【計(jì)算機(jī)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(yǔ)音等信息轉(zhuǎn)換成電脈

沖信息，送入主機(jī)進(jìn)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)編碼

(1)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局制定的ASCII碼

(2)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

《信息處理交換用的七位編碼字符集》(GB1988-89)

P14表1.1

(3)國(guó)標(biāo)漢字編碼

《信息處理交換用漢字編碼字符集》(GB2312)

一級(jí)：3755(常用)

二級(jí)：3008

1.3鍵盤輸入技術(shù)及設(shè)備

一、概述

1、組成

鍵開(kāi)關(guān)、編碼器、盤架、接口電路。

2、基本工作原理

通過(guò)按鍵使相應(yīng)的鍵開(kāi)關(guān)動(dòng)作，再由編碼器將

待輸入信息轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼輸入計(jì)算機(jī)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(guò)數(shù)字電路直接產(chǎn)生對(duì)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(shí)對(duì)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(jī)，再由鍵盤驅(qū)動(dòng)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(jī)分析執(zhí)行。非編碼式鍵盤由于

其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、按鍵重定義方便而成為目前最

常采用的鍵盤類型

、鍵開(kāi)關(guān)

.接觸式

機(jī)械觸點(diǎn)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(kāi)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(duì)面積

d:板間距離

振蕩器放大器

3.鍵開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)

接觸式

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、開(kāi)關(guān)特性好，

開(kāi)關(guān)通斷時(shí)會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)跳動(dòng)，因引起電

路干擾和機(jī)械磨損而影響壽命.

非接觸式

無(wú)機(jī)械磨損、不存在觸點(diǎn)跳動(dòng)現(xiàn)象,

可靠性高、壽命長(zhǎng).

4.鍵開(kāi)關(guān)的矩陣結(jié)構(gòu)

?減少鍵開(kāi)關(guān)在鍵盤電路中的連線

?便于鍵開(kāi)關(guān)的擴(kuò)充與壓縮

二鍵盤編碼器

靜態(tài)編碼器動(dòng)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(dòng)態(tài)編碼器

⑴電路原理

⑵工作過(guò)程

?6位計(jì)數(shù)器在循環(huán)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)規(guī)則為:

000000

000001

000010當(dāng)某一鍵按下，該計(jì)數(shù)器應(yīng)

停在對(duì)應(yīng)的計(jì)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(shí)，輸出的8根線依次

變?yōu)榈碗娖?/p>

?8通道開(kāi)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(guò)查表法得出編碼

1010100“T”

(3)特點(diǎn)

掃描速度快

能夠區(qū)分時(shí)差僅為幾十微秒的連續(xù)按鍵動(dòng)作

如2M時(shí)鐘，31250次/秒

1/(0.5*10-6*64)

原理新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較廣泛

四、簡(jiǎn)易鍵盤

以TK-80單板微機(jī)鍵盤為例

用軟件法對(duì)行列進(jìn)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(hào)

1.4鼠標(biāo)器

☆光電式

☆光機(jī)式

☆機(jī)電式

鼠標(biāo)的移動(dòng)距離和方向

1

脈沖信息（送給計(jì)算機(jī)）

顯示器光標(biāo)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)

、光電式

1.結(jié)構(gòu)

鼠標(biāo)板

探測(cè)器整形電路

2.運(yùn)動(dòng)方向的判定

由相位相差90°的兩組脈沖序列求得

CP

計(jì)

數(shù)

器

移動(dòng)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(dòng)波形圖

、機(jī)電式

金屬片

四、軌跡球

工作原理與機(jī)械式鼠標(biāo)相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)

也類似。不同的是軌跡球工作時(shí)球在上面，

直接用手撥動(dòng)，而球座固定不動(dòng).

五、異彩紛呈的各式鼠標(biāo)器

無(wú)球鼠標(biāo)器

四個(gè)鍵鼠標(biāo)器

紅外線鼠標(biāo)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(tái)上，由傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)

掃描頭沿X和Y方向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整幅圖稿的

掃描

v滾筒式:PMT

采用掃描頭固定不動(dòng)，用一對(duì)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(tái)、掃描頭（光學(xué)成像部分）、

板（光電轉(zhuǎn)換部分）、機(jī)械傳動(dòng)部分組成。

大幅面平臺(tái)掃描儀的機(jī)械傳動(dòng)部分示意圖:

1-Y向步進(jìn)電機(jī)；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(jìn)電機(jī)

、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(jiǎn)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(zhǎng)、景深長(zhǎng)焦距小、景深淺

壽命長(zhǎng)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(shí)，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(qiáng)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(hào)，

即產(chǎn)生一行圖像數(shù)據(jù)。同時(shí)，掃描頭在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)

下沿著與原稿做相對(duì)平行移動(dòng)，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(duì)原稿進(jìn)行的“一條線”掃描被稱為“

”，而將線性CCD平行移動(dòng)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(shí)，先

生成分別對(duì)應(yīng)于紅(R)、

綠(G)、藍(lán)(B)的三基色的

3幅圖像

常見(jiàn)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(lán)色濾光片，掃

描時(shí)通過(guò)濾光片的移動(dòng)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(shí)存在不準(zhǔn)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(lán)(B),掃描圖像時(shí)，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(zhǔn)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(gè)CCD完成掃描成像:

光線通過(guò)鏡頭，經(jīng)過(guò)一個(gè)特殊設(shè)計(jì)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(gè)

CCD產(chǎn)生一種顏色的圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)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(jià)最高。

成像速度最快

造價(jià)最高

光源的一致性好

套色不準(zhǔn)的可能性極低

4）單CCD色分離技術(shù)

仍然是采用單個(gè)線性CCD,不過(guò)，在CCD的感光面

上加入了濾色鏡，在感光的同時(shí)直接進(jìn)行分色。

、掃描儀的工作過(guò)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(dòng)燈管）、組鏡頭，分成紅綠藍(lán)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(hào)。

3）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)掃描頭移動(dòng)，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?jì)算機(jī)并存儲(chǔ)起來(lái)。

6）數(shù)字信息被送入計(jì)算機(jī)的相關(guān)處理程序，通過(guò)軟件處

理再現(xiàn)到計(jì)算機(jī)屏幕上。

四、主要性能指標(biāo)

1、分辨率

掃描儀在掃描圖象過(guò)程中每英寸圖象所捕獲的象

素?cái)?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(jì)有關(guān)

YI垂直分辨率

：與傳動(dòng)機(jī)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(diǎn)問(wèn)

插入另外的象點(diǎn)所得的分辨率

2、灰度級(jí)

圖像的亮度層次范圍

3、彩色位數(shù)

識(shí)別彩色的能力

24位：R、G、B三基色都由8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示

4、掃描速度

有兩表示方法：

(1)掃描標(biāo)準(zhǔn)A4圖紙所用的時(shí)間

(2)掃描一行所用的時(shí)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(jì)算機(jī)能識(shí)讀的字符信息。

二、OCR流程

識(shí)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(duì)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?gòu)膱D象行中

分離出單個(gè)字符的過(guò)程。

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

征的過(guò)程，包括為此而做的細(xì)化(Thinning)、歸一化

(Normalization)等步驟。

文字識(shí)別:從學(xué)習(xí)得到的特征庫(kù)中找到與待識(shí)字符相

似度最高的字符類的過(guò)程。

后處理：則是利用詞義、詞頻、語(yǔ)法規(guī)則或語(yǔ)料庫(kù)等

語(yǔ)言先驗(yàn)知識(shí)對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行校正的過(guò)程

三、漢字識(shí)別方法

結(jié)構(gòu)模式識(shí)別

統(tǒng)計(jì)模式識(shí)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(yǔ)

條型碼(barcode)：

由一組規(guī)則排列的條、空及其對(duì)應(yīng)字符組成的標(biāo)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(gè)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(zhǎng)度(barcodelength)：

起始符前緣到終止符后緣的長(zhǎng)度

條形碼密度(barcodedensity)：

單位長(zhǎng)度的條碼所表示的字符個(gè)數(shù)

模塊(module)：組成條碼的基本單位，代表規(guī)定長(zhǎng)度的物理量

(即窄元素的標(biāo)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(méi)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(zhǎng)條碼(fixedlengthofbarcode)：條碼字符個(gè)數(shù)固定的條碼

非定長(zhǎng)條碼(unfixedlengthofbarcode)：

條碼字符個(gè)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(hào)結(jié)構(gòu)

空白區(qū)起始字符數(shù)據(jù)字符校驗(yàn)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(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)制定的一種商品用條

碼，通用于全世界。EAN碼符號(hào)有標(biāo)準(zhǔn)版(EAN-13)

和縮短版(EAN-8)兩種，我國(guó)的通用商品條碼與其

等效。我們?nèi)粘Ｙ?gòu)買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(yàn)位(1b)

一商品代碼(5b)

企業(yè)代碼(4?5b)

國(guó)別碼(2?3b)

前置碼

2.條碼字符

由2個(gè)條和2個(gè)空組成

共7個(gè)模塊

4個(gè)條和空由1?4個(gè)模塊組成

1個(gè)模塊0.33mm

‘0’

1110010

“0”和“1”分別表示具有一個(gè)模塊寬度的“空”和“條”

3.符號(hào)結(jié)構(gòu)

左側(cè)起始左側(cè)中間右側(cè)校驗(yàn)終止右測(cè)

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(gè)3個(gè)42個(gè)5個(gè)35個(gè)7個(gè)3個(gè)7個(gè)

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(lái)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(guó)）ABBBAA

7ABABAB

8ABABBA

9ABBABA

5.校驗(yàn)位的計(jì)算方法

標(biāo)準(zhǔn)版和縮短版的校驗(yàn)碼計(jì)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(gè)位數(shù)d

?用10減去d—校驗(yàn)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(gè)版本

?最后一位為校驗(yàn)位

?主要使用于美國(guó)和加拿大地區(qū),用于工業(yè)、醫(yī)藥、倉(cāng)庫(kù)等部門

當(dāng)UPC作為十二位進(jìn)行解碼時(shí)，定義如下：

第1位：國(guó)家或地區(qū)標(biāo)識(shí)（由UCC（統(tǒng)一代碼委員會(huì)）建立）

第2-6位：生產(chǎn)廠家的標(biāo)識(shí)號(hào)

第7-H：唯一的廠家產(chǎn)品代碼

第12位：校驗(yàn)位（usedforerrordetection）

2.Code3of9

^^OH

nraAH

2BCD

?能表示字母、數(shù)字和其它一些符號(hào)共43個(gè)字符:

A—Z,0-9,space

?條碼的長(zhǎng)度是可變化的

■通常用號(hào)作為起始、終止符

?校驗(yàn)碼不用

?代碼密度介于3-9.4個(gè)字符/每英寸

?用于工業(yè)、圖書、以及票證自動(dòng)化管理上

3.Interle■aved2-o■f-5(12o■f5)

?只能表示數(shù)字0-9

?可變長(zhǎng)度

?連續(xù)性條碼，所有條與空都表示代碼，第一個(gè)數(shù)字由條開(kāi)始,

第二個(gè)數(shù)字由空開(kāi)始

?偶數(shù)個(gè)字符，當(dāng)奇數(shù)時(shí)，左側(cè)補(bǔ)0

■應(yīng)用于商品批發(fā)、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、生產(chǎn)/包裝識(shí)別、工業(yè)中

?條碼的識(shí)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(kù)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(gè)字符

?可變長(zhǎng)度

?沒(méi)有校驗(yàn)位

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

?離散型條碼，每個(gè)字符表示為4條3空

5.Code12

?字符串可變長(zhǎng)

■符號(hào)內(nèi)含校驗(yàn)碼

?有三種不同版本:A,B,andC

?可用128個(gè)字符分別在A,B,orC三個(gè)字符串集合中

?用于工業(yè)、倉(cāng)庫(kù)、零售批發(fā)

一維條碼應(yīng)用體系

在數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)時(shí)和教

據(jù)庫(kù)聯(lián)系,到數(shù)據(jù)庫(kù)中去尋找完整數(shù)據(jù)

6、二維條碼

?線性堆疊式

?矩陣式

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QRcodeDatamatrixMaxicode

可用掃描儀直接讀取內(nèi)容，無(wú)需另接數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)查詢糅作