硬件设备：输入设备

请特别注意带有橙色背景的设备，您需要能够准确描述它们的工作原理！

输入设备 - 将数据或指令发送到计算机的设备

鼠标

鼠标是一种指向设备，用于计算机屏幕上。它使用户能够通过控制屏幕上的指针来执行命令或向计算机发出指令。

键盘

键盘是将数据信息和指令输入计算机最常用的方式之一。基本的机械键盘依靠弹簧按键按下以完成电路。该电路然后向计算机传输一个二进制信号（通常使用ASCII）来表示所按的键。

薄膜键盘（还有其他技术用于制作键盘）的风格化横截面。右下角的按钮已被按下，完成了以红色显示的电路。

存在许多不同的键盘布局，在语言和国家之间有所不同。最流行的布局是QWERTY 键盘。其他布局包括

• AZERTY - 用于法国和比利时等国家
• QWERTZ - 用于德国和奥地利等国家
• 阿拉伯语 - 大多数键的值不同
• 乌克兰语
• 中文 - 覆盖在 QWERTY 键盘上

存在 QWERTY 键盘的变体，英国 和 美国 的布局略有不同。英语键盘也存在变体，例如 Dvorak 布局，其支持者声称其优于 QWERTY。

QWERTY 键盘

语音识别

连接到将人类语音转换为命令或文本的软件的麦克风。

优点

与计算机的自然接口，允许新用户执行命令，而无需学习复杂的命令集

缺点

语音识别可能无法识别类似词语之间的区别，例如“their”和“they're”，或者无法理解区域口音

麦克风

数码相机

1. 光线通过镜头聚焦到相机背面的图像传感器上
2. 图像传感器由一系列红、绿、蓝光传感器组成，称为 拜耳滤镜。每个传感器只记录该特定颜色的值。

• 
  此图像
• 
  经过此
• 
  像这样

并变成了这些

• 
  红色
• 
  绿色
• 
  蓝色

3. 不同的颜色数组组合在一起形成一个图像，并构成这个

• 
  组合图像
• 
  将算法应用于合并单元格
• 
  请注意，它与这个原始图像并不完全相同

4. 一旦捕获了 RGB 值，就可以使用 SD 卡或闪存卡以数字方式存储它们。保存格式包括JPEG 或 TIFF。

优点

您可以预览拍摄的照片，而无需冲洗它们

您可以应用滤镜和图像以添加特殊效果

缺点

有些人认为使用传统胶片拍摄的照片质量更好

Camara2sig

条形码阅读器

用于超市、仓库、图书馆跟踪产品等。它们允许快速读取产品详细信息，以便检索价格和信息，以及/或更新库存水平。但是，条形码中存储的数据量非常有限

条形码非常常见

1. 激光照射到条形码上，在条形码上扫描，反射光被阅读器捕获
2. 反射回来的光强度由条形码阅读器中的传感器读取
   • 高强度 = 白色条
   • 低强度 = 黑色条
3. 接收到的图案被转换为代码，该代码给出正在扫描的条形码的标识
4. 此代码与产品数据库进行检查，并显示产品详细信息

Plessey 代码是条形码编码的一种方式

为了确保您收到的数字是正确的，条形码使用校验位。继续阅读以了解更多信息

优点

生产成本低廉，因为您只需打印一个黑白图像

读取速度快，多方向扫描仪可以从不同角度读取

缺点

只能存储有限的数据

条形码阅读器

光学标记阅读器

用于多项选择题试卷等。学生将获得一组答案，然后用笔或铅笔标记他们认为正确的答案。完成后，表格将被送入机器，机器将寻找黑色标记。这些标记的位置对应于答案，表格可以以一定的速度评分。它们也可以用于学生注册

准备用于OMR的多项选择考试试卷

光学字符阅读器

用于将印刷或手写文本扫描成数字格式。亚马逊和谷歌用来扫描书籍。

典型手动书籍扫描仪的草图

磁条阅读器

用于从银行卡和门禁卡读取数据。数据存储在这些卡背面通常为黑色的磁条中

一张典型信用卡背面的示例：绿色圆圈#1 标记了磁条

智能卡阅读器

用于银行卡，通常被称为“芯片和密码”的一部分。比磁条更安全，但生产成本更高。

RFID 阅读器

用于在没有物理接触的情况下读取数据。例如，伦敦牡蛎卡系统。该卡具有射频识别 (RFID) 芯片。

1. 然后将卡放置在阅读器上方，阅读器产生的磁场在卡的电路中产生电流（不需要物理接触）

   

2. 该电流为一个小型无线电发射器供电，发射一个无线电波，其中包含有关卡的信息，发送到阅读器

   

3. 如果卡的详细信息是合法的（在数据库中检查），它将让人通过闸门

   

优点

无需物理接触即可读取（健康和安全问题）

快速支付方式

缺点

小偷可以远程读取你的卡，盗取你的信息

将多个 RFID 卡放在一起，意味着它们会相互干扰，并且没有任何一张卡可以读取

一张损坏的卡，显示了右下角的微芯片和卡边缘周围的天线。

金丝雀码头伦敦地铁站闸机上的牡蛎卡阅读器。

触摸感应

越来越多的设备依赖于触摸技术。

触摸感应屏幕

1. 屏幕的四个角中的每一个都发射一个均匀的电场，该电场覆盖整个屏幕
2. 当你将手指放在屏幕上或靠近屏幕时，它会干扰该电场并产生电流
3. 通过测量从每个角抽取的电流量，可以三角测量手指的位置

优点

与设备的自然、直观的界面

能够重新映射屏幕功能以适应任务（例如，在需要时调出键盘

缺点

寒冷天气会影响触摸屏的功能

无法通过普通手套工作，因为这会阻止手指传导电流

图形输入板

用于设计和建筑行业。这使人们能够以自然的方式在输入板上绘制（就像他们使用铅笔和纸一样），并且他们的绘画出现在计算机上。

Wacom 笔式输入板

练习：输入 多项选择问卷作者可能使用什么输入设备将填写好的表格输入到计算机中。为什么？ 答案 OMR - 光学标记识别软件，因为它允许输入带有标记的试卷 描述条形码阅读器的功能 答案 光线或激光被指向条形码，扫描整个条形码，反射光被阅读器捕获 反射回来的光强度由条形码阅读器中的传感器读取 高强度 = 白色条 低强度 = 黑色条 接收到的图案被转换为代码，该代码给出正在扫描的条形码的标识 描述数码相机的功能 答案 光线通过镜头聚焦到相机背面的图像传感器上 图像传感器由一个红、绿、蓝光电传感器阵列组成，称为拜耳滤镜。每个传感器只记录该特定颜色的值。 不同的颜色阵列组合在一起形成图像 图像以 TIFF 或 JPEG 格式存储 为什么专业摄影师使用数码相机而不是胶片相机可能更有益？ 答案 数字图像允许您编辑和操作它们，添加软件滤镜。数码相机允许您拍摄照片并预览结果，丢弃您不想要的那些。胶片相机在您冲洗之前不会显示图像，而且这种过程非常昂贵。 使用 RFID 卡支付农产品比使用现金支付有两个好处。缺点是什么？ 答案 无需物理接触即可读取（健康和安全问题） 快速支付方式 小偷可以远程读取您的卡片，窃取您的信息，您甚至不会知道。 触摸屏手机比带硬件键盘的手机有什么优势？为什么有些人可能更喜欢硬件键盘？ 答案 触摸屏手机允许您在屏幕上拥有一个键盘，该键盘可以在不需要时隐藏。这意味着屏幕空间可以用于其他目的。 有些人可能更喜欢硬件键盘，因为他们喜欢感觉按键被按下时的反应并提高他们的打字速度（触觉技术正在取得进展，将其带到触摸屏上）。 描述触摸敏感屏幕的工作原理。 答案 屏幕的四个角中的每一个都发射一个均匀的电场，该电场覆盖整个屏幕 当你将手指放在屏幕上或靠近屏幕时，它会干扰该电场并产生电流 通过测量从每个角抽取的电流量，可以三角测量手指的位置

扫描仪

这里介绍的几种扫描仪记录了关于人类的生物学（生物）测量值（指标）。 指纹等物理数据对每个人都是独一无二的。

平板扫描仪

平板扫描仪用于将图像和文本转换为数字格式。

平板扫描仪的主要部件

1. 将要扫描的物体放置在玻璃板上，正面朝下。
2. 光线移动到文档的起点，照亮一片。
3. 该切片被反射到 CCD（一组光学传感器）中，其图像被存储为数字数据。
4. 光线和镜子向下移动到下一个切片，依此类推。
5. 完成所有切片后，它们被组合成数字图像。

平板扫描仪

指纹扫描仪

指纹

人手指和脚趾上的脊和槽对每个人都是独一无二的。 使用扫描仪，可以记录指纹图案并与数据库中的其他图案进行比较，从而允许计算机将犯罪现场的指纹与嫌疑人进行匹配，或允许人们进入限制区域。

特拉维夫的指纹扫描仪

视网膜扫描仪

正常人视网膜中的血管对每个人都形成了独特的图案。

视网膜扫描仪用于记录人眼后部血管的图案。 由于每个人都有不同的血管图案，因此视网膜扫描仪可用于识别个人。

虹膜扫描仪

虹膜图案可以有不同的颜色，并且对每个人都是独一无二的标识。

通过拍摄人眼血管和颜色的照片，我们可以获得一个独特的图案，该图案可用于识别个人。 人们可能会尝试使用隐形眼镜来规避这种情况。

美国海军陆战队中士使用虹膜扫描仪来确认一名巴格达迪市议会成员的身份，以便在与当地部落领导人、酋长、社区领导人和美国军方人员会面之前。

练习：扫描仪 解释平板扫描仪的工作原理。 答案 将要扫描的物体放置在玻璃板上，正面朝下。 光线移动到文档的起点，照亮一片。 该切片被反射到 CCD 中，其图像被存储起来。 光线和镜子向下移动到下一个切片，依此类推。 完成所有切片后，使用它们将图像组合起来。 给出两种收集生物识别数据的设备的例子。 答案 视网膜扫描仪 指纹扫描仪 虹膜识别

校验位

校验位 - 添加到数据字符串中的一个额外数字，它取决于该字符串，用于检查该字符串是否已正确发送。

对于输入设备，我们有很多数据被发送到计算机中，对于图像采集设备，我们可能要谈论数十亿个 1 和 0。 我们如何确保它们都安全地从输入设备发送到计算机，而不会被破坏？ 存在许多错误检查方法，您将在第一单元中更详细地学习其中的一些方法，但是，现在我们将学习一些关于校验位的知识。

使用校验位的一个示例（考试不会要求您了解此技术）是通用产品代码 的最后一个数字，计算方法如下。

1. 将奇数位置（第一、第三、第五等）的数字（不包括校验位）加在一起，然后乘以 3。
2. 将偶数位置（第二、第四、第六等）的数字（不包括校验位）加到结果中。
3. 取结果除以 10 的余数（模运算），然后从 10 中减去该余数以得出校验位。

示例：校验位 例如，一盒纸巾的 UPC-A 条形码为“036000241457”。 最后一个数字是校验位“7”，如果其他数字正确，则校验位计算必须产生 7。 将奇数位置的数字相加：0+6+0+2+1+5 = 14 将结果乘以 3：14 * 3 = 42 将偶数位置的数字相加：3+0+0+4+4 = 11 将两个结果加在一起：42 + 11 = 53 要计算校验位，请取 (53 / 10) 的余数，也称为 (53 模 10)，然后从 10 中减去。 因此，校验位的值为 7。 正确！

练习：校验位 计算以下食品的校验位“01010101010”。 答案 将奇数位置的数字相加：$0+0+0+0+0+0=0$ 将结果乘以 3：$0*3=0$ 将偶数位置的数字相加：$1+1+1+1+1=5$ 将两个结果加在一起：$0+5=5$ 要计算校验位，请取 (5 / 10) 的余数，也称为 (5 模 10)，然后从 10 中减去，即 (10 - 5 模 10) = 5。 因此，校验位的值为 5。 如果余数为 0，则从 10 中减去会得到 10。 在这种情况下，使用 0 作为校验位。 以下条形码是否扫描正确：“01234567890 6”？ 答案 将奇数位置的数字相加：0+2+4+6+8+0 = 20 将结果乘以 3：20 * 3 = 60 将偶数位置的数字相加：1+3+5+7+9 = 25 将两个结果加在一起：60 + 25 = 85 要计算校验位，请取 (85 / 10) 的余数，也称为 (85 模 10)，然后从 10 中减去，即 (10 - 85 模 10) = 5。 因此，校验位的值为 5。 如果余数为 0，则从 10 中减去会得到 10。 在这种情况下，使用 0 作为校验位。 因此，给定的校验位 6 表明代码不正确。 为什么要使用校验位？ 答案 我们使用校验位来确保接收到的数据已正确接收。