(shù)位的數(shù)字代碼求和）*3=a

?（所有奇數(shù)位的數(shù)字代碼求和）=b

?a+b=c

?取c的個位數(shù)d

?用10減去d—校驗位

如：692081361248

8

三、其它常用碼制

1.UPC（統(tǒng)一產(chǎn)品代碼）

?只能表示數(shù)字

?有A、E兩個版本

?最后一位為校驗位

?主要使用于美國和加拿大地區(qū),用于工業(yè)、醫(yī)藥、倉庫等部門

當(dāng)UPC作為十二位進行解碼時，定義如下：

第1位：國家或地區(qū)標識（由UCC（統(tǒng)一代碼委員會）建立）

第2-6位：生產(chǎn)廠家的標識號

第7-H：唯一的廠家產(chǎn)品代碼

第12位：校驗位（usedforerrordetection）

2.Code3of9

^^OH

nraAH

2BCD

?能表示字母、數(shù)字和其它一些符號共43個字符:

A—Z,0-9,space

?條碼的長度是可變化的

■通常用號作為起始、終止符

?校驗碼不用

?代碼密度介于3-9.4個字符/每英寸

?用于工業(yè)、圖書、以及票證自動化管理上

3.Interle■aved2-o■f-5(12o■f5)

?只能表示數(shù)字0-9

?可變長度

?連續(xù)性條碼，所有條與空都表示代碼，第一個數(shù)字由條開始,

第二個數(shù)字由空開始

?偶數(shù)個字符，當(dāng)奇數(shù)時，左側(cè)補0

■應(yīng)用于商品批發(fā)、倉庫、機場、生產(chǎn)/包裝識別、工業(yè)中

?條碼的識讀率高，可適用于固定掃描器可靠掃描

?在所有一維條碼中的密度最高

4.Codeb■ar（庫德■巴條碼■）

a000800a

?可表示數(shù)字0-9,字符$、+、-、：、/、.，還有只能用作起始

/終止符的a,b,c,d四個字符

?可變長度

?沒有校驗位

■應(yīng)用于物料管理、圖書館、血站和當(dāng)前的機場包裹發(fā)送中

?離散型條碼，每個字符表示為4條3空

5.Code12

?字符串可變長

■符號內(nèi)含校驗碼

?有三種不同版本:A,B,andC

?可用128個字符分別在A,B,orC三個字符串集合中

?用于工業(yè)、倉庫、零售批發(fā)

一維條碼應(yīng)用體系

在數(shù)據(jù)庫中查詢相應(yīng)記錄

掃始一堆條碼

212345?

DEa

?Code12345

12345

一維條碼只是一種索引，必須實時和教

據(jù)庫聯(lián)系,到數(shù)據(jù)庫中去尋找完整數(shù)據(jù)

6、二維條碼

?線性堆疊式

?矩陣式

.毋”*g率噲怙歲.

詼fiW郭甘

士%%F%潼%%、

溫承避

&、■/V<-?7、

QRcodeDatamatrixMaxicode

可用掃描儀直接讀取內(nèi)容，無需另接數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫查詢糅作