Презентация к уроку "Устройства ввода и вывода информации"

Устройства ввода и вывода информации

Периферийные устройства

• Дисплей ( display ) — основным компонентом пользовательского интерфейса
• Клавиатура (keyboard) — основное устройство ввода данных
• Мышь (mouse) — манипуляторное устройство ввода информации
• Джойстик (joystick) — аналоговое координатное устройство ввода информации
• Сканер (scaner) — устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации
• Принтер (printer) — наиболее широко используемое устройство вывода данных
• Плоттер (plotter) предназначен для вывода на бумагу чертежей, крупноформатных графиков, рисунков
• Автор

Дисплей

• Дисплей (англ. Display – показывать) – устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).
• Дисплей относится к основным устройствам персонального компьютера, является основным компонентом пользовательского интерфейса

Клавиатура

• Клавиатура представляет собой совокупность датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь. Длительное время выпускались клавиатуры с механическими датчиками . Современные клавиатуры — мембранного типа. Переключатель представляет собой набор мембран: активная – верхняя, пассивная – нижняя, разделяющая. Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположены электронные платы дешифрации сигнала. Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется кабелем, который должен: иметь фильтр от помех; соответствовать стандарту USB 2.0 ; соответствовать длине, указанной на маркировке кабеля.

Принцип действия

• Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из переключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размеров 1 байт.
• На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняет специальная микросхема — контроллер клавиатуры.
• Современные клавиатуры имеют 101 клавишу и более. Стандарт расположения клавиш — QWERTY. Рабочий ход клавиши — 4 мм. Ресурс фирменной клавиатуры — не менее 30–50 млн нажатий на клавишу.

Мышь

• Первая мышь создана в 1963 г.
• Мышь облегчает работу и обеспечивает удобство манипулирования в графическом пользовательском интерфейсе.

Устройство

• В корпусе мыши размещена печатная плата , на которой находятся микропроцессор и механизм манипулятора Манипулятор состоит из тяжелого резинового шарика (1); прижимного ролика (2); двух дисков с прорезями (3), и роликов (4), закрепленных на осях X и Y; оптических пар светодиод (5) – фотоприемник (6).

Общий вид

Принцип действия

• При перемещении мыши по поверхности резиновый шарик начинает вращаться. Его вращение через контактирующие с его поверхностью ролики передается на диски с прорезями. Фотоэлементы оптопар, размещенных по обе стороны оси вращения, регистрируют периодические световые импульсы. Порядок, с которым освещаются фотоэлементы, определяет направление перемещения мыши, а частота импульсов — скорость.
• Однако, мыши бывают также

оптическими, беспроводными .

• Работа мыши поддерживается специальной программой-драйвером (обычно mouse.com) .

Джойстик

• Устройство джойстика можно представить как два реостатных датчика, определяющих перемещение координатам X и Y. Рукоятка джойстика связана с двумя переменными резисторами, изменяющими сопротивление при ее перемещении.

Адаптер джойстика преобразует изменение параметра сопротивления в соответствующий цифровой код.

На корпусе джойстика и рукоятке расположены программируемые кнопки, функционально дублирующие клавиши клавиатуры, об ычно используемые в компьютерных играх — Alt , Ctrl, Shift, Space и т.п.

Сканер

• Классифицируют сканеры по следующим признакам: • степень прозрачности оригинала изображения • кинематический механизм • тип вводимого изображения • особенности программного и аппаратного обеспечения.

Признаки сканера

• Прозрачность изображения . Выпускаются сканеры для непрозрачных оригиналов (сканирование в отраженном свете) и для прозрачных материалов (сканирование на просвет) — слайд-сканеры.
• Механизм движения . Определяющим фактором является способ перемещения считывающей головки сканера относительно бумаги. Основные типы — ручной, настольный . Среди настольных сканеров в свою очередь выделяют планшетные и барабанные.

Признаки сканера

• Тип изображения. По этому критерию сканеры подразделяют на черно-белые и цветные . Среди черно-белых — штриховые и полутоновые.
• Аппаратные и программные интерфейсы. Для связи с компьютером используются специальная 8- или 16-разрядная плата, устанавливаемая в разъем шины ISA, либо (чаще) стандартные интерфейсы SCSI, COM, LPT. Взаимодействие сканера с компьютером обеспечивается специальным индивидуальным набором драйверов или через стандартные драйверы TWAIN-интерфейса.

Типы сканеров

• Ручной сканер
• Планшетный сканер
• Барабанный сканер
• Черно-белый сканер
• Цветной сканер

Ручной сканер

• Ручной сканер основан на ручном перемещении считывающей головки по изображению. Размер изображения — до формата А4. Стандартное разрешение — 200 dpi (dot per inch — точек на дюйм). Имеется возможность "склейки" вводимого изображения, т.е. формирования изображения из отдельно вводимых частей.

Достоинства — небольшие габариты , сравнительно низкая цена , часто энергонезависимы (питание от собственного источника).

Планшетный сканер

У планшетных сканеров головка перемещается относительно бумаги с помощью механизма перемещения. Обеспечивается сканирование разнообразных материалов: от листов до журналов и книг. Формат изображения — до А3. Разрешение — до 1800 dpi (с использованием программной интерполяции).

Механизм работы планшетного сканера

Барабанный сканер

• В барабанных сканерах в процессе сканирования лист протягивается над неподвижной головкой . Обеспечивается возможность сканирования только отдельных листов. Эти сканеры оснащаются устройством автоматической подачи страниц . Используются они в основном в системах распознавания символов OCR (Optical Character Recognition).

Принцип действия барабанного сканера

Черно-белый сканер

• Режимы работы сканера — штриховой и полутоновой . В штриховом режиме воспринимаются только черный и белый цвет . Используется этот режим для сканирования штриховых рисунков. В полутоновом режиме поддерживается 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4-, 6- и 8-разрядного кода. Сканируемое изображение освещается светом от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через фокусирующую линзу передается на фотоприемник ПЗС (прибор с зарядовой связью). (В английском варианте CCD – Charge-Coupled Device). Электрический сигнал с ПЗС оцифровывается АЦП (для полутоновых сканеров) или компаратором (для штриховых).

Цветной сканер

• Для сканирования цветных изображений используются разные технологии.
• Освещение через вращающийся трехцветный RGB-фильтр (Red-Green-Blue – красный-зеленый-синий) и последовательное считывание каждого из основных цветов. Сканирование выполняется за три прохода. (Технология Microtek).

Использование трех источников света — для каждого цвета отдельный. Обеспечивается сканирование за один проход. Сложность — в подборе источников света со стабильными характеристиками. (Технология Epson-Sharp).

Цветной сканер

• Использование для считывания трехполосной ПЗС, освещаемой через систему светофильтров , разделяющих белый свет на компоненты RGB. (Технология HP-Ricoh). При всех технологиях выполняются предварительная обработка изображения, гамма-коррекция цветов , совмещение цветов, выравнивание пикселов .
• Использование для считывания трех колонок фототранзисторов , каждая из которых считывает свой цвет. (Технология Seiko).

Стандарт TWAIN

• TWAIN — это стандарт обмена между прикладной программой и внешним устройством.
• Цель стандарта — решение проблемы совместимости различных устройств ввода с любым программным обеспечением : поддержка различных платформ компьютеров, различных устройств ввода (сканер, видео), возможность работы с различными форматами данных. TWAIN-интерфейс обеспечивает ввод изображения одновременно с работой прикладной программы, поддерживающей TWAIN. Это современные графические пакеты Corel Draw, PhotoShop и др. Любая TWAIN-совместимая программа может работать с любым TWAIN-совместимым сканером.

Классификация принтеров

• По способу формирования страницы все печатающие устройства подразделяют на последовательные, строчные и страничные . Последовательные печатают символ за символом, строчные – сразу всю строку, страничные – сразу всю страницу. По механизму печати выделяют принтеры ударного (impact) и безударного (non-impact) действия. По способу формирования символа принтеры бывают матричные и струйные . Наконец, рассматривают типы принтеров по используемой технологии печати .

Матричный принтер

• Матричный принтер (impact dot matrix printer) — последовательное ударное матричное печатающее устройство .

Матричный принтер

Основные элементы конструкции: механизм подачи бумаги, печатающая головка . Печатающая головка имеет два вертикальных ряда игл. Число игл — 9, 18, 24. Формат бумаги — А4, А3. Качество печати — черновое (draft), высокое (NLQ — Near Letter Quality, LQ — Letter Quality). Скорость печати — до 380 знаков в секунду. Разрешающая способность — 120–240 dpi (точек на дюйм).

Преимущества — приемлемое качество печати , невысокая цена расходных материалов , печать на любой бумаге, использование как форматной, так и рулонной бумаги . Недос татки — высокий уровень шума . Основные производители — Epson, Star Micronics, Okidata, M annesman n, Sams ung, Panas on ic, Robotron и др.

Струйный принтер

• Струйный принтер (liquid ink jet printer) — последовательное матричное безударное печатающее устройство .

Технология печати

Краситель (чернила) разбрызгивается через канальные отверстия в печатающей головке . Количество отверстий — от 12 до 64. Разрешающая способность до 1440 dpi.

Качество печати зависит от используемой бумаги . Наиболее высокое качество, близкое к фотографическому, достигается на специальной бумаге для струйных принтеров.

Скорость печати — при высоком качестве обычно 2–3 страницы в минуту, максимальная скорость — до 7 страниц в минуту (печать текста). При печати цветной графики (фотографии) время печати — до 5–7 минут на лист формата А4.

C тандартный ресурс картриджа (заправки чернилами) — при 10% заполнении (печать текста) от 500 до 1000 копий формата А4, при полноцветной печати (фотографии) 50–70 копий формата А4.

Принцип печати

Технология Canon–HP. В принтерах фирм Hewlett Paccard и Canon используется bubble-jet-метод печати (" пузырьковая" технология ). В канале головки находится быстродействующий нагревательный элемент (тонкопленочный резистор). При пропускании тока он за несколько микросекунд нагревается до 500 градусов и отдает тепло окружающим чернилам. Образуется чернильный паровой пузырь, который выталкивает через отверстие сопла каплю. При отключении тока резистор остывает, паровой пузырь сокращается и за счет разрежения подсасывается новая порция чернил.

Принцип печати

Технология Epson-Brother. В принтерах фирм Epson, Brother, Dataproducts, Tektronics используется метод piezo ink-jet ( пьезоэлектрическая технология ). В канале головки установлен пьезоэлектрический элемент. При пропускании тока происходит изменение размеров кристалла (обратный пьезоэффект). Кристалл связан с диафрагмой, с помощью которой производится выброс капли и подсасывание новой порции чернил.

Лазерный принтер

Лазерный принтер относится к строчным безударным печатающим устройствам, использующим электрографический способ создания изображения.

Основные характеристики

• Разрешающая способность — до 1200 dpi. Стандартное значение для офисных принтеров — 600 dpi. Скорость печати — 4–6 страниц в минуту (принтеры малого быстродействия), 7–11 стр/мин (принтеры среднего быстродействия), более 12 стр/мин (сетевые принтеры).Формат бумаги — А4, А3.
• Функциональные возможности : технология повышения разрешающей способности, встроенные масштабируемые шрифты, собственная оперативная память с возможностью ее расширения. Ресурс заправки — от 3000 до 5000 копий формата А4 при 10% заполнении (печать текста).
• Основные компонентны устройства — фотопроводящий цилиндр (печатающий барабан), полупроводниковый лазер, оптико-механическая система перемещения луча.
• Основные производители лазерных принтеров — Hewlett Packard (HP), Lexmark, Canon, Epson.

Технология печати

Для переноса изображения на бумагу используется специальный порошок — тонер. На барабане создается электростатический заряд. Луч лазера с помощью вращающегося зеркала разворачивается по строке, формируемой на поверхности барабана. Мигание луча для получения изображения обеспечивается электроникой. В освешаемой зоне барабана заряд "стекает" с его поверхности. Таким образом, освещаемые и неосвещаемые участки поверхности барабана имеют разный заряд. В зависимости от заряда частицы тонера прилипают к барабану. После формирования строки барабан поворачивается шаговым двигателем на новую строку; это смещение соответствует разрешающей способности принтера. В результате на барабане построено изображение и он покрыт тонером. Подаваемый лист бумаги заряжается таким образом, чтобы тонер с барабана прилип к листу. При протягивании листа порошок переходит на бумагу. После этого изображение закрепляется путем нагрева порошка до температуры плавления. Окончательная фиксация изображения осуществляется прижимными резиновыми роликами.

LED-принтер

• LED-принтер (Light Emitting Diode) является аналогом лазерного принтера. Его отличие в том, что полупроводниковый лазер заменен гребенкой светодиодов. Поэтому в конструкции отсутствует и сложная оптическая система зеркал и линз. Основные производители LED-принтеров — фирмы Okidata и F ujitsu .

Плоттер

• Плоттер (plotter) предназначен для вывода на бумагу чертежей, крупноформатных графиков, рисунков.
• Основными потребителями плоттеров являются САПР (системы автоматизированного проектирования), ГИС геоинформационные системы), деловая графика.

Виды плоттеров

• Струйный плоттер — устройство растровой печати, как и обычный струйный принтер. Их отличие от принтеров в поддержке векторных языков.

Основные разновидности плоттеров — струйные и перьевые.

Виды плоттеров

• Перьевой плоттер выводит изображение, используя в качестве пишущего узла аналоги традиционных инструментов чертежников и художников: рапидограф , карандаш, фломастер и т. д. Язык управления этим устройством — векторный.

Перьевые плоттеры условно разделяют на три группы: • плоттеры, использующие фрикционный прижим для перемещения бумаги в направлении одной оси и движения пера по другой; • барабанные или рулонные плоттеры, предназначенные для печати на рулонной бумаге; • планшетные плоттеры, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по обеим осям.

Характеристики плоттеров

• Формат печати — до А0.

Обеспечивают полноцветную печать.

Разрешающая способность — до 720 dpi.

Скорость печати — от 2 минут на формат А1 при монохромной печати.

Решение проблем сложной графики с использованием встроенных программных или аппаратных растровых процессоров RIP.

Режимы печати — быстрый, нормальный , качественный.

Интерфейс — параллельный (LPT ) или SCSI.

Задание по теме

• По каким критериям классифицируют принтеры?
• В чем разница между принтером и плоттером?
• Какими характеристиками обладает плоттер?
• Каково устройство манипулятора джойстик?
• Каков принцип действия мыши?
• В чем различие между планшетным и барабанным сканером?
• Какими признаками обладает сканер?
• Как формируется сигнал в клавиатуре мембранного типа?
• Дайте сравнительную характеристику принтерам.

Автор

Учитель информатики МБОУ СОШ №1 р.п.Новоспасское

Причалов Николай Михайлович

Email: [email protected]

От автора : Уважаемый пользователь!

Я благодарен Вам за время, уделенное этой презентации.

Буду признателен за отзыв, совет, вопрос.