第7章外围设备

2020年3月25日5时45分
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液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)
使用了“液晶”(Liquid Crystal)作为材料的显示器， 液晶是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时， 它会呈现透明的液态，而冷却的时候又会结晶成混乱的 固态，液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。
• CRT显示器两处重要部分，一部分是阴极射线 管，另一部分是控制线路。
• 显示器的显示系统和电视机类似，主要部件是 显像管 (电子枪)。在彩色显示器中，通常是3个电 子枪，像索尼Trinitron之类的三个电子枪在一起， 也称为单枪。
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显示管的屏幕上涂有一层荧 光粉，电子枪发射出的电子 击打在屏幕上，使被击打位 置的荧光粉发光，从而产生 了图像，每一个发光点又由 “红”“绿”
非电子பைடு நூலகம்管器件又称平板显示器件，采用液晶显示、 等离子体显示及激光显示等原理构成。
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◎ 按照显示器的显示管分类 分为传统的显示器，也就采用电子枪产生图像
的CRT（cathode-ray-tube阴极显示管）显示器和 液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display）以及等离子 显示器、发光二极管显示器。 ◎ 按显示色彩分类 分为单色显示器和彩色显示器； 单色显示器已经成为历史。 ◎ 按显示屏幕大小分类
“蓝”三个小的发光点组成， 这个发光点也就是一个象素。
由于电子束是分为三条的，它们分别射向屏幕上的这 三种不同的发光小点，再由电压调整发射在不同像素上 电子束的强弱，提供了不同的明暗效果，这样就在屏幕 上出现绚丽多彩的画面。
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1、阴极射线管
它的工作原理就是其末端的合金体受电 压刺激放出带电负离子（也叫阴离子）， 阴离子先经过电流开关，电流开关控制着阴离子行动，如果电 压在－24V至－40V之间，那么阴离子就可通过。如果不允许阴 离子通过，电流开关就会放出180V电压，使阴离子被吸到电极 上而失去流动性。当阴离子通过电流开关后，先到达一组聚焦 菱镜，同时另一个电流开关加速它的速度，并保持它的行进路 线。在阴离子到达屏幕之前，CRT周围的高压线圈会产生吸引 力，用来改变阴离子的运行路线，这样就能使阴离子正确的打
液晶按照分子结构排列的不同分为三种：类似粘土状 的Smectic液晶、类似细火柴棒的Nematic液晶、类似 胆固醇状的Cholestic液晶。这三种液晶的物理特性都 不尽相同，用于液晶显示器的是第二类的Nematic液晶， 分子都是长棒状的，在自然状态下，这些长棒状的分子 的长轴大致平行。
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输出设备
显示器
CRT显示器 CRT图形显示器 图像显示器 液晶显示器 液晶彩色显示器
打印机
点阵针式打印机 喷墨打印机 激光打印机
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显示器 1、显示类型 2、阴极射线管和液晶显示器的工作原理 3、显示器的主要技术参数 4、常见显示器介绍
第七章 外围设备
基本概念 存储设备 输入设备 输出设备
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基本概念
外围设备：除了CPU 和主存外，计算机系统 的每一个部分都可作为外围设备看待。
外围设备的基本功能是在计算机和其他机器之 间，以及计算机与用户之间提供联系。
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基本概念
外围设备的基本组成部分：
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在现在的应用中，LCD可分为无源阵列彩显DSTN－LCD（俗称伪 彩显）和薄膜晶体管有源阵列彩显TFT－LCD（俗称真彩显）。 DSTN（Dual－Layer Super Twist Nematic）显示屏不能算是真 正的彩色显示器，因为屏幕上的内每个像素的亮度和对比度不能独 立的控制，它只能显示颜色的深度，与传统的CRT显示器的颜色相 比相距甚远，因而也被叫做伪彩显。
助液晶原理来传导光线，由于上下夹层的电极的更 改。在上电极导通时，液晶分子的表现如普通液晶 的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来 达到显示的目的。
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液晶的其他性质：
当向液晶通电时，液晶体分子排列得井然有序， 可以使光线容易通过；而不通电时，液晶分子排 列混乱，阻止光线通过。
通电与不通电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让 光线穿过。
这种可以控制光线的两种状态是液晶显示器形成 图像的前提条件，当然，还需要配合一定的结构 才可以实现光线向图像转换。
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TFT（Thin Film Transistor）工作原理
建立在普通液晶显示器原理的基础上的。只
是结构上稍作修改，上夹层增加了FET晶体管，下
夹层的电极改成共通电极。但两者的工作原理还是
有一定的差别。
在光源设计上，TFT的显示采用“背透式”照射 方式，即是从下向上，这样的作法是在液晶的背部 设置类似日光灯的光管。
以英寸单位(1英寸=2.54cm)，通常有14寸、 15寸、17寸和20寸，或者更大。
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二）CRT显示器组成及工作原理
• CRT就是Cathode Ray Tube(阴极射线管)的意思，
主要由电子枪(Electron gun)、偏转线圈(Deflection coils)、荫罩(Shadow mask)、荧光粉层(phosphor) 和玻璃外壳五部分组成
TFT（Thin Film Transistor）显示屏 TFT（Thin Film Transistor）显示屏的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的 薄膜晶体管来控制，使每个像素都能保持一定电压，从而可以做到 高速度、高亮度、高对比度的显示。TFT显示屏是目前最好的LCD 彩色显示设备之一，是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。
这主要是，在无钠玻璃板与液晶材料之间是透明的 电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通 过改变电压而改变液晶体的是否通光状态，在这个 时候，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀，控 制光的通过与不通过。在液晶材料周边还有控制电 路部分和驱动电路部分，这样就可以用信号来控制 单色图像的生成了。
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在CRT的发光点上。
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为使电子束精确地打在发光点上，在屏幕前还有一
个荫罩（金属隔板），上面有很多小孔，电子束穿过小
孔后才能达到屏幕上，而电子束的不规则部分将被荫罩
挡掉。
它的位置在荧光屏后面约10mm处，厚度约为
0.15mm的薄金属障板，它上面有很多小孔或细槽，它们
和同一组的荧光粉单元相对应。三支电子束经过小孔或
通过，结果在显示屏上出现黑色。
这样会形成透光时(即不加电时)为白、不透光时 (加电时)为黑，字符就可以显示在屏幕上了，这便 是最简单的显示原理。
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普通液晶显示器工作原理
因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两 边都设有作为光源的灯管，同时在液晶显示屏背面 有一块背光板和反光膜，背光板是由荧光物质组成 的，可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景 光源。
存储介质 驱动装置 控制电路
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基本概念
外围设备的分类：
输入设备 输出设备 外存设备 数据通信设备 过程控制设备
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外围设备的特点
外围设备的工作速度
工作速度都比主机慢的多
外围设备的信息类型和机构格式
各种外围设备的信息类型和结构格式均不相 同。
原始的单色液晶显示器原理
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单色液晶显示器的液晶面板包含了两片无钠玻璃，
称为Substrates，中间夹着一层液晶，也就是液晶层，
液晶并不是简单地灌入其中，而是灌入两个内部有沟
槽的夹层，这两个有沟槽的夹层主要是让液晶分子可
以整齐地排列好，因为如果排列不整齐的话，光线是
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平板显示器
当前，台式计算机大多使用的CRT显示器。但CRT 显示器特有的电子束发射、聚焦、偏转机构等使得 它体积大、功耗高且很重，不便于携带。近年来， 随着便携计算机的迅速发展，对薄型、轻量显示器 的需求增加，各种平板显示技术相继出现。如液晶 显示器（LCD）、电致发光显示器（ELD）等离子 显示器（PDP）、电致变色显示器（ECD）、发光 二极管显示器（LEDD）等。特别是液晶显示器，在 某些应用领域已经取代了CRT显示器。
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LCD的色彩层次比较丰富，TFT显示器一般有16位64K 种颜色和24位16M种颜色，彩色十分鲜艳。
LCD的分辨率与CRT显示器不同，一般不能任意调整， 它是厂家所设置的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素点、 每列有多少像素点。现在LCD的分辨率一般是800点×600 行的SVGA显示模式和1024点×768行的XGA显示模式。 LCD刷新频率是指每个像素在一秒内被刷新次数，这 和CRT显示器是相同的。新频率过低，可能出现屏幕图像 闪烁或抖动。 防眩光、防反射，由于LCD屏幕结构特点，屏幕的前 景会反光，以及像素自身的对比度和亮度都将对用户眼睛 产生反射和眩光。特别是侧面观察屏幕时就表现的很明显， 这方面TFT的LCD要表现的更好
细槽后只能击中同一像素中的对应荧光粉单元，因此能
够保证彩色的纯正和正确的会聚。
一般金属隔板分为两类，一种为圆点式、另一种为
栅栏式。圆点式是现在最为常见的，很多显示器都是使
用它。而栅栏式是较新的技术，如SONY的特丽珑显像管
就是使用这种技术。
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2、控制线路
在CRT显示器里各种线路十分复杂，大致可分为电 源控制线路、磁力控制线路、动态控制线路等。 电源控制线路主要是通过对电流的控制，使其产生CRT 所需要的高压。并且按照需要为待机、节能、睡眠状态 下的显示器提供合适的电力。 磁力控制线路主要是控制显示画面的位置。由于CRT所 产生的阴离子射线会受地磁的影响，所以显示器所产生 的画面会发生略微的倾斜，磁力控制线路就是根据倾斜 角度，进行相应的调整。 动态控制线路主要功能就是保证显示的速度，保持画面 的稳定性。显示器表现的是静态画面，并以连续的画面 来组成动画。为了不让整个显示过程出现偏差，人们就 在阴极射线管中用多组电极线路来控制阴离子的运行路 线。
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一）分类
显示输出设备采用显示技术，将电信号转换成能 直接观察到的光信号。它涉及到显示器件、显示内容的 处理（如格式、亮度、辉度、色彩等）及控制电路等技 术。目前，显示器件主要有电子束管器件和非电子束管 器件两大类：
电子束管器件采用磁偏转式显像管，如阴极射线管 （Cathode Ray Tabe)，简称CRT。 采用CRT器件的 显示器技术比较成熟，驱动方式简单，可靠性高，有较 好的性能价格比。尽管它要求高工作电压，且比较笨重， 但仍然在应用中占优势。
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假设在正常情况下光线从上向下照射时，通常
只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上滤光片
导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列
的通路从下滤光片穿出，形成一个完整的光线穿透
途径。而一旦通过电极给这些液晶分子加电之后，
由于受到外界电压的影响，液晶分子不再按照正常
的方式排列，而变成竖立的状态，这样光线就无法
不能顺利地通过液晶部分的。为了达到整齐排列的效
果，这些槽制作得非常精细，液晶分子会顺着槽排列，
槽非常平行，所以各分子也是完全平行的。
中，上下沟槽呈十字交错(垂直90度)，即上层的液晶 分子的排列是横向的，下层的液晶分子排列是纵向的， 这样就造成了位于上下夹层之间的液晶分子接近上层 的就呈横向排列，接近下层的则呈纵向排列。
外围设备的电气特性
信号类型、电平的极性、高低不一等等。
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输入设备
图形输入设备
键盘输入 光笔输入 图形板和游动标输入 鼠标输入
图象输入设备 语音输入设备
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键盘
无编码键盘 电子编码式键盘
鼠标器
机械式 光电式
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