[自然科学]数码相机的分类

[自然科学]数码相机的分类 数码相机的分类 随着数码相机技术的不断完善和发展，不同技术特点、不同功能需求的数码相机不断涌现。这些数码相机不仅形态各异，技术标准和应用领域也各有不同、互有侧重。因此，有必要对种类繁多的数码相机进行分类，这样可以对数码相机有一个总体的认识，有助于进一步了解数码相机的特点，对选购和使用数码相机也都会有很大的帮助。 (一)按价格分类 (1)低档数码相机 低档数码相机的价位普遍在2000元以下，这类相机主要是供家庭使用的，因此也被称为家庭用数码相机，其外形如图1所示。 这类数码相机的主要目的是满足家庭拍摄的需要，它的分辨率最高可以达到1024×768像素，这一指标对于家庭日常生活使用已经绰绰有余。 (2)中档数码相机 中档数码相机也被称为商用数码相机，其外形如图2所示。这类相机不论是从价格方面还是从技术功能方面来讲都高于低档相机。它的分辨率通常在1280×1024像素之上，价格从2000元至10000元不等。在功能方面为了能适应不同专业需要，增设了很多新的功能，如伸缩镜头、多倍变焦、机身背部的液晶显示屏(Liquid Crystal Display,LCD)以及对外部存储设备的支持等。 另外，为了更便于商业使用，这类相机提供有强大的影像编辑处理功能。拍摄时可以直接在相机上对所拍的影像进行及时编辑处理，不仅方便，而且能节约大量的时间。 (3)高档数码相机 高档数码相机也就是专业级的数码相机。它的分辨率非常高，通常可以达到4096×4096像素以上。不过，这类相机的价格也非常昂贵，通常以万元为单位。它主要供科学研究或其他特定专业使用。 (二)按相机自身技术特点分类 (1)面阵CCD数码相机 面阵CCD数码相机是采取面阵CCD作为图像传感器的一种数码相机。面阵CCD是一块集成电路。常见的面阵CCD尺寸有1/2英寸、1/3英寸、2/3英寸、1/4英寸和1/5英寸五种。 面阵CCD由并行浮点寄存器、串行浮点寄存器和信号输出放大器组成。面阵CCD图像传感器三色矩阵排列分布，形成一矩阵平面，拍摄影像时大量传感器同时瞬间捕捉影像，且一次曝光完成。因此，这类数码相机拍摄速度快，对所拍摄景物及光照条件无特殊要求。面阵CCD数码相机所拍摄的景物范围很广，不论是移动的还是静止的，都能拍摄。目前，绝大多数数码相机都属于面阵CCD数码相机。图3为面阵CCD外形示意图。 图3 面阵CCD外形示意图 (2)线阵CCD数码相机 线阵CCD数码相机也被称作扫描式数码相机。与面阵CCD数码相机不同，这种相机采用线阵CCD作为图像传感器。如图4所示。 图4 线阵CCD外形示意图 1 在拍摄景物时，线阵CCD要对所拍摄景象进行一行行的扫描，三条平行的线状CCD分别对应记录红、绿、蓝三色信息。在每一条线状CCD上都嵌有滤光器，由每一个滤光器分离出相应的原色，然后再由CCD同时捕获所有三色信息，最后将逐行像素进行组合，从而生成最终拍摄的影像。 (3)CMOS数码相机 CMOS数码相机采用CMOS作为图像传感器。CMOS实际上是一种互补金属氧化物半导体集成电路，它是近些年发展起来的新型集成电路。CMOS是有结构简单、成本低廉、能耗低以及集成度高等特点，甚至可以把数码相机的其他功能集成进来。这些优点使得CMOS越来越被看好。虽然CMOS在清晰度方面还有差距，但由于CMOS制造成本较CCD降低了许多，所以CMOS数码相机的价格一般家庭都能够接受，加之其功耗小，非常适合普通家庭使用。 (三)按相机自身的存储能力分类 (1)联机型数码相机 联机型数码相机本身并不带有存储设备，这类相机在使用时必须与计算机相连，将计算机作为其存储设备，将所拍摄内容直接存储到计算机的存储设备中。这类相机都设有RS-232串行数据接口，并附带有与PC机和MAC机连接所需的并行、串行电缆，如图5所示。 图5 联机型数码相机 早期的数码相机多为联机型数码相机，所以这类相机结构相对简单，功能较少，性能也相对较差，现在基本上已趋于淘汰。 (2)脱机型数码相机 脱机型数码相机自身带有存储器，使用时可以脱离计算机独立拍摄，如图6所示。目前，市场上的数码相机基本上都属于这一类。这类相机由于所带存储器不同，又可分为固化式和可移动式两种。脱机型固化式数码相机的存储器是与数码相机固化在一起的，不能另外再接其他存储设备，也不能更换。脱机型可移动式数码相机的存储形式是采用存储卡或其他可更换存储器作为存储设备，存储设备存满后可以像计算机的软盘一样随时更换，这类数码相机是数码相机发展的方向。 图6 脱机型数码相机 通过上面这两种数码相机的介绍，可以对数码相机的发展过程有一定的了解。可见，对数码相机进行分类不仅可以使我们知道各种数码相机之间的区别，更重要的是让我们从各个侧面了解和认识数码相机 2 数码相机的各组成部分及基本功能 图1是一个典型的数码相机，前面是它的镜头盖，镜头盖是用来保护镜头的。同时，它和电源开关连动，在使用时将它打开，这样便会自动加上电源。 图1 典型的数码相机 打开镜头盖之后，如图2所示，前面是镜头部分，这个镜头是变焦镜头。在拍摄时将镜头对准景物，景物的图像就会射入数码相机的内部。在镜头的后面设有CCD图像传感器，它会将光图像变成电信号进行处理，然后记录到存储卡上。数码相机的闪光灯部分，是用来在被拍摄景物比较暗的情况下，将景物照亮的。 图2 数码相机的镜头、闪光灯等部分 在数码相机的背面是它的取景器、液晶显示屏以及操作面板(控制键钮)，如图3所示。 3 图3 数码相机的背面 在拍摄时，通过取景器来观察和取景，以便得到比较好的画面，同时，在液晶显示屏上可以显示出要拍摄的画面。通过对液晶显示屏的观察，可以了解所要拍摄的景物目标，由于液晶显示屏耗电量比较大，因此为了省电可以关闭液晶显示屏，直接用取景器来观察所要拍摄的目标。 选定目标之后，就可以通过位于相机上方的变焦钮，来对所拍摄的景物进行放大和缩小，以便取得合适的镜头。在变焦钮旁边的是拍摄钮，拍摄钮是在选取好景物以及调整好镜头之后，按一下就可以拍摄出一幅照片。 在数码相机的侧面，如图4所示，上面是数据接口，它可以直接将数码信号送到计算机里面进行处理。在数据接口的下方是存储卡装入插口，装入存储卡之后，就可以将数码照片存储到存储卡上，取出存储卡，就可以进行交换或者是输出数据。 图4 数码相机的数据接口、存储卡插口以及电池仓 位于存储卡装入插口旁边的是电池仓，如果外出使用时，直接将电池装入这个仓中，然后将电池仓锁紧即可。注意，要使用性能良好的电池，因为数码相机的耗电比较大。 在数码相机的另一侧有两个插口，如图5所示，黄色的是视频输出插口，另一个是直流电源的输入插口。此数码相机可以使用电池，也可以直接使用直流适配器。 图5 数码相机的视频输出插口以及直流电源输入插口 4 数码相机的内部结构示意图，如图6所示，通过内部结构可以了解数码相机的构成。在最前方的是数码相机的前面板，前面板上有一个镜头罩，这个镜头罩是用来保护镜头的。在前面板的后面就是数码相机的支架以及电池仓。 图6 数码相机的内部结构示意图 位于镜头罩里面的，就是数码相机的镜头，它具有变焦功能，可以对被拍摄的景物进行放大和缩小，所以又称变焦镜头。变焦是由电机驱动的，同时，它还具有自动聚焦的功能，自动聚焦也是由电机驱动的。在镜头里面有两个电机，分别控制镜头的变焦和聚焦。 与镜头在一条轴线上的是CCD图像传感器。当景物通过镜头以后，将图像照射到CCD图像传感器的感光面上，就会形成一小幅的光学图像画面。CCD图像传感器是一个集成电路，它通过同步驱动信号，将光图像变成电信号，再经过输出电路输出到信号处理电路中。 信号处理电路主要是由数字图像信号处理电路构成的，其中数字图像处理电路又由许多的集成电路组成。这台数码相机除了可以拍摄静止画面之外，还可以拍摄动态的画面，因为它还具有视频输出电路。在主电路板上还有一个存储器，数码相机先将处理好的数字图像存储到存储器里，然后再送到存储媒体(存储卡)上。 相机里有一个媒体槽，在拍摄时，将存储卡放入媒体槽中，就可以通过接口插件，将处理好的数码图像信息存储到存储卡上。将存储卡从媒体槽中拔出，就可以送到计算机里面进行处理。 整个相机的工作是由控制电路来完成的，在控制电路中主要的电路就是微处理器(CPU)，它通过接收按键上的人工指令，对数码相机的各个部分进行控制。 在摄取图像的时候，可以通过数码相机背面的液晶显示屏，来观察所要拍摄的图像画面。目前，数码相机的液晶显示屏制作尺寸都比较大，因此它可以清楚的显示所要拍摄的图像，而且还可以多人同时进行观看和选取。 另外，在数码相机上还设有光学寻像器。光学寻像器是将镜头所摄取的图像，在送到CCD图像传感器的同时，经过反光镜分出一部分送到取景器上，以供摄像的人员进行选取。 除此之外，在数码相机的上面设有闪光灯、拍摄功能显示屏以及操作电路。 闪光灯有它的电源供电电路，它是在被拍摄物体比较暗的情况下使用的。拍摄功能显示屏它可以显示相机的工作状态、拍摄数码以及日期等数据。 操作电路设在印制板上，它可以将人工输入的按键信号变成电信号，然后送到相机里面的微处理器上。在操作电路上面设有操作键钮，例如，变焦键钮、快门以及工作方式选择键等。由于工作方式选择键是旋转式的，所以在它的下面有扇形触点，当它旋转到不同的角度就是选择不同的功能。 最后，用上盖板将闪光灯、拍摄功能显示屏以及操作键钮等器件盖在里面，形成一个结构非常完整、精巧的整体。 数码相机与计算机的连接 大多数数码相机的附件中都有一根串行数据线。它的一端为标准的串行或并行端口，用来与计算机的串行端口或并行端口连接，另一端是与数码相机连接的端口，如图1所示。 5 图1 数码相机并行断口 如果相机具备USB传输能力，那么还会配备一根USB传输数据线。图2为数码相机USB端口连接示意图。 图2 数码相机USB端口连接示意图 数码相机USB端口与计算机的连接过程如下: ? 连接时，首先将相机模式设置为“Connect”数据传输模式，如图3所示。 图3 设置“Connect”数据传输模式 ? 打开数码相机传输端口处的保护盖，将传输数据线的数码相机接入端连接至数码相机的输出端口，如图4所示。 图4 数据线与数码相机的连接 6 ? 将数据线的另一端插入计算机的相应通信端口，如图5所示。如果数据线的另一端为标准串行端口，则插入计算机的串行端口;如果为USB端口，则相应地插入计算机的USB端口。 图5 数码相机的USB接口端 ? 确认一切连接正确后，相继打开数码相机和计算机的电源开关。这时，就可以进行数字图像的传输了。当然，由于相机的不同，数码相机与计算机的连接方式很多。具体做法可以根据说明书的提示来完成连接，在这里就不再过多说明了。 数码相机的保养维护 1、 数码相机的保养 数码相机结构精密、电路复杂，加之其不菲的价格，使得用户对数码相机的保养维护工作更加重视。如何延长数码相机的使用寿命并保持良好的性能已成为每一个数码相机用户关注的问题。 (一)应避免潮湿 数码相机是一种高精密电子产品,自然是怕水的，如果使用或存放的环境湿度过大，很容易导致数码相机电路故障。不仅如此，如果相机不经常使用，长时间在潮湿环境中存放，相机的镜头很容易发霉。因此，在存放数码相机时要选择干燥处妥善放置。 (二)对温度的要求 数码相机不仅对湿度有要求，它对周围环境的温度同样有要求。一定不要将数码相机直接放置于高温环境中，更要避免强光对相机的直接照射。数码相机所采用的CCD或CMOS固体成像器件虽然对强光和高温有较强的承受能力，但是其接受强光和高温的能力十分有限。如果直接用数码相机来拍摄太阳或非常强烈的光源，很容易造成成像器件的灼伤损坏。如因特殊需要无法避免时，也应尽量将拍摄时间缩短，尽可能快地完成拍摄。另外长时间的强光照射或周围温度过高也容易导致相机机身变形。因此，在存放相机时，勿将相机直接放置于强光之下或暖气等温度过高处。 值得注意的是，在天气十分寒冷时对相机的存放保管也应十分注意，要尽量保证相机的正常温度。尤其是从低温处突然转至温暖处时，相机内部会产生冷凝液或雾气，容易损坏镜头和机内电路。 (三)应防止烟尘 数码相机应在清洁的环境中使用和保存，在灰尘较多的环境里尽量不要将相机暴露出来，即使必须使用，在拍摄完毕后应立即将相机的镜头盖盖好并放入防尘的相机保护套内，这样可以在一定程度上避免外界灰尘对相机的污染，因为外界灰尘较多时污染物易掉落到相机的镜头上而弄脏镜头，直接影响拍摄的清晰度，严重时还会影响相机的整体性能。 (四)应远离电场和磁场 由于数码相机是光电一体的精密设备，它的主要工作原理就是将所拍摄景物的光信号通过CCD、DSP电路等光电转换部件转换成电信号。CCD、DSP电路等光电转换部件对磁场和电场都很敏感，这极易导致相机故障，直接影响拍摄质量。所以，在使用和存放相机时应尽量远离强磁场和电场。 (五)应避免剧烈震动 一般来说，许多家用电器都禁止剧烈震动和碰撞，对于数码相机这样精密的设备更不例外。数码相机的防震能力甚至远远不及传统的胶片相机。数码相机中复杂的成像系统、光学镜头以及精密的电子器件等都是极容易受到损害的部分，剧烈的震动和碰撞很容易导致相机机械结构的损害。因此，在实际使用时要特别注意，不要将相机随意甩来甩去，最好始终将相机套在手腕或脖子上，避免无意掉落。 2、 数码相机的维护 延长数码相机的使用寿命，除了妥善的保养外，还需要适时维护。因为，无论在使用相机时多么小心，相机也难免受到损伤，譬如镜头上会落上灰尘，液晶监视器上会在不经意的时候留下指印，机身也会因频繁使用而脏污。这时，如果不及时地进行维护，很容易对相机造成伤害。而相机的维护也不是简单的擦拭，它需要有一定的专业性，如果单凭自己的想象去维护相机，很可能造成适得其反的后果。下面结合数码相机的一些特殊部件介绍几种日常的保养维护方法。 (一)镜头的维护 不论是传统相机还是数码相机，一提到维护，大家首先便会想到镜头。相机的镜头是一个非常精密且非常娇气的光学器 7 件，在使用拍摄时避免不了灰尘或沙粒等杂质会附着在相机镜头上。一般来说，镜头表面有一些灰尘并不会对成像的清晰度产生多大的影响。因此，尽量不要擦拭镜头。如果镜头表面有沙粒或其他硬性颗粒附着，很容易造成损伤，这时就必须对镜头进行擦拭。 注意，在擦拭镜头时绝对不能使用软布或一些普通纸质物质，它们都极易划伤镜头表面。另外，也要慎用一些专门的镜头纸，因为有些镜头纸是经过化学处理的。在清洁时，可以选择专用的镜头清洁布，也可以到相机专营店选购一些未经处理的镜头清洁用纸，适当的时候也可以根据说明使用镜头专用清洗液。 (二)液晶监视器的维护 液晶监视器是数码相机特有的部件，它也是数码相机上继镜头之外另一个价格昂贵的装置，也极易受到损伤。因此，对它的维护也必须注意。液晶监视屏不能直接置于阳光的直射之下。液晶监视器经常会粘上一些不容易擦除的指印或其他污物，一般用镜头布或干净的软布轻轻擦拭就可以，不要用有机溶剂清洗，如图1所示。 图1 正确擦拭液晶监视屏 另外，由于监视器采用液晶材料生成，所以显示亮度会随温度的变化而变化。在温度较低时，监视器显示影像的亮度就会随之降低;当温度恢复时，液晶显示器也会恢复正常显示。这些都是正常的现象，不必担心是液晶监视器出现了故障。 (三)电源的维护 数码相机需要使用电能，而且因为它采用液晶监视屏，所以耗电量较大一般不要使用一般的碱性电池，最好选用可以再充电的镍镉电池、镍氢电池或锂电池。这些电池的容量比一般碱性电池大得多，使用时间长，而且还能重复使用。 (1) 镍镉电池 镍镉电池是目前使用得最多的一种充电电池，如图2所示。 图2 镍镉电池 这种电池既可以在小电流方式下慢速充电，也可以在大电流方式下快速充电。不过，镍镉电池的自放电速度较快，在充满电后如果一段时间不使用，电量会下降很多。所以，一般适合放电保存，等到需要使用时再临时进行充电。镍镉电池都具有记忆特性举例来讲所谓记忆特性就是，如果将一节镍镉电池的电量使用一半后进行充电，电池将记忆所充的电量，也就是它将记忆所充的相当于一半的电量。在下一次充电时，它就只会接受一半的电量，达不到额定电量。可想而之，如果总是在电量未全部用完的情况下对镍镉电池进行充电，用不了几次一节电池就再也不会充进多少电了。所以，使用镍镉电池时一定要将电池的电量彻底耗尽后再进行充电。选用充电器时要选用具有放电功能的充电器，以便在充电前先自动对电池进行放电，彻底放电后再充电，这样才能保证电池电量总是充足的。 (2) 镍氢电池 镍氢电池的出现较镍镉电池晚，它的外壳由无毒金属制成，属于环保型电池，如图3所示。 8 图3 镍氢电池 它的充电时间比镍镉电池略长，但各方面性能较镍镉电池都优良许多，电容量也更大。其价格相对昂贵，不过它的记忆特性已不是十分明显，不管是在电量供应方面还是在充电方面都比镍镉电池有了很大的进步。 (3) 锂电池 锂电池也叫锂离子电池，如图4所示。它是近年研制出来的一种高新技术产品，完全没有记忆特性，而且充电时间短，电量充足，使用时间长，寿命也比前两种电池长许多。另外，锂电池还具有无毒、无污染、不伤害人体等许多独特的绿色环保特性，被称为绿色能源。当然，它的价格也相当昂贵。 图4 锂电池 数码相机结构的简单介绍 下图为数码相机的结构简图，通过这个简图就可以了解到数码相机的主要构成。 数码相机的结构简图 镜头是数码相机的光学部分，所拍摄的景物通过镜头照射的CCD图像传感器的感光面上。同时，在镜头的旁边还有一个折射镜，它是将一部分图像反射到取景器里，以便在拍摄时进行取景。 CCD是一个图像传感器，它将光图像变成电信号输出。它在工作时必须有CCD驱动电路给它提供驱动脉冲，才能使拍摄的图像由二维的图像变成串行信号输出。 由于CCD输出的信号比较微弱，所以在前期处理的预放电路当中，要对它进行放大和消除噪声。经过预放以后，将信号放大到足够的幅度，在主信号处理的电路单元中，首先经A/D变换器将CCD输出的模拟信号变成数字信号。然后，进行数字图像处理，在进行数字图像处理时，要经过数字信号处理的大规模集成电路以及它的相关电路。 9 经过数字处理之后，再将信号送到存储卡接口电路。它将经过数字处理之后的信号，变成一幅一幅的图像信号存储到存储卡上，也可以通过接口直接输出，所以它既具有存储功能也具有输出功能。 为了完成信号的处理，要有一个电源供电电路，它可以使用电池，也可以使用直流变换电源。电源供电电路是给数码相机里面的电子线路、晶体管集成电路以及驱动电机等供电的。 整个数码相机的功能是由控制系统来完成的，控制系统主要是由微处理器构成的，它通过控制信号对信号处理电路、存储电路以及CCD驱动电路进行控制。它还可以对图像的选择、景物的选择、拍摄等各种机能进行控制。 此外，有一个重要的控制环节，就是自动聚焦和自动变焦的控制。因为数码相机在对准景物的时候，景物的远近、取景的大小都是会变化的，所以必须使镜头紧紧的跟踪所要拍摄的目标。使镜头的聚焦环路通过聚焦电机，对镜头进行控制，同时还要通过变焦电机，对变焦镜头进行控制，从而实现对景物的放大与缩小。 再有一个环节就是光圈，光圈控制是通过键钮给控制电路传输人工拍摄指令，然后由控制电路将控制光圈的信号，送到光圈机构，使光圈在拍摄时按预定的时间进行开合，以便取得想要的数码图像。 数字摄录一体机的种类 (1)DV家用摄录一体机 DV家用摄录一体机是使用国际统一标准DV磁带的数字摄录一体机。DV格式主要是指录像机部分采用的格式，包括使用的磁带和信号处理方法，影响互换性的主要是带盒尺寸、机芯结构及记录与播放电路的信号处理方法。图1为典型的DV家用摄录一体机的外形图。 图1 典型DV家用摄录一体机的外形 (2)DVCAM摄录一体机 DVCAM摄录一体机是在DV家用录像格式的基础上开发的专业型数字摄录像机，其外形如图2所示。这种摄录一体机以索尼公司的产品为主导，主要应用于专业领域。 图2 DVCAM摄录一体机 (3)DVCPRO摄录一体机 DVCPRO摄录一体机也是在DV家用录像机格式的基础上，由松下公司开发的专业型数字摄录一体机，如图3所示。它与DVCAM机因信号处理方式不同而不能互换。 10 图3 DVCPRO摄录一体机 (4)数字8mm摄录一体机 数字8mm摄录一体机是在模拟8mm录像机的基础上开发的数字摄录一体机，如图4所示。它所用的磁带盒尺寸和机芯结构与模拟8mm录像机相同。 图4 数字8mm摄录一体机 在广播等专业领域，数字式的摄像、录像、特技、编辑等设备更是品种繁多，这些设备在目前的电视节目制作发射和传输中起着重要的作用，在将来的高清晰度电视节目的制作和播出中更是不可缺少的设备。 复印机的基本结构和工作原理 复印机能快速、便捷的将文件、图片、书稿等图文资料进行复制，是办公室不可缺少的现代办公设备，因而得到了广泛的应用。 1、复印机的种类特点 由于复印机大都采用静电的方式进行复印，又被称之为静电复印机。新一代复印机从曝光、图文稿件的识别和图像信号的处理等过程中采用了数字技术，这种复印机被称为数码机(复印机)。 静电复印技术通常指的是利用静电和某些具有光电导特性的材料(感光鼓)在光的作用下从绝缘体变为导电体这一原理对被摄物(原稿)进行照相并以复印品的形式快速输出的复制技术。 在数码复印机中，曝光灯照射到放在原稿台上的原稿，得到的光照图像经过反光镜、镜头等光学系统照射到CCD图像传感器上，CCD将光图像变成电信号，再进行数字信号处理，CCD输出的电信号数字化后，再用数字信号控制激光器对感光鼓进行曝光，使感光鼓形成静电潜像。 2、 复印机的基本结构和工作原理 2.1 静电复印的基本过程 静电复印过程可分为七个过程，即:预曝光、充电、图像曝光、显影、转印分离、定影和清洁七个步骤。如图1所示。 11 图1 静电复印的基本过程 如图2所示为一部典型复印机的内部结构示意图。有关成像和复印的结构图示于图3。 图2 复印机的整机结构示意图 12 图3 复印机的成像和复印相关部件示意图 感光鼓是复印机的核心部件，它位于复印机的中心部位，如图4所示。欲取下鼓组件要操作代码程序:打开前盖，接通电源开关，用细螺丝刀(或牙签)触发维修模式开关?面板上会显示“S”字符，然后操作*?3?*?006，复印机便自动使显影器与鼓组件分离。卸下固定螺钉便可将鼓组件分离。鼓组件的结构如图5所示。 图4 复印机的内部结构(佳能NP-3825) 图5 鼓组件的结构 感光鼓是在旋转的过程中进行复印的，在旋转的过程中，连续复印直至完成一页的复印过程。因而许多零部件都安装在感光鼓的周围，如图6所示。 13 图6 感光鼓及相关部件 2.2 数码复印机的基本结构 2.2.1 CCD图像传感器在曝光系统中的应用 数码复印机在图像曝光系统中使用了CCD图像传感。由图像传感器CCD将光图像变成电信号。数码复印机在复印过程采用了激光打印的方式。CCD输出的图像信号经处理后去调制激光器，激光器通过激光束在感光鼓上成像(潜像)。利用打印数据存储器可实现一次扫描多次打印，从而可大大提高打印速度和质量。 原稿的曝光系统如图7所示。曝光灯在驱动机构的作用下沿水平方向移动对稿件扫描，扫描的图像经2、3反射镜后再通过镜头照到CCD感光面上，CCD将光图像变成电信号，在CCD驱动电路的作用下输出图像信号，经信号处理后变成图文信号，再送到激光调制器中去控制激光扫描器。 图7 数码复印机的原稿扫描系统 2.2.2 激光曝光系统 激光是由半导体激光器或气体激光器产生的，它具有色纯、能量集中、精度高、寿命长、便于控制的特点。用图像信号去调制激光束，就是将图像中有图文的黑色部分与无图文的白色部分转换成激光束的有无，然后经扫描器照射到感光鼓的表面。 图8是激光曝光系统的示意图，它同激光打印机的扫描系统基本相同。激光发射器固定在机器中，它所发射的激光束的方向是不变的，而激光反射镜的方位是变化的。由于反射镜的方位变化使激光束的投射角度变化，经反射镜反射的激光束就会发生变化。反射镜在电机的驱动下旋转，这样一条线一条线的排起来就形成了面，原稿的图像就在鼓感光面上形成了静电潜像。 14 图8 数码复印机的图像曝光系统 2.2.3 激光扫描的同步系统 激光束的扫描必须与原稿的扫描，保持同步才能把一幅图像不失真的复印下来，为此在激光扫描器中设有同步信号检测器件和同步信号处理电路。BD(Beam Detect)检测是在扫描的初始位置设置一个光电二极管，如图9所示，当激光束照射时光电二极管收到激光束的信号表示一行扫描开始了，也可以利用此信号进行纸的对位。 图9 激光扫描器的同步检测 15 16 17 18 19 计算机的基本组成 大家都知道一部电脑主要是由主机、键盘、鼠标、显示器和一些外部设备(打印机、扫描仪、数码相机、音响设备)构成的。主机中包含了电脑的核心部分，它们主要有主板、电源、光驱、软驱、硬盘等部分。主板是以CPU为核心将各种适配卡以及各种接口电路，集成电路芯片，电源供电滤波电路等集于一体的电子线路板。其中显卡、视频捕捉卡、声卡、内存条等电路单元也都通过相应的插槽与主板相连，成为主板的一部分。 下图是电脑主机箱的内部结构，它将组成电脑的各部件和单元电路，紧凑地组装成一体。电源供电电路独立地安装在一个金属壳中，通过几组引线插件为主板、光驱、软驱和硬盘等部分提供+5V、+12V等稳定的直流电压。为整个电脑主机系统提供能源，如果电源供电不良，电脑便不能正常工作。 电脑主机箱的结构图 光驱安装在前面板上，前部设有操作键钮，以便于装卸光盘和调整CD音量。光驱主要是为电脑输入软件和数据的设备。它是由激光头、光盘驱动机构和数据读取电路等部分构成的，可以将数据光盘和软件的信息送入电脑，如果安装一个具有刻录功能的光驱，还可以将电脑中的数据刻录到光盘上。如果光驱有故障，便不能向电脑输入光盘的数据信息。 软盘驱动器简称软驱，它是一个小型软磁盘的录放装置，可以将电脑中的数据记录到软磁盘上(常用3.5英寸软磁盘)，也可以将软磁盘中的信息读出输送到电脑中进行处理和保存。软驱有故障，电脑会失去软盘的数据输出和输入功能。 硬盘是电脑中的大容量储存器，它有多片磁盘同轴安装。同轴旋转，每个盘片都设有浮动的读写磁头。它通常将电脑中的操作系统软件、应用程序软件和各种数据记录到硬磁盘上。在CPU的控制下可以随机存取数据，断电后仍能保存所记录的数据。如果硬盘损坏或是有故障，整个电脑便不能工作。因为操作系统的软件和应用软件都存在硬盘中。 软驱的基本结构与和工作原理 软驱是软盘驱动器的简称，它在计算机中作为外部输出和输入设备。3.5英寸软盘的结构如图1所示，在一个方形的塑料壳内装有一张圆形的磁盘，由于它像胶片一样具有一定的柔性，因而被称之为软盘。这种软盘上是由磁性材料制成的，其性能类似于磁带，因此可以用磁头记录和读出数据信号，从图可见在软盘上设有很多可以存储数据的扇区，扇区内有很多圆弧形磁迹可记录数据，软件和程序就记录在扇区中，在外圆设有系统区，用以记录目录或名称等信息。 20 图1 软盘的结构 软盘驱动器是对软盘进行信息记录或读取的装置，其结构如图2所示。软盘推入软驱后，其中心的金属圆盘落入软驱的电机驱动盘上，电机驱动软盘旋转，同时软盘滑动门被打开，露出软盘盘面。软驱的磁头位于软盘的开口处，可以对磁盘进行录放，磁头安装在磁头臂上，在步进电机的驱动下可以使磁头沿软盘径向移动，进行磁迹选择或搜索。 图2 软驱的结构和原理 软驱后面也与光驱一样设有电源接口和数据接口。机箱中的电源为它供电，数据线接到计算机主板上，在CPU的控制下进行处理。 软盘损坏或是软驱损坏可通过计算机的操作来检测和判别。在进行更换前应先查供电和数据传输线连接是否正常。 光驱的基本结构和故障检修 一、光驱的结构、功能和原理 光驱是光盘驱动器的简称，它安装在主机箱上，在计算机中作为数据信号的输入和输出设备。 光驱可以分为播放专用型和录/放兼用型两种，每一种又可分为CD/VCD光驱和DVD光驱。 CD/VCD光驱与VCD影碟机的机芯结构基本相同。DVD光盘上表示信息的坑槽尺寸比CD/VCD盘更小，信息密度更高，因此要求激光头的激光束波长更短，聚焦更精细，于是DVD光驱中选用波长为640nm的激光二极管。CD光驱中的激光二极管的波长为 21 780nm。DVD光驱与CD/VCD光驱的结构和工作原理基本相同。 二、光驱的安装及接口 光驱通常安装在主机箱上，面板朝外以便于操作，它通过后部的接口与计算机主机内的电源、主板和声卡等部分相连。 图1和图2是光驱的接口，它主要有电源供电接口、数据信号接口、主从设置接口以及声卡接口等。 图1 光驱的接口 1(电源接口 光驱后部设有供电接口，由电源电路为它提供直流电压。它有+5V(红线)和+12V(黄线)两种供电电压。 2(数据接口 光驱通过多芯数据电缆与电脑主板进行数据传输。 3(主从设置接口 图4是光驱的主从设置接口，又称跳线连接器，通过短路接头进行设置。其设置状态与功能如图4中的表所列。 图2 主从设置接口 4(声卡接口 图3是光驱与声卡的接口实例，当用光驱播放音乐光盘(CD盘)时，音频信号可送到声卡中进行处理和输出。 22 图3 光驱与声卡、主板的连接示意图 三、光驱的故障检修 图4是光盘驱动器的结构实例，它是由托盘驱动机构(加载机构)、激光头及进给机构、光盘电机(又称主轴电机)、数字信号处理电路以及接口电路等部分构成的。光盘上的信息由激光头进行读取，经预放电路、数字信号处理电路解出数字信号，再经数据接口送到计算机的主板上，在CPU的控制下存入硬盘。在进行处理时再调入内存，以备处理。 图4 光驱的内部结构 1(托盘驱动结构 托盘驱动结构是完成光盘装入和弹出的机构，它是由加载电机通过传动机构驱动托盘出仓和进仓。操作出盘键(EJECT)加载电机便会转动，通过皮带轮和齿轮带动托盘。电机损坏、皮带松脱、齿轮错位都会造成不能装卸光盘。检查时需要卸下托盘，操作时用螺丝刀将托盘两侧的弹性卡扣拨开即可拉出托盘进行检查，如图5所示。 23 图5 拉出托盘的方法 2(激光头 激光头不良会引起不能读取光盘信息的故障，检查可以分为如下几个方面: (1)用棉签清洁激光头上的物镜，除去灰尘和污物，如图6所示。 图6 清洁激光头的物镜 (2)查激光头的聚焦线圈和循迹线圈，用万用表Ω档测量聚焦线圈的焊点，如图7所示，阻抗值为3.5Ω，注意，当万用表表笔触到焊点时，物镜会有上下移动的瞬间动作。当测量循迹线圈时阻抗值为4Ω，测量的同时物镜会有水平摆动。如不正常则应更换激光头。 24 图7 激光头聚焦和循迹线圈的检测 (3)如光驱有时能读盘有时不能读盘，这种情况除物镜被污物沾堵外，有可能是激光二极管老化，发光效率降低所致。可试调整一下激光二极管微调电位器，使供电电流增加，该电位器在激光头的侧面，如图8所示。 图8 激光头的微调电位器 (4)激光二极管组件的测量 将光驱翻过来可以看到激光二极管的安装位置，如图9所示。激光二极管组件具有3个引脚，其中?,?之间是激光二极管，?,?之间是光敏二极管，它是用来检测激光强度的，如图10所示。激光二极管之间的正向阻抗为35KΩ，反向为无穷大。光敏二极管的正向阻抗为6KΩ，反向为无穷大。如测量值偏差过大，则属不正常，应更换激光二极管。 25 图9 激光二极管的安装部位 图10 激光二极管的测量方法 3(进给机构 进给机构是驱动激光头沿水平方向运动的机构，当读取光盘信息时，光盘驱动电机驱动光盘旋转，激光头从光盘内侧向外侧移动，完成光盘信息的读取。进给机构有故障就不能进入播放状态，检查时，参照图11，用手转动进给机构齿轮看传动是否正常，齿轮与齿条啮合是否良好，如有污物应清除，再用万用表检测进给电机的线圈看是否有短路或断路的情况，正常时其线圈阻抗为9Ω。如不正常应更换电机。 26 图11 进给机构的检查 硬盘的结构原理和故障分析 1(硬盘的结构和功能 硬盘从外观上看，是一个全密封的金属盒，如图1所示，它安装在主机箱的支架上，通过软排线与主板相连。硬盘是用硬磁盘记录数据内容的。盘片、驱动机构、磁头和信号放大器等都封装在完全净化的密封盒内，在盒的外部还有数据信号处理电路，它是计算机中的大容量存储器。 图1 硬盘的外部结构 我们使用的系统软件、应用软件以及创建软件和数据等，一般都是存储在硬盘上。硬盘的容量通常都用字节数(Bytes)来表示，容量越大，所能存储的数据量也就越多。例如，图1中的硬盘在正面的左上角标有120GBytes，表明该硬盘的存储容量为120GB。 2(硬盘的工作原理 硬盘是采用磁记录的方式记录(存入)数据和重放(读出)数据的装置，记录媒体是硬磁盘，记录和重放信号采用磁头、磁盘是在高速旋转的状态下进行记录和重放，根据空气动力学原理，磁头相对于磁盘时呈悬浮状态，两者之间保持微小的距离而不接触，因而不存在磨损的问题。 打开硬盘的上盖就可以看到硬盘的内部结构，如图2所示。 27 图2 硬盘的内部结构图 硬盘的盘片是由硬磁性材料制成的，它被磁化后会以剩磁的形式保持所磁化的状态，因而可以将信号记录到磁盘上。磁盘在旋转时，磁盘上所记录的磁信号的磁场会感应磁头，磁头也可以将磁盘上的信号读取出来输出。硬盘的盘片是由好几个盘片同轴安装在电机的法兰盘上，电机旋转的时候所有的硬盘盘片同轴、同步旋转。在旋转的时候，盘片与磁头相对运动，进行记录和播放。 硬盘的多个磁头安装在多个同步摆动的磁头摆杆端部。摆杆摆动时磁头可以在硬盘的同心圆磁迹上读写数据信号。因为每一个盘片上面都有录放磁头和盘片相接，所以在摆杆摆动的时候，所有磁头的摆杆也是同步运动的。那么，在某一个瞬时，各个盘片上的磁头和盘片相对应形成的是一个圆柱面，如图3所示。从而可以多个磁头同时读取盘片上的信号。所以，它的读取速度和存取速度，也都是非常快的。 图3 硬盘的磁迹 每个磁头的引线顺摆杆臂连接到摆杆轴承部，经磁头放大器集成电路后，再经软排线送到硬盘的数据信号处理电路，经处理后再送到硬盘后部的数据信号处理电路，经处理后再送到硬盘后部的数据接口插座上。数据线再和主板相连，可以从主板上通过这些软排线，给硬盘输入需要记录的信号。从硬盘上读取信号的时候，磁头的输出通过软排线、数据处理电路和数据接口，将数据信号送到主板上。 28 磁头的多个摆杆安装在摆杆轴上，摆杆是在这个轴上同步摆动的，以便能迅速的找到数据所要存取的磁迹位置。它的精度要求很高，磁头在记录的时候，在磁盘上所形成的磁迹是一个同心圆。所以围绕着中心，在磁盘上有很多个同心圆磁迹。所有的数据都是记录到这些同心圆上。 如果硬盘当中磁头、盘片、引线、软排线等任何一个部位出现异常，都会使硬盘工作失常。所以，硬盘出现故障往往是偶然的。比如，某一个磁头破裂、盘片损坏、摆杆不灵、软排线传输故障，都会引起硬盘失常，这种情况一般需要更换硬盘。 下面我们介绍一下，硬盘的工作原理。图4是硬盘的解剖示意图，图中示出了硬盘盘片、磁头、摆杆、磁头放大器和软排线的位置关系。多个盘片安装在一个同轴的法兰盘上，法兰盘由电机驱动旋转。 图4 硬盘的解剖示意图 磁头安装在以摆杆轴为中心的摆杆上，摆杆端部沿着盘片做径向摆动。在每个盘片的上面和下面，都有一个磁头，进行信号的录放。图4中有三个硬磁盘的盘片，这个盘片是双面带磁的，所以每一个面都有一个磁头(三个盘就有六个面，就有六个磁头)，可以同时进行信号的记录和读出。这样，在硬盘的盘片上就有很多的同心圆，在这些圆上可以记录很多的信息内容。在某一时刻，这六个磁头所处的位置是在六个圆的圆周上，它形成一个圆柱的柱面。在这个柱面上可以同时进行信号的读取，这样，六个磁头可以同时输入、输出信号，就可以大大提高信号的写入或者是读出的速度。 在工作的时候，盘片在电机的驱动下高速旋转。比如，它可以每分钟旋转7200转。这样，磁头和盘片之间，在高速相对运动的情况下进行信号的读取，磁头的引线送到磁头放大器。磁头放大器的输入、输出是和多个磁头相连的。经过磁头放大器这个集成电路，再经过软排线，将多个磁头的输入、输出接到接线柱上，通过接线柱送到数据信号处理电路，经处理后再送到硬盘的数据接口。 在计算机里，硬盘的数据接口再和主板相连，进行数据的存取。所以在工作的时候，磁头是在活动的摆杆上，摆杆摆动的时候，可以在不同的直径上，进行信号的录放。磁头的记录过程和录音、录像的过程是相同的。只不过磁头和磁盘之间，是那种似接非接的悬浮状态。所以，它要求磁盘的盘面非常的平整，磁头和盘面之间有很小的一个空隙，相当于浮动在磁盘上进行录放。因此，如果磁头和磁盘碰撞，或者是中间有灰尘、污物，都会造成硬盘或者是磁头的损坏。 下面我们看一下，数据在硬盘上的部位，如图5所示。图5也是磁迹在硬盘上的示意图，实际上，它的磁迹数要比这多的多，这是我们将它简化来示意的。数据信息是记录在磁盘上的一个同心的圆周上，将圆周上的这些信息内容，分成一段一段的。各种数据的记录的磁迹位置按图示的格式确定，这样也便于寻找数据所存的位置。在外圆有一个文件管理信息区。它通过这个 、文件C等很多的区域。在每一个信息管理信息区，就可以了解到整个盘面上所记录的信息内容。里面可以分成文件A、文件B 段上，叫做1组信息。那么，1组信息又可以分成64个扇区。每一个扇区里，可以存入一定格式的信息内容，这样是为了方便信息的读取和位置的寻找。 29 图5 数据在硬盘上的部位 下面我们介绍一下，硬盘的工作过程，如图6所示。硬盘的容量很大，但它的存取速度相对于CPU中的处理速度比较慢，为了适应CPU高速工作的需要，在工作的时候，硬盘的信息或者是硬盘里面的软件、程序等，需要在CPU的控制下先调入内存之中，然后再由CPU进行处理。这样就满足了CPU高速运行的需要。 图6 硬盘的工作过程示意图 CPU和内存之间，也存在着数据处理的速度之差。为了适应这个关系，在CPU中或者是CPU外部还设有高速缓存(也就是高速缓冲存储器)。这样，使得急待处理的数据和指令，先调入缓冲存储器，然后再由CPU进行处理。高速缓冲存储器，又分为1级缓存，2级缓存和3级缓存。 在整个计算机的处理过程中，需要进行某项处理的时候，CPU会通过控制总线将硬盘中所需要的程序或数据调入内存。所以，内存也需要有一定的容量，就是有足够的空间存储CPU要处理的数据和程序。也就是在工作的时候暂存的数据。CPU的里面高速缓冲存储器，其速度比内存高，将正要处理的内存中的数据调入等待，由CPU随时的进行处理，这样可以满足CPU高速工作的需要。当计算机断电以后，这些存储器里面存储的信息内容，就会全部消失了，而硬盘中的内容是不会消失的，它可以永久保存信息内容。 30 3(硬盘的常见故障 从前述可知，硬盘中存有计算机工作所必须的系统软件和应用软件，硬盘有故障会使计算机失去软件，这会使计算机不能做任何工作。硬盘功能失常有多方面的原因。常见的故障是硬盘供电电源失常，+5V、+12V电压不能正常供给硬盘，这不是硬盘本身的故障，应查供电线路或电源及插头座。再有数据电缆(软排线)连接不良，有短路或断路现象造成数据信号不能正常传输， 这种情况应检查或更换数据线。再有就是硬盘本身发生偶然故障。 内存的结构原理和故障分析 1(内存的功能和特点 内存是安装计算机主板上的存储器电路，它的功能是用来暂存数据和程序。计算机进行工作之前，先将CPU要用的程序和数据先调入内存备用。在计算机主板上设有多个内存插座(插槽)，可以将多个内存条插到插座上，如图1所示。例如一个内存条为128MB，插两个内存条，其容量就扩大为256MB。 图1 内存条和内存插座 2(内存电路的种类 内存条上使用的存储器是随机存储器(RAM)，可以随机存入或读出数据，目前，流行的有SDRAM和DDR SDRAM。 SDRAM是同步动态随机存储器，它与系统总线的时钟同步工作。 DDR SDRAM是倍速(Double Data Rate)动态随机存储器。通常SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，即只在时钟脉冲上升沿传输，而DDR SDRAM可以在时钟脉冲的上升沿和下降沿都传输数据，速率倍增为2倍。 目前还有一种内存采用DRDRAM，它是新开发的总线式动态随机存储器，其速度高、容量大是它的主要特点。 3(内存集成电路的结构和原理 图2是内存电路的结构，从图可见，在内存条上并排焊装了8个集成存储器电路，每个集成电路都是由集成芯片与外接引脚封装成双列24线结构。集成芯片是采用半导体芯片制作工艺生产的，每个芯片上都集成了成千上万只半导体器件，芯片的接口通过内部引线与集成电路引脚相连，然后，再将集成电路引脚焊接在内存条印制板上。 图2 内存电路的结构 31 下面介绍一下内存中的数据和地址，图3是一个内存的示意图。在内存中数据是存在半导体存储器中，它是由很多横竖排列的内存单元组成的，每一个单元中它的数据用小球来表示，就是里头有小球表示为1，没有小球表示为0。实际上，在内存单元中可以用电荷的有无来表示0和1，也可以用电压的高低来表示0和1。根据集成电路的制造工艺，每一个数据存到存储器时，都要存储到相应的单元当中去。 图3 内存单元的地址及选择示意图 例如，数据存第6行第8列，确定了行和列的序号就确定了它的位置，就可以选择出所在的坐标位置的数据，表示为1或0的是数据内容，数据存储的位置是它的地址。所以，从存储器当中存入数据或者是取出数据，必须要锁定坐标的地址，才能将相应的数据取出来或者是存进去，存储器一般都可以存入数据也可以取出数据，在地址信号的选择下进行控制。 首先将RAS这个信号送入行地址锁存电路，先从行地址上寻找行的坐标，将行地址选择信号送进去。如现在选的是第6行，这时就有一个控制信号，控制到第6行的驱动信号端，然后再寻找它的列信号。下面CAS是列地址选择信号，它送到列地址的锁存电路，CAS信号是用来选择列的位置。如选择的是第8列，这样就将第6行和第8列的这个数据锁定了，再根据控制指令的不同去写入一个数据或读出这个数据。经过控制以后，这个信号被选择然后向下经过读出放大器，就可以从这里送出，这就是数据的读出。要从内存中读取一个数据，需要有一个控制信号，同时还要有地址信号，最后还要将相应的数据信号取出来，如要送给CPU，就要将这个信号通过数据总线，送到CPU当中。 下面我们介绍一下，CPU从内存中调用的数据过程，其流程图如图4所示。CPU芯片它要调用内存中数据的时候，首先输出内存的数据地址信号，数据地址信号经过存储器控制芯片转换后再送给内存电路。存储器控制芯片的功能，是将CPU输出的地址信号转换成行信号和列信号。经过这个控制芯片以后，就将内存中的行信号与列信号的地址位置确定了。确定地址位置后，就可以将存储单元的数据从存储器中取出。数据取出以后经过缓冲放大器，送回存储器的控制芯片。存储器的控制芯片收到这个数据以后，再根据程序的指令传输给CPU。这样就可以通过数据总线将数据内容传送过来，满足了CPU调用数据的要求。这也是CPU与存储器之间的地址和数据的传输关系。 32 图4 CPU从内存中调用数据的过程 4(内存的常见故障 前面我们介绍了内存的结构功能和工作原理。如果内存有故障，计算机将无法工作，甚至无法启动。计算机开机后，存在ROM中的BIOS程序立即送给CPU，这是给CPU输入启动程序，启动程序的主要内容是将存储在硬盘中的操作程序(例如Windows 2000)调入内存，计算机进入工作准备状态。此时，用户可操作键盘或鼠标，调用应用程序进行工作。如果内存有故障计算机便不能正常启动，也不能进入工作准备状态，开机很快便死机。 5(内存故障的检修 内存是由一块或几块内存条集成电路板组成的，它安装在主板的内存插座上，内存条上的集成电路损坏，内存插头座松脱、氧化、污物过多、变形等使插头座接触不良是常见的故障。 检修的方法是，先将内存条拔下，检测和清洁内存条印制板，清除插头部位的污物和氧化膜，再重新装好，注意，内存条插座的两端都有锁紧装置。如图5所示，插入内存条到位后能自动锁紧，如没有锁紧可能没有插到位或插座中有异物，应排除。特别要注意防止螺钉或金属物落入插座之中造成短路，短路还可能造成主板故障。 33 图5 内存条的安装方法 如重装后仍不正常，有可能存储器集成电路损坏，可更换良好的内存 1. CPU的结构 CPU(Central Processing Unit)是中央处理器的简称，又称微处理器。图1是一个典型CPU的外形示图，它是目前流行的一种奔腾4处理器(Pentium 4)。从结构上看它是一种封装独特的多引脚超大规模集成电路(478个引脚)。在计算机系统中，运算器和控制器都集成在该电路之中，因而CPU是最重要的部件之一。 图1 CPU的外形 CPU的功能方框图如图2所示。从图可见，它主要是由总线接口、指令输入接口，指令译码器，控制单元，指令输出和执行单元，运算单元和高速缓冲存储单元等部分构成的。CPU通过数据总线，地址总线和控制总线与外围电路相连，电源供电、复位信号、时钟为CPU提供必要的工作条件。计算机启动后，CPU根据程序进行数据处理和运算。 34 图2 CPU的功能方框图 CPU能模仿人的思维具有分析和判断能力，它能够对输入的指令进行识别，对输入的数据进行分析，对处理的结果进行判断，有如人的大脑，因而我们也将CPU比作计算机的“大脑”。 计算机是按照人们预先设定的程序进行工作的。需要软件和硬件的配合才能完成工作，比如要用计算机绘图，需要在计算机中装入绘图软件，这个软件的程序便被存入硬盘之中。于是用户便可以通过操作鼠标和键盘输入作图的指令，人工指令经接口送给CPU，CPU经过对指令的译码识别，发出控制信号由硬盘中调出绘图程序，硬盘中的程序先送入内存中，然后再一步一步的读出程序并且按程序的要求运行。与此同时，CPU将绘图的过程，即执行绘图每一步的过程和操作的结果作为显示信息，经显卡送到显示器，显示出来，以供用户判别是否工作正常，有无错误，是否需要修改或重新制作。这个过程一直到绘图完成。最后将绘图的结果再存入硬盘之中，或是打印出来。 2. CPU的工作原理 CPU是按照程序进行工作的，这是它与一般电路的不同之处。CPU的工作程序是存在存储器中。CPU工作时，顺次从存储器中读出程序中的指令，并按指令的要求进行工作。CPU的内部设有指令输入接口，它接收来自存储器的指令，并进行暂存。然后再顺次将指令送入指令译码单元。指令都是由二进制数字编码的信号构成的，例如“00110101”，这些指令是什么意思，需要对操作对象做怎样的处理，就需要对指令进行解读，即译码，“译码”是指令译码单元的任务。 CPU所能执行的指令有几百种，例如可以进行加、减、乘、除等运算指令，可以进行两个数的比较指令，从存储器中读出的指令，以及往外围设备送出的指令等等。 指令译码单元解读后，将指令内容送给执行单元，执行单元便输出所要求的动作，指令输出执行单元是CPU的中枢部分，其中包含有移位寄存器，运算逻辑单元(ALU)等部分。 移位寄存器是CPU中的最高速存取存储器，是CPU进行运算时寄存运算对象的数据内容。不同的CPU其内部移位寄存器的数，是不同的，一般为8,32个。 对移位寄存器中的数据进行处理的电路是算术运算单元，该单元能进行整数的四则运算或逻辑运算，以及数据比较等。 但是执行单元中的算术运算单元不能进行小数的运算，小数的运算是由专门的浮点小数运算单元来完成的。 例如，要将存在100号和250号地址的2个数相加然后存入380号地址中，这样的运算，CPU要进行如下4步，其过程如图3所示。 ?将地址100号存储器中的数据读入移位寄存器A中 ?将地址250号存储器中的数据读入移位寄存器B中 ?使移位寄存器A的值与B的值相加，然后再存入A中。 ?将移位寄存器A的值存入存储器380号地址中。 35 图3 移位寄存器的工作过程 从上述的运算过程可见，CPU所要执行的1条程序是如此简单，但要做一项完整的工作，实际上需要成千上万条这些简单的程序组合起来，由于CPU的工作速度非常快，处理很复杂的工作也很容易完成。 CPU的工作速度是由时钟频率决定的。CPU经过二十多年的发展，经历了8086、80286、80386、80486、Pentium(奔腾)、Pentium Pro，Pentium?、Pentium?、Pentium 4、Itanium，工作频率从几兆发展到目前流行的450MHz,3.0GHz。 目前市场上，CPU的生产厂家主要有Intel和AMD公司，其中Intel公司的CPU占绝对优势,Intel公司的CPU又分为低端普及型赛扬(Celeron)系列，奔腾(Pentium)系列，高端用至强(Xeon)系列和笔记本移动产品(M)系列。每一系列中根据CPU的核心不同分为不同的档次，再根据其工作频率的不同，又分为不同的型号。 3. CPU的主要参数 (1)时钟频率 CPU是一种数字电路，它在工作时，其内部电路都按统一的节拍工作，这个节拍信号就是时钟，时钟频率越高CPU的工作节奏越快，速度越高。一般用每秒的周期数来表示，每秒1周期即为1Hz，1KHz(=1000Hz)，1MHz(=1000KHz)，1GHz(=1000MHz)。 (2)主频、外频和倍频 主频就是CPU的时钟频率，即进行运算时的工作频率。例如Pentium4 2.4GHz，是指CPU的工作频率(主频)为2.4GHz。外频是指系统总线的工作频率。通常主频是将外频倍频后得到的，主频与外频之比为倍频数，时钟信号产生电路和倍频电路的关系如图4所示。 36 图4 时钟电路及倍频 (3)高速缓存(Cache) 随着CPU的运算速度越来越快，但与CPU相关的电路(如内存)其速度却较慢，这样会限制CPU的运行速度。为此在CPU中设置了高速缓存电路。用来暂存来自内存的数据和指令，以供CPU调用。而不必直接从内存中读取数据可以满足CPU高速处理的要求。 高速缓存通常分为几级，其功能如下: L1 Cache:在目前CPU中，L1 Cache设计成指令缓存(L1 I Cache)和数据缓存L1 D Cache，被称为分离型。这种双路缓存可以避免多条数据争用缓存的冲突。以便指令调用和数据访问可以同时进行。L1 Cache一般用SRAM(写回式静态随机存储器)。 L2 Cache(缓存)是将指令和数据存放在一起的，由于容量较大，也不会有互相冲突的情况。 例如Pentium 4 CPU有内置L2 Cache，可以与CPU同步工作，还设有外置的L2 Cache，L2的速度一般比L1 Cache低。 L3 Cache:除L1、L2缓存外，还可以在计算机主板上再外置大容量缓存，这被称为L3 Cache。 主板的结构 下图为电脑主板的结构示意图。从图可见，各种输入、输出接口电路，大规模集成电路芯片和多种连接插件、插座(插槽)都设在主板上。此外，主CPU、内存条(主存储器)、显卡、视频卡等也都通过插槽，插到主板上，以便于更换。 电脑主板的结构 37 在主板上设有与电源、光驱、软驱、硬盘、键盘、鼠标、打印机等连接的接口。这样就构成了以CPU为核心的高速信息处理系统。各个部分在CPU的指挥和控制下按照程序协调动作。任何一部分或某一电路单元有故障都会引起电脑的工作失常。因此要注意保持各部件的机械安装和设备连接良好。任何一个接口连接有松动或接触不良，都可能造成某项功能失常或全部不工作，而机械安装不良有可能引起电路元器件短路或断路，造成元器件损坏。电脑中发生故障通常可以根据症状、故障信息确认故障范围和部位。 双绞线的端接方法 在采用双绞线进行局域网连接时，通常双绞线不能使用，它必须制作成符合标准的网线接头后，才能与网卡、集线器等网络设备进行连接，实现正常的网络通信。如图 1所示为双绞线使用的RJ-45接头。由于它外表晶莹透亮，所以也常把该接头俗称为“水晶头”。将水晶头分别按规则正确连接到双绞线的两端，就完成了双绞线的端接制作。因此双绞线的端接过程也可以看作是水晶头的制作过程。 图1 下面我们就具体介绍一下双绞线的端接过程 (1) 如图2所示这是双绞线钳，它可以完成剪线、剥线和压线的操作，是制作双绞线时的主要工具。 图2 (2) 将双绞线的一端从网钳的剥线缺口中穿过，如图 3所示使一段双绞线位于网钳缺口的另一侧，长度约为2cm左右即可。注意穿过时网线不要弯曲。 图 3 (3) 待位置确定好后合紧网钳，使网钳剥皮缺口处的刀口压紧双绞线的外层保护胶，然后将网钳环绕双绞线旋转一周，双绞线外层保护胶皮即被割开。操作过程如图 4所示。 图 4 (4) 剥除外保护胶皮可以看到如图 5所示双绞线内部是由4对两两缠绕的导线组成，共8根分别以不同颜色进行标识。 38 图 5 (5) 接下来，将4对8跟导线分开并按规则排列顺序。通常双绞线有两种顺序标准。如图 6所示，分别为T568A和T568B的线序标准，在实际操作中，可以按照习惯或设备上标识的端接方式来确定采用何种线序标准进行理线。 图 6 (6) 如图 7所示是根据T568A线序标准排列整理的线序。注意理线不仅要确保线序符合标准，同时一定要保证每根导线都平行顺序排列，且不可有弯曲或堆叠交叉的情况 图 7 (7) 将8根导线理好后，用网钳的剪线切口将8根导线的末端剪齐。剪线还要注意8根导线平直排列部分的长度为1cm左右即可，线不能剪得过多，如图 8所示，确保交叉处距外表层的距离不超过0.4cm. 39 图 8 (8) 如图 9是剪切后的实际效果。 图 9 (9) 导线剪好后仍然保持平直排列状态。如图 10所示，小心的将8根导线全部插入到水晶头内。 图 10 (10) 插入时确保导线不要有错位情况，并且保证导线要插到底，最终效果如图 11所示。 图 11 (11) 检查双绞线的端接是否正确，因为水晶头是透明的，所以透过水晶头即可检查插线的效果。确认无误将插入网线的水晶头放入网钳的压线槽口中，如图 12所示。确认水晶头位置设置良好后，使劲压下网钳手柄，使水晶头的压线铜片都插入到网线导线之中，使之接触良好。 图 12 (12) 然后按照相同的步骤，完成另一端双绞线的端接。 这里需要指出的是由于是两个端口，如果两个端口都使用T568A线序标准制作，我们通常称此类网线为直通线，而如果采用不同的线序标准制作两端接头，这类网线称为交叉线。 一般直通线用于网卡与集线器、交换机信息模块等网络环境，而交叉线一般用于两个网卡或网络设备的级联。 家庭影院系统 40 过去人们欣赏音乐节目、歌剧或电影必须去音乐厅、剧场、电影院才能享受到优美动听的节目。有了电唱机、录音机、录像机人们足不出户就可以欣赏到音乐或影视节目。然而、电唱机、录音机、录像机的影音性能不能令人满意，其音响效果远没有在音乐厅、剧场和电影院中的临场感和震撼力。 近年来环绕声技术得到了迅速的发展，特别是多声道环绕立体声解码电路的开发使得人们有条件在家庭之中营造影院和剧场中的音响效果。这些电路是在高保真放大器的基础上通过对声场的处理形成理想的听音环境，创造逼真的方位感、临场感和震撼感。 声场解码处理电路对音频信号进行环绕声场解码或模拟声场处理。这些电路是目前流行的AV解码器的核心，解码就是对压缩的信号进行解压缩，或对编码的信号进行解码，或对普通立体声进行模拟或数字处理，从而还原或产生出具有环绕感、临场感的声场效果。常见的声场处理电路有杜比定向逻辑环绕解码器、杜比数字(AC-3)解码器、DSP处理器、SRS处理器，及其它THX、DTS、CS-5.1等数字或模拟的声场处理电路。具有多解码电路的家庭影院如图1、图2、图3所示。 图1 家庭影院系统 图2 5.1声道家庭影院系统 图3 具有高画质、高音质的家庭影院系统 41 图像的处理设备也有了很大的改进，VCD、DVD数字视盘机，高保真(Hi-Fi)和数字录像机的上市，使播放电视节目的信号源的图像质量有了很大的提高。同时，大屏幕彩电、数字电视机、投影电视机、液晶和等离子体电视机的图像质量也有了很大的提高。各种各样的影音器材丰富多彩琳琅满目，可以满足不同层次的各界人士的需求。 这些影音设备的组合就可以构成性能良好的家庭影院系统。为了人们选购方便，厂家推出了各种档次、不同组合的家庭影院设 备。 “自身抽空”维修法 电冰箱类制冷电器的制冷系统一旦出现毛细管堵塞，蒸发器与冷凝管及连接管道出现破裂或虚焊，制冷剂泄漏等故障，需要进行系统抽真空处理。“自身抽真空”在实际检修中非常实用(特别是上门维修)，但其操作技巧非常强，应按一定的程序进行操作。 (1)工具和材料 万用表1块、试电笔1只、组合螺丝刀1套、尖嘴钳1把、真空压力表1只，R12钢瓶1只。 (2)操作方法 步骤1:对工艺管进行管理。在距离压缩机工艺管密封口10mm处用割管刀割入管壁厚度的2/3，再用0号细砂纸打磨切口周围，使其表面清洁待焊。然后用尖嘴钳夹住封口末端10mm左右，缓慢操作使切口处的末端全部取下，将直径6mm、壁厚0.5mm、长150mm左右的紫铜管的一端扩展为内径6.1mm、长度6mm的形状，套入连接螺母后，将另一端加工成喇叭口，如图1所示。最后将其与压缩机修理工艺管接好，如图2所示。 图1 接续管示意图 图2 自身抽空管道连接示意图 步骤2:根据系统结构原位焊接。将干燥过滤器的A端烧熔拆下，将B端剪断并将其与B端相连的毛细管端口封住，取下新的干燥过滤器，将A端与冷凝器出口端原位焊好，B端暂时不焊。操作时，A端高于B端，这样有利于提高制冷效果。连接制冷剂瓶阀、真空压力表和接续管。具体连接如图2所示。 步骤3:利用压缩机“自身抽空法”进行排气。首先在图中毛细管距切断封口B处约5~6mm的C处，用锉刀在管子的上下锉削少许，以便BC段封口较易折断。注意C处管口应无变形且有利于制冷剂流通。然后用手指按住端口B，并打开制冷剂瓶阀，使表面的压力在0.1MPa左右不动时再放开C处，并关闭阀门，此时C处气体应排出。当表的压力下降到0MPa时，可放开B处手指。操作时应到位，压力应准确，同时，检查毛细管的畅通情况。 步骤4:进行毛细管与过滤器的焊接。在焊接毛细管与过滤器之前，应先将I处的接头螺母松动一下，同时将DE段长为12~15mm的毛细管插进过滤器的B端，迅速焊好，并将接续管I处原松动过的螺母旋紧。注意靠近毛细管的火焰温度不宜太高，不得让毛细管变形、强度降低或堵塞不畅;过滤器B处的最终焊接与I处螺母的拧紧必须在1分钟内完成，以防止外部空气重新进行系统。 步骤5:进行泄漏检查。现打开制冷剂瓶阀，向系统内充注气态制冷剂，压力保持在0.2MPa左右。过一段时间(最好一天)后，看压力是否下降，如压力不下降，说明系统密封正常。此时启动压缩机，在打开瓶阀，并将压力控制在0.15MPa以上，向系统缓慢加制冷剂到规定量。 42 步骤6:封口。首先用焊枪将接续管FH处靠近F端约25~30mm的G处烧红，用封口钳将该处夹紧，并保持封口钳不动，然后断电，并观察压力表指针有无变化，若无变化，在短焰对准J处3~4分钟，观察有无绿蓝色光产生，若无，则说明封口成功。此 时，将端口周围紫铜管熔化成球并封住J处，再取下封口钳 数字电视的新技术特点 一、 电视信号的数字处理技术 随着微电子技术的发展，特别是集成电路技术的进步，电视机技术也进入了数字时代。市场上也出现了很多款式的“数字电视机”，于是有关数字电视的相关技术及其产品也成为人们十分关注的热点。各种采用新技术、新器件和高性能的彩色电视机纷纷问世，数字化彩电和具有数字处理技术的电视机也走向市场，使彩电市场十分活跃。实际上市场上很多的“数字电视机”只是采用了数字处理技术的电视机，与真正的数字电视在概念上是下同的。目前，我国电视节目的发射和传输以及接收系统，基本上都属于模拟系统。也就是说电视台发射的信号是由音频、视频模拟信号调制的方式，调制后发射或用有线传输的信号都是模拟信号，接收系统(接收机)也是模拟电路。在模拟电视机中，音频、视频解码、画中画、图文电视、扫描等电路中采用了数字处理电路之后，虽然只是部分数字化，但大大提高了电视机的性能并增加了使用功能。 电视系统的数字化标志着“数字化、网络化和信息化”时代的到来。 全数字电视系统是从节目的制作、节目的播出、节目的传输以及节目的接收设备全部采用数字处理技术。 在节目制作系统中，视频图像信号和伴音音频信号都要通过A/D变换器变成数字信号，即将图像和声音频的模拟量变成数字量，就是用0和1组成的数字信号表示图像和声音。数字信号再进行数字压缩处理(MPEG2)，采用专门的数字处理技术将信号中的冗余量去掉。再采用数字调制的方法进行调制处理，然后进行传输或发射，一个频道可以传输多路标准清晰度的数字电视节目。 数字电视节目传送的方式主要有三种:第一种是电视台的地面广播方式(称为广播电视)，第二种是利用(电缆)进行的有线传送方式(称为有线电视)，第三种是利用卫星进行的广播方式(称为卫星电视)。接收主要是指用数字彩电来接收这些传送的信号，将其解调还原成图像和伴音。数字电视机是数字彩色电视机的简称，在数字电视中，它只是这个系统的终端设备。目前我国的数字电视进程，已开始从数字卫星直播、数字有线电视向数字地面播出过度，在过度时期是模拟和数字电视机共存的阶段。 (二) 数字电视机的基本特点 从模拟电视到数字电视需要有一个过度时期，在很多地区“数字电视机”接收的仍然是模拟信号，实际上是在不改变现行广播电视传输体制的前提下，将经过图像检波的视频信号，经过伴音鉴频的音频信号以及其他部分进行数字处理的广播电视接收机，真正的数字机应该将接收到的信号首先经A/D转换成数字信号，再进行各种处理。“数字电视机”接收的广播电视信号的频率范围从48MHz,1GHz，这就要求A/D转换时采样频率必须2GHz以上。如果在解调以后再进行数字处理就容易得多，因为解调后的音/视频信号频率都在6MHz以内，采样频率为13MHz即可数字化。可见，“数字电视机”在中频通道以后实现电路的数字化，成本也可以大大降低。 1(数字电视的基本概念 凡在电视信号的获取、产生、处理、传输、接收和存储的过程中使用数字电视信号的，都可以称为数字电视系统或数字电视设备。这里的数字电视信号可以是直接生成的数字信号，如动画、字幕机和数字摄像机产生的数字电视信号;也可以是由模拟信号经数字化以后产生的数字电视信号;也可以是经处理的数字电视信号，如MPEG格式压缩的数字电视信号。 2(数字电视地面广播系统的标准制式 数字电视以其卓越的画质和优美的音响，多功能、多用途及与信息高速公路互通互连的特点，成为广播电视发展的必然趋势。与之相应，数字电视传输系统的研究与开发也取得了长足的进展。目前，全球数字电视广播有三个相对成熟的标准制式:欧洲的DVB、美国的ATSC和日本的ISDB。美国的ATSC定制最早，欧洲的DVB应用最广泛、最灵活(DVB制式包括数字卫星电视[DVB-S]、数字有线电视[DVB-C]和数字地面广播电视[DVB-T]三个标准。这三个标准的信源编码方式相同，都是MPEG-2的复用传送包，但因它们的传输途径不同，其信道编码采用了不同的方式)。鉴于DVB-C和DVB-S是一个全球化的标准，已被世界各国采纳，因此数字电视标准的不同之处，主要在数字电视地面广播系统上。 3(数字电视的清晰度 模拟电视机的清晰度通常是用黑白相间的线数来表示的，它与亮度信号的频带宽度相对应，即1MHz带宽等效80线。6MHz带宽则等效为480线，清晰度为480线。普通电视机的亮度带宽约为4.2MHz，则清晰度为336线。 数字电视机的清晰度是用图像的像素数来表示的，例如水平方向上的像素数为720，垂直方向为576，则整幅图像的像素数为720×576，最高清晰度就是720×576。 数字电视从清晰度上来分有标准清晰度的数字电视机称为“数字标清”。也有“数字高清”，即为高清晰度数字电视，每幅图像的像素数有两种规格1920×1280和1280×1080。 传真机的基本结构和维护方法 1. 传真机的基本结构 图1是佳能FAX-B360传真机基本结构示意图。它具有收、发传真和复印等功能。 43 图1 FAX-B360传真机的整体构成 图2是传真机各种附件的安装部位示意图。 图2 各种附件的安装部位 2. 传真机的连接方法 图3是FAX-B360传真机的连接图，上图是连接电源的部位、下图是传真机与电话线路、分机、电话听筒和电脑的连接部 位示意图。 44 图3传真机的连接接口 3. 喷墨盒的安装 FAX-B360的传真打印是采用喷墨方式的。因而在使用前要将墨盒装好。图4是装盒的步骤。 45 图4 安装墨盒的步骤 墨盒仓位具有自动定位的功能，装入锁紧时不要用手按压墨盒，以免定位不良。 使用喷墨盒注意事项: 1(喷墨盒如果长期不用，不要打开，以免干涸。 2(墨汁用完后要更换新盒，至少要一年换一次。 3(不要接触墨盒印头，以免损坏。 4(不要移动已装好的墨盒，否则可能造成打印异常。 5(不要摇动墨盒，以免溢出造成污染。 4. 按放打印纸的方法 图5是按放打印纸的方法。 46 图5 打印纸的安装方法 注意:不同类型的打印纸，打印效果会有不同，在使用时注意比较，或使用厂家推荐的打印纸。有些纸打印后墨迹不干，也应更换用纸。 5. 传真机的清洁方法 图6是传真机关键部位的清洁方法。注意:可能使用稀释过的洗洁精或湿布。不要使用稀释剂、苯或酒精等有机溶剂，以免使机壳变色。在清洁之前先将电源拨掉。 图6 扫描部分的清洁方法 47