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GCSE 计算机科学/输入设备

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- 描述这些输入设备的操作原理(每个设备的工作方式):二维和三维扫描仪、条码阅读器、快速响应(QR)码阅读器、数码相机、键盘、鼠标、触摸屏、交互式白板、麦克风
- 描述这些原理如何在现实生活中应用,例如:机场的护照扫描、超市收银处的条码阅读器以及移动设备上的触摸屏 - 2016 CIE 大纲第 11 页

输入设备是一种硬件设备,通常是外围设备,用作计算机系统的一部分。输入设备允许计算机系统接收来自现实世界的数据。例如,麦克风可以用来将音频数据输入计算机系统。

有许多不同类型的输入设备,其中一些将在下面进行描述

二维和三维扫描仪

扫描仪使用光线来制作现实世界物体的数字副本。二维扫描仪通常用于制作文档或图片的数字副本,但也可以用来创建其他物体的二维图像。在平板扫描仪中,文档被放置在一个玻璃板上。然后将光线照射到纸张上,并使用光传感器检测反射回来的光线。手持扫描仪,也称为手持扫描仪,的工作原理相同,只是用户需要手动将扫描仪移动到文档上。它们可以与打印机配合使用,用于创建文档副本。

三维扫描仪使用反射激光光线来构建物体的三维模型。它们可以与三维打印机或制造商配合使用,用于复制物体。

条码阅读器

条码阅读器的工作原理与二维扫描仪非常相似。它使用来自激光的反射光来检测条码或 QR 码中的黑色线条。所有条码都使用校验位,以便系统知道何时条码被正确扫描。通常,条码扫描仪会在扫描条码后发出蜂鸣声,并通过检查校验位确认扫描正确。它们通常集成到超市和商店的电子收款机 (EPOS) 系统中。它们也经常在图书馆用于借阅书籍。它们在制造业中应用于跟踪物品在装配线上的进度,或在快递服务中应用于跟踪包裹从源头到目的地的进度。

数码相机

数码相机的工作原理与传统相机非常相似,只是图像会自动处理,然后以数字形式存储在某种存储介质上,通常是闪存,而不是将光线暴露在感光胶片上,然后在实验室中进行处理。

数码相机和胶片相机共享光学系统,通常使用具有可变光圈的镜头将光线聚焦到图像拾取装置上。光圈和快门使正确的光量进入成像器,就像胶片一样,但图像拾取装置是电子的,而不是化学的。然而,与胶片相机不同,数码相机可以在记录后立即在屏幕上显示图像,并从内存中存储和删除图像。许多数码相机还可以录制带有声音的移动视频。一些数码相机可以裁剪和拼接图片,并执行其他基本的图像编辑。

数码相机还可以捕捉视频。网络摄像头尤其流行,它们的设计考虑了互联网上的使用。

键盘

键盘是个人电脑上最常用的输入设备。它由排列成打字机样式的多个键组成。每个键按下时都会操作一个开关,关闭一个电路。这会向 CPU 发送一个电信号。每个按键都发送一个唯一的信号,以便 CPU 知道按下了哪个键。

键上印有或刻有字母、数字或符号,以便用户知道要按哪些键。按下键可以用于数据输入或启动某些命令(例如打印屏幕键)。通常需要同时按下多个键才能实现所需的效果。例如,同时按下 Ctrl 和 C 键通常用于将选定的内容复制到剪贴板。

鼠标

鼠标是一种用于控制计算机屏幕上电子指针运动的设备。指针用于在屏幕上选择对象,通常用于控制软件的功能。早期的鼠标使用连接到滚轮的滚珠。当鼠标在一个特定方向移动时,相应的滚轮也会移动,这可以被检测到并转换为运动。更现代的光学鼠标使用指向鼠标下方的激光来检测其运动。

图形板也可用,它们也控制着屏幕上指向设备的运动。这些通过使用一支特殊的笔或触控笔来工作,当触控笔在平板式表面上移动时,就会被检测到。

触摸屏

触摸屏就像普通显示屏,只是它也可以响应手指或触控笔的触摸。它们通常用作平板电脑、手机和互动显示屏的主要输入设备。有多种不同的技术用于使它们工作。一种常见技术涉及使用带电表面。当用手指或触控笔按下表面时,表面上的电阻会发生变化,从而可以检测到触摸的位置。

交互式白板

交互式白板就像一个大型图形板,只是更大,通常与投影仪配合使用,将用户的屏幕叠加到设备表面上。一些板子使用触控笔,就像图形板一样,其他板子可以通过手指触摸表面来使用。它们可以安装在墙上,也可以安装在便携式框架中。

交互式桌与交互式白板相同,只是水平放置,作为桌子放置,而不是垂直放置。

麦克风

麦克风用于捕捉声波,然后将其转换为计算机系统可以处理和存储的数字格式。它们通常内置于现代计算设备中,如笔记本电脑、手机和平板电脑。它们也可以是通过电缆或无线连接的外部设备。

如今的大多数麦克风使用电磁感应(动圈麦克风)、电容变化(电容式麦克风)或压电效应(压电式麦克风)来从气压变化中产生电信号。麦克风通常需要连接到前置放大器,然后才能用音频功率放大器放大信号或进行录制。

传感器

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- 描述一系列传感器如何用于将数据输入计算机系统,包括光、温度、磁场、气体、压力、水分、湿度、pH 值和运动
- 描述这些传感器如何在现实生活中应用,例如:路灯、安全设备、污染控制、游戏以及家庭和工业应用 - 2016 CIE 大纲第 11 页


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