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,吉林大学远程教育学院,计算机接口技术,主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 32 吉林大学计算机科学与技术学院,第 三十一 讲,第7章 外部设备及其接口,在计算机系统中，除中央处理机之外的设备都叫外部设备。 外部设备承担着计算机外部各种媒体形式的信息与计算机内部数字信号形式之间转换的重任。 外部设备也是人与计算机沟通与联系的接口，是计算机发挥作用的通道与桥梁。 计算机主机的发展离不开外部设备的进步。现代微机系统中，外部设备所占的比重越来越大，其价值占5085。 计算机外部设备多种多样，型号不同、规格不同、性能不同、价格不同，同一种设备在结构上、工作原理上、操作方法上相差很大，而且在高性能的外部设备上往往采用了最新的科技成果，致使其涉及到光、机、电、信息等多种技术领域，技术含量越来越大。 因此，学习一些有关外部设备工作原理、基本结构、使用方法等基础知识，对于计算机的应用与开发、外部设备的设计与维护是非常重要的。,7.1 概述,外部设备的发展趋势,（1）智能化 所谓外部设备的智能化，是指不完全依靠主机指令，自身具有一定自主控制功能。外部设备的智能控制方法是指具有CPU能力，具有自备ROM、RAM，自动识别，自动注册的外设控制方法。 （2）多功能化 一套外设，多种功能。例如，有些外设厂家扫描仪、打印机、传真机、复印机多种功能集为一体。 （3）微型化 外部设备的小型化、微型化，适用于野外作业、外出旅行和军事。微型外设目前产品不多，但它是外部设备发展的一个方向。 （4）遥控化 键盘、鼠标、打印机已有红外遥控产品。外设与主机之间实现“无线”连接，利用红外光而不利用电磁波。外设遥控产品目前不是主流产品，将来也可能不是，但是在某些专用领域无线遥控外设将展示其独特的优越性。 （5）外设与主机一体化 许多接口板卡已集成到主机板上，有的计算机主板集成制造了显卡、多功能卡、调制解调卡等，甚至，CPU生产厂家也将部分外设功能集成到CPU之中，如含有图像处理能力的CPU芯片、含有多媒体功能CPU芯片等等。,7.2 LED数码显示器及其接口,LED显示器是用发光二极管显示字形的显示器件。 在应用系统中通常使用的是七段显示器。七段显示器由七段组成，每一段是一个发光二极管，排成一个“日”字形。 为了能采用不同的驱动电路，一个七段显示器内部的七个发光二极管的连接有两种方法。 一种叫共阴极接法，每个发光二极管的阴极接在一起，在使用中应将阴极接低电平，当某个发光管的阳极接高电平时，相应发光二极管就被点亮。 另一种接法叫共阳极接法，即把所有发光管的阳极在内部连在一起，使用时应接高电平，当某个发光管的阴极接低电平时，相应发光二极管就亮。,共阴极七段显示器字形和段选码的关系,LED显示器与显示方式,LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。 1LED显示器静态显示方式 所谓静态显示，就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。 静态显示方式电路每一显示位可独立显示，只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应的显示字符。由于每一显示位都由一个相应的8位输出口锁存段选码。故在同一时刻不同的显示位可以显示不同的字符。 静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度。 2LED显示器动态显示方式 所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描）。对于某一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。 显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示。动态显示电路中将所有显示位的段选码线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而位选线（共阴极点或共阳极点）分别由相应的I/O口线控制。,硬件译码显示器接口,软件译码显示器接口,吉林大学远程教育学院,计算机接口技术,主讲人： 赵宏伟 教授 总学时： 32 吉林大学计算机科学与技术学院,第 三十二 讲,7.3 打印机及其接口,打印机是计算机最常使用的外部设备之一，它能获得硬拷贝输出。目前计算机中广泛应用的打印机种类繁多，但按打印机的结构可基本上分为击打式和非击打式两种。 击打式打印机印字清晰，可以复印和长期保存，缺点是噪音大、速度慢。 目前最常使用的击打式打印机是针式点阵打印机。针式点阵打印机是一种利用针点矩阵打印字符或图形的打印机，常用的字符点阵有5×7、7×9等，汉字点阵有16×16、24×24等数种。针式点阵打印机与其他类型的打印机相比，具有廉价、有复印和打印图形的能力等优点。以标准ASCII码送入，使用方便，字型可缩小或放大，但工作时噪音较大。 非击打式打印机由于没有打击动作，所以噪音低，省去了色带部分，但有些打印机对纸的要求较高，从而提高了价格，非击打式打印机有热敏式、静电式、激光和喷墨式等打印机。,针式打印机,针式打印机是一种击打式打印机，它用若干根钢针，通过色带击打纸张，形成一种由点阵组成的字符或图形。 这类打印机的结构可分为机械和电路两部分，机械部分主要由打印头、字车、走纸机构及色带组成，电路部分由驱动电路、控制电路、接口电路、操作面板等组成。,LQ-1600K打印机主要结构,+35V +12V -12V +5V,交流电,打印机和主机数据传送时序,DATA /ATROBE BUSY /ACK,打印针驱动电路,打印适配器原理,打印适配器包括两部分：数据缓冲驱动，地址译码。 数据缓冲器和外总线相连接。主机通过数据缓冲器向打印机读出打印机的状态，送出命令，输出打印数据。 译码器决定I/O端口地址。,37ah,激光打印机,激光打印机是激光技术与复印技术相结合的产物，它是一种高质量、高速度、噪声低、价格适中的输出设备，已成为非击打式打印设备的主流产品。 激光打印机通常由两部分组成：激光机头和打印控制器。 激光机头由激光光源、旋转反射镜、聚焦透镜、感光鼓等部分组成。 激光光源采用半导体激光二极管，在它的两极加上大小不同的电压就会发出强度变化的激光束，这称为电源调制。计算机输出的0、l信号就加在激光二极管的两极上，从而得到一系列被调制的脉冲式激光，经棱镜反射后聚焦到感光鼓表面。感光鼓表面涂有光电转换物质，于是，计算机输出的文字或图形就以不同密度的电荷分布记录在感光鼓表面。然后这些电荷会吸附上厚度不同的炭粉，像复印机那样通过温度与压力的联合作用，把表现文字或图形的炭粉固定在纸上。 由于激光能聚焦成很细的光点，因此激光印字机的分辨率较高，印刷质量相当好。,喷墨打印机,喷墨打印机也是一种非击打式印字设备，它已连续数年在市场上获得很高的销售憎长率。 它的优点有：经济实惠，打印效果好（300dpi），低噪音，使用低电压，不产生臭氧，有利于保护办公室环境等，特别是彩色喷墨打印机充分发挥了喷墨打印的最大优点，以其低廉的价格，缤纷绚丽的色彩，使彩色打印输出设备迅猛发展。据不完全统计，彩色输出设备中，彩色喷墨打印机已占市场的80之多。 由于各著名生产厂所掌握的喷墨专利技术各不相同，喷墨打印机可分为以下三类产品： （1）HP喷墨打印机是采用喷嘴后方加热设计，喷嘴管内的墨水经过加热，体积发生变化，从而产生推力，由喷嘴喷出。 （2）CANON喷墨打印机是采取气泡喷墨原理，在喷嘴管壁上的加热器加热产生气泡，气泡的膨胀使气泡前端的墨水挤出喷嘴。 （3）EPSON喷墨打印机采取压电式喷墨技术，薄膜压电振荡器产生高频振荡，激发墨水自喷嘴向外喷射。 以HP公司的喷墨打印机为例，它采用热感喷墨技术，墨水与打印头集成为体，这种喷头底部有50个细微的小孔，分成两列，每个孔的直径仅为头发丝直径的一半。墨水从这些微孔（喷嘴）中以每秒数千次的高频喷射，它具有300dpi的输出效果，对打印纸没有特殊要求，既可用一般的复印纸，也可以打印在透明胶片上。,微型打印机,微型打印机是指体积、形状较小，一行打印字符小于40个字符的小型打印机。由于设计精朽，功能实用，常用于工业自动控制、单片机以及便携式微机和商用收款机等领域。 TP P 16A的主要性能指标 （1）采用单片机控制，具有2KB控制程序和圣特罗尼克(Centronic)标准并行接口，便于与各种微机应用系统或智能化仪表联机使用。 （2）具有较丰富的打印命令，命令代码为单字节，格式简单。可产生全部标准ASCII代码字符，以及128个非标准字符和图符。有16个代码字符（6×7点阵）可由用户通过程序自行定义。并可通过命令打印出16个代码字库的点阵式样。 （3）每行字符的点行数（包括字符的行间距）可用命令更换，即字符行间距空点行在1256间任选。带有命令格式检错功能。当输入命令错误时，打印机立即打印出错误信息代码。带有开机自测试功能。自测试时，打印机打印出全部代码字符。 （4）打印系统：点阵式(每行96点)，字符构成为5×7点阵(或6×8)。 （5）打印速度：每点行平均100ms，每行字符(5×7点阵，行间距空3点行)约1秒。 （6）蓝色色带装于可拆卸式色带盒中，色带寿命约1×104行。打印纸为普通白纸。,TPP16A微型打印机接口信号,TP P 16A微型打印机与计算机应用系统通过机匣后部的20芯扁平电缆及接插件联接。 DB7DB0为数据传送线，单向，由计算机输入打印机。 为数据选通信号，输入。在此信号的上升沿时，数据线上的8位并行数据被打印机读入机内锁存。 BUSY为打印机“忙”状态信号，输出，高电平有效。当此信号有效时，表示打印机正忙于处理上个数据，此时，主计算机不得使用信号向打印机送入新的数据。 为打印机的应答信号，输出，低电平有效。当此信号有效时，表明打印机已取走数据线上的数据。 为“出错”信号，输出。当送入打印机的命令格式有错时，打印机立即打印出一行出错信息，以提示操作者注意。在打印机打印出错信息之前，该信号线上出现一个负脉冲，脉冲宽度30ms。,微型打印机的接口与编程(1),例：某微型打印机通过8255与8088CPU连接，逻辑电路如图7.3.4所示。试编程实现将从DATA开始的100个字节的ASCII码字符数据送打印机打印的程序。 由图可知，可编程接口芯片8255的端口地址，A口至控制口分别为80H83H。A口方式0输出，C口高半字节输出，C口低半字节输入，方式控制字设定为10001000B。,微型打印机的接口与编程(2),按题目要求，编程如下： START： MOV AL，88H OUT 83H，AL MOV AL，0FFH OUT 82H，AL MOV SI，OFFSET DATA MOV CX，100 X1： IN AL，82H TEST AL，01H JNZ X1 MOV AL，SI INC SI OUT 80H，AL MOV AL，00H OUT 82H，AL MOV AL，0FFH OUT 82H，AL LOOP X1 HLT DATA DB x1，x2，x3，x4，x100,7.4 绘图仪及其接口,绘图仪是输出高质量图形的设备。打印机虽然也能输出图形，但是质量、速度比不上绘图仪。目前，绘图仪已在机械绘图、印刷板电路图、建筑工业的平面图、结构图和立体图、纺织工业中的图案设计等许多方面得到广泛应用。 绘图仪的种类很多： 按图面尺寸分为三种：大、中、小型，其中，图面有效面积超过1200×1600mm2的为大型，小于450×600mm2的为小型，在这两者之间的为中型； 按驱动方式分为四种：步进电机、伺服电机、平面电机和直线电机。 按控制方式分为三种：开环、闭环、半闭环。 基本上可分为两类：滚筒式和平台式， 组成：驱动电机、机械传动部分、控制电路、绘图台笔架、插补器等。,滚筒式绘图仪,送纸机构由送纸电机和收纸电机、滚筒等组成。图纸在绘图过程中正向和反向移动。卷筒绘图纸分别绕在送纸和收纸电机带动的转轴上，中间经过带有链齿的滚筒，滚筒上齿的间距与卷筒绘图纸两边孔的孔距应一致。绘图过程中图纸位置的检测由电气反馈系统控制，以便及时发出信号控制送纸和收纸电机。 图7.4.1中，当X向步进电机通过传动机构驱动滚筒转动时，就带动图纸转动（可正、可反），即可在X方向运动。Y向步进电机驱动笔架，可在Y方向移动。Z方向控制抬笔和落笔。计算机送来的绘图信息通过控制装置驱动X、Y、Z方向的运动。滚筒式结构紧凑，占地面积小、绘图幅面大，但图纸要有链孔。,平台式绘图仪,平台式绘图仪工作原理见图7.4.2所示。绘图平台台面一般由硬质橡皮构成，其上有X和Y方向两组导轨。X方向导轨位于平台上，Y方向导轨位于横梁上，横粱可沿X导轨滑动，从而产生笔架的X方向运动。笔架可沿着Y方向导轨滑动。把这两个方向的运动组合起来，就能使绘图笔实现绘图所需要的运动。此外还有抬笔落笔机构。 机械传动部分：把X和Y方向步进电机的转动，以及抬落笔电磁铁的吸放，转换成绘图笔在X、Y、Z方向的运动，完成绘图动作。,7.5 CRT显示器及其接口,显示器：微型计算机的一种必不可少的输出设备，用户主要是通过键盘和显示器进行人机对话来实现计算机操作，没有显示器用户无法进行工作 显示器能将计算机的输出信息转换成各种直观的图形、图象和字符，程序、数据也能在屏幕上显示出来。 优点：速度快、无噪音、无机械磨损、直观形象、方便可靠等 显示器的种类很多，按使用的显示器件不同，主要分为两大类：一类是阴极射线管显示器，简称为CRT显示器；另一类是平板显示器，主要包括发光二极管显示器、液晶显示器和等离子体显示器等,计算机显示结构,计算机的输出显示包括显示适配器和显示器。 显示适配器：包括显示控制器(MC6845CRTC),字符发生器(ROM)，显示存储器(RAM)，定时器，并/串转换，彩色编码器等。 显示方式：字符显示方式、图形显示方式,显示器的分类,按输入信号分： 复合输入信号、数字彩色信号（16色）、模拟彩色信号（8 bit-32 bit) 按显像管分：单色显示器、彩色显示器 按显示原理分：阴极射线管显示器 CRT、液晶显示器 LCD、电致发光显示器EL 、等离子体显示器PDP 按显示卡分： MDA单色显示器 CGA彩色显示器，字符40X25、5X7、7X9，图形320X200 彩色16 EGA彩色显示器，字符80X25、8X14，图形640X350，彩色16 VGA彩色显示器，字符80X25、11X14，图形640X480，彩色256 SVGA彩色显示器，字符80X25，图形800X600、1024X760、1220X1024、1600X1200 多频显示器,显示器的工作原理,组成：视频放大驱动电路、行扫描电路、场扫描电路、高压电路、CRT显象管以及机内直流电源等六大部分， 在图7.5.2中，视频放大驱动电路将主机经显示卡送来的视频信号放大驱动后，送到CRT显象管的阴极，产生电子束轰击屏幕而出现光点。由显示卡送来的水平（行）同步信号与垂直（场）同步信号，分别经行扫描电路和场扫描电路，为CRT显象管的水平（行）偏转线圈和垂直（场）偏转线圈提供具有一定幅度和线性良好的锯齿波电流，产生垂直方向和水平方向的偏转磁场，控制电子束在水平或垂直方向偏转，形成扫描光栅。,光栅扫描,电子束首先出现在屏幕的左上角，再扫至右上角，这样在屏幕上就留下一条线。这条线就称为光栅线。 当电子束到达屏幕右边后，它又以极高的速度重新定位到屏幕左边，这样在第一条轨迹的下面又出现一条线，叫水平回扫。 从这点开始经水平扫描又在屏幕上产生了第二条显示线。这个扫描过程一直持续到水平扫描到达屏幕底部，此时一帧画面扫描完毕。 最后，电子束又以极高的速度回扫到屏幕左上角，称为垂直回扫。 扫描原理如图7.5.3所示。在水平回扫和垂直回扫的过程中，要对电子束进行抑制（消隐），使回扫线不在屏幕上显示出来。于是在屏幕上就出现了一条条水平的光栅扫描线。,正常显示字符“H”的波形,字符显示控制逻辑,10.8864MHz 1.5552M 16.2K 1.8K 50Hz,CRT显示字符的产生,CRT显示接口一般都有显示存储器VRAM，显示存贮器的内容和CRT显示画面是相互对应的。 首先，CPU把要在屏幕上显示的内容存入显示存贮器， 然后在CRT控制器的控制下，不断从显示存储器中读出已存入的信息， 再将该信息转换成所需的视频信号，送到CRT的阴极去控制电子束，以便在CRT上显示稳定的字符和图象。 字符缓冲器和属性存贮区是显示存储器的两个组成部分。 字符缓冲器中存放字符的ASCII码，属性存贮区存放对应字符的显示特征。来自系统总线的显示数据包括两个字节，一个字节是字符的ASCII码，一个字节是其属性码，表示闪烁、高亮度和反显等显示特征。这两个字节的数据分别对应送入字符缓冲器和属性存贮区。 字符是以点阵的形式显示在屏幕上的。为了把显示存储器VRAM中输出的一个字节的ASCII码变换成相应的点阵字符形式，通常使用字符发生器来进行变换。 字符发生器送出的点必须以串行方式、并以视频信号的形式送到CRT的阴极。通常，视频信号由四种信号组成，即：代表字符或图像的点、光标、水平同步信号和垂直同步信号。,单色显示器结构,H,V,CRT控制器（简称CRTC）是单色适配器的核心部件，典型CRT控制器有8275和MC6845。 MC6845 CRT控制器是可编程的画面显示控制芯片，可用作执行光栅扫描和存贮变换控制功能的显示器接口。 MC6845产生显示器扫描控制信号、显示缓冲区地址和字符发生器ROM地址。扫描控制信号包括垂直同步信号和水平信号。显示缓冲区地址由MC6845中的线性地址发生器产生。字符发生器地址由列控制逻辑产生。 MC6845是可编程接口芯片，其可编程内容包括指定每个字符的点阵和光栅数，每行字符数、光标的形式等。,CRT控制器,MC6845芯片内有19个寄存器，分别保存上述控制参数。MC6845的19个寄存器分为两类：1个地址寄存器和18个数据寄存器。 由于MC6845采用寄存器间接寻址方式，所以在访问18个数据寄存器之前，必须向地址寄存器输入其编号00H11H。,MC6845的内部结构,MC6845的寄存器,R0 总水平寄存器 (显示+回扫字符数) 64H-100 R1 水平显示寄存器(显示一行字符数) 50H-80 R2 水平同步位置寄存器 54H-54 R3 水平同步宽度寄存器 03H-3 R4 总垂直寄存器(显示+回扫行) 1CH-28 R5 总垂直校正寄存器(字符线 调节场频为50HZ) 1FH-31 R6 垂直显示寄存器(显示行) 1CH-28 R7 垂直同步位置寄存器(字符行) 1CH-28 R8 光栅扫描方式寄存器 02H-2 R9 最大扫描线地址寄存器(字符高度-横线) 11H R10-R11 光标寄存器 R10 光标起始寄存器 4FH D6-D5 00-显示光标不闪烁 01-不显示光标 10-光标闪烁 频率为垂直半帧速度的1/16 11-光标闪烁 频率为垂直半帧速度的1/32 D4-D3 光标起始线 R11 光标结束线(D4-D0) 11H R12-R13 起动地址寄存器(显示缓存起始地址) 0000H R14-R15 光标寄存器(光标在显示缓存中的地址) 0000H R16-R17 光笔寄存器 0000H,MC6845的接口信号,(1).面向CPU的接口信号 D0-D7 双向数据线 E 使能信号 /CS 片选信号 RS 寄存器选择信号 R/W 读/写信号 (2).CRT的控制信号 VS 垂直同步信号 HS 水平同步信号 DE 显示使能信号(CRTC向VRAM寻址) (3).刷新存储器/字符发生器的寻址信号 MA0-MA13 刷新存储器地址 RA0-RA4 光栅地址(扫描线) 单色适配器的地址分配 1.VRAM地址： 字符显示方式- B000:0 2.单色适配器的控制寄存器及口地址 3B4H-MC6845地址寄存器 3B5H-MC6845数据寄存器器 3B8H-CRT控制端口 3BAH-CRT状态端口,彩色显示器结构,根据三基色原理，任何彩色都是由三基色红，绿，蓝组成 数字彩色：显示适配器输出四种数字彩色信号： 红 R，绿 G，蓝 B和加亮 I，四种组合可以组成16种彩色。 摸拟彩色：显示适配器中有三路的D/A转换器，输出三路模拟彩色信号：红R，绿G，蓝B，可以组成256，65536以及2的32次方的彩色信号,字符显示： 1每个显示字符对应2个字节：ASCII码字节（偶地址），属性字节（奇地址）。 2VRAM容量：对于分辨率40×25，容量为40×25×22KB 图形显示： 1像素的描述：用二进制位的组合表示一个像素及其颜色。 2分辨率、像素模式、VRAM容量的关系,VRAM容量,键盘是微机系统上最基本的标准输入设备。用户通过键盘向计算机输入操作命令、程序或数据。尽管目前已有语音输入、手写板输入、图象扫描识别等多媒体输入方式，然而键盘的重要地位还不会被其他输入方式所取代。 键盘由一组排列整齐的按键（开关）组成，这些按键有数字键（09）、字母键（AZ）、运算键以及若干控制键、功能键。 按编码提供方式，常用的键盘有两种基本类型：编码键盘和非编码键盘。 编码键盘能够由硬件逻辑自动提供与被按键对应的ASCII码或其它编码。编码键盘中的某一键按下后，能够提供与该键相对应的编码信息。编码键盘的缺点是硬件设备随着键数的增加而增加。 非编码键盘仅仅简单地提供被按键行和列的矩阵，其它工作都靠程序实现，这样，非编码键盘就为系统软件在定义键盘的某些操作上提供了更大的灵活性。 目前已有一些专用芯片可以完成其中的一些工作。非编码键盘具有价格便宜、配置灵活的特点。,7.6 键盘及其接口,PC系列机都采用非编码键盘，其按键排列为矩阵式。键盘与主机箱分开，通过一根5芯的电缆与主机系统板相连。键盘内有一块Intel 8048单片微型计算机芯片，用来完成键盘扫描功能，并把采集到的键值（PC机中为扫描码）送入主机的键盘接口电路中去，经过接口电路的串并转换送到主机系统。 IBM公司早期推出83键键盘，随后推出84键设计标准，1986年推出101键键盘，Windows 95操作系统出现后，键盘上也多了三个Windows 95的功能按键，所以按键总数从“101Key”变成了“104 Key”。目前“104 Key”已经成为键盘的标准规格。 按照按键的开关结构，键盘可分为两类：有触点键盘和无触点键盘。 使用最广泛的有触点按键开关是机械式触点开关，其内部由弹簧、金属片组成，采用镀金触点，可靠性较好，手感好，价格比较便宜，但在不同程度上存在着开关容易损坏、易污染、易老化的缺点。 使用最广泛的无触点按键开关是电容式开关。电容式开关由两个平板组成平板电容器，键按下时，改变了两极板间的距离，从而改变了电容量，检测电路就是通过电容量的变化来识别键的闭合，进而输入按键信息。此种键盘结构简单，工作中只是电容极板的距离发生变化，并无触点接触，所以不存在接触不良的问题，可靠性高，寿命较长。,PC系列机键盘,1抖动 抖动是开关本身的一个最普遍的问题，它的产生是当机械开关的触点闭合时，在达到稳定之前需要短暂抖动或弹跳几下，即反复闭合，断开几次之后，才能达到可靠地闭合在一起。抖动也存在于开关断开时，其情形与开关闭合时相同。 根据所用键的不同质量，键的抖动时间可为1020ms。键的抖动会引起一次按键被读入多次。 解决键的抖动方法：硬件滤波、软件延迟。 硬件滤波是对每一个键加上RC滤波电路，或加上RS去抖电路。这种方法通常在键数少的情况下使用。 而键数较多时，则经常采用软件去抖动技术，这种方法的实质就是采用一个产生20ms左右延迟的子程序，以等待键的输出达到完全稳定后才去读取代码。 2串键 由于操作上的原因，在键盘上同时按下一个以上的键是可能的(组合键除外)。这种情况称为串键。检测出这种现象并防止产生错误编码是很重要的。 解决这个问题的三种主要技术是：两键同时按下保护技术，n键同时按下保护技术和n键连锁技术。,抖动与串键,按键的连接方式分为两类：独立式和矩阵式。 独立式按键是最简单的键盘结构，它是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每一键互相独立地各自接通一条输入I/O口线，每根I/O口线上的按键的工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。但每个按键必须占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口线浪费较大。故在按键数量不多时，常采用这种按键电路。,独立式键盘,为了减少键盘接口所占用I/O线的数目，在按键数较多时，通常都将按键排列成矩阵形式。 矩阵式键盘又叫行列式键盘，用I/O口线组成行、列结构。按键设置在行列的交点上。例如2×2的行列结构可构成4个键的键盘，4×4的行列结构可构成16个键的键盘。利用这种矩阵结构只需N+M条I/O口线，即可联接N×M个按键。 在这种矩阵键盘结构中，对按键的识别是对键盘扫描后，通过软件来完成的。 键盘扫描方式两种：传统的行扫描法，速度较快的线反转法。,矩阵键盘,行扫描法是步进扫描方式，每次向键盘的某一行发出扫描信号，同时通过检查列线的输出来确定闭合键的位置。,矩阵键盘的行扫描法,矩阵键盘的线反转法,整个键识别过程分两步进行:第一步，输出行信号。第二步，线反转。 线反转法的优点是只需一个非常简单的程序，并且不需要逐行扫描，因而速度比较快。缺点是需要一个专用的可编程I/O口作为键盘管理。,在微机应用系统中，键盘扫描只是CPU工作的内容之一。那么CPU在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘扫描，以保证既能及时响应键盘操作，又不过多占用CPU时间，这就要根据应用系统中CPU的忙、闲情况，选择好键盘的工作方式。 键盘的工作方式有三种：程序控制扫描方式，定时扫描方式和中断扫描方式。 1程序控制扫描方式。这种方式是利用CPU工作的空余时间，调用键盘扫描子程序，响应键盘的输入请求。 2定时扫描方式。这种方式是利用定时器产生定时中断(例如10ms)，CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时转入键功能处理程序。定时扫描方式在本质上是中断方式，但不是实时响应，而是定时响应。 3中断扫描方式。当应用系统工作时，并不经常需要键的输入，因此，无论键盘是工作于程控方式还是定时方式，CPU都经常处于空扫描状态。为了进一步提高CPU效率，可以采用中断扫描方式，当键盘上有键闭合时便产生中断请求，CPU响应中断，执行中断服务程序，对闭合键进行识别，并作相应的处理。,键盘工作方式,鼠标器：Mouse，外型轻巧，应用自如，性能好，价格低，操作简便，己成为计算机的主要外设之一 鼠标按照工作原理分类，可以分为“机械鼠标”和“光电鼠标”两类,7.7 鼠标器及其接口,机械鼠标是最常见的，也是我们用的最多的一种鼠标 工作原理：由底部的一颗塑胶球滚动而传动两个垂直与水平的圆轴，这两个轴的另一端则分别装置了一个光控转盘，转盘上有许多的细缝，当光控转盘转动时，光控开关就会因为光控转盘的细缝转动而传出一开一关的信号给鼠标的电路板，鼠标再将接收到的信号传给微机,机械鼠标,光电鼠标的外型与机械鼠标从外观上讲没有大的区分，但工作原理却就大不一样。它是以一个发光二极管和一个感光接收器所组成，由于感光接收器需要光源反射，因此，这种鼠标还需要一个特殊的鼠标垫（Mouse PAD）来达到反射光源的目的，这种鼠标垫的表层一般用金属薄膜加网状条纹制成,光电鼠标,BCD拨盘开关是一种手动开关输入装置。 一个BCD拨码盘可以用来表示十进制数的“0”、“1”“8”、“9”十个不同的数。 拨到这十个数字中的某一个数字时，拨盘的四位输出线就按对应十进制数的BCD值输出四位二进制数，对应为0000、0001、 1000、1001。其结构如图7.8.1所示，输入输出状态如表7.8.1所示。,7.8 BCD拨码盘及其接口,利用拨盘可为CPU输入数据，而且直接输入十进制数。所以在一些需设定或修改参数的控制台面板上，经常采用这种开关，操作者使用非常方便。 当输入N位十进制数时，就需N个BCD拨码盘，BCD拨码盘一般都通过接口电路与CPU连接。,BCD拨码盘的接口,扫描仪是除键盘和鼠标之外被广泛应用于计算机的输入设备，可将影像转换为计算机可以显示、编辑、储存和输出的数字格式。扫描仪的应用范围很广泛，例如将美术图形和照片扫描结合到文件中；将印刷文字扫描输入到文字处理软件中，避免再去重新打字；将传真文件扫描输入到数据库软件或文字处理软件中储存；以及在多媒体中加入影像。 扫描仪的工作原理：对原稿进行光学扫描，然后将光学图像传送到光电转换器中变为模拟信号，又将模拟信号变换成为数字信号，最后通过计算机接口送至计算机中。 扫描示意图如图7.9.2所示。,7.9 扫描仪及其接口,1将欲扫描的原稿正面朝下铺在扫描仪的玻璃板上。 2启动扫描仪驱动程序后，安装在扫描仪内部的可移动光源开始扫描原稿。为了均匀照亮稿件，扫描仪光源为长条形，并沿y方向扫过整个原稿。 3照射到原稿上的光线经反射后穿过一个很窄的缝隙，形成沿x方向的光带，又经过一组反光镜，由光学透镜聚焦并进入分光镜，经过棱镜和红绿蓝三色滤色镜得到的RGB三条彩色光带分别照到各自的CCD上，CCD将RGB光带转变为模拟电子信号，此信号又被A/D变换器转变为数字电子信号，扫描方式如图7.9.3所示。至此，反映原稿图像的光信号转变为计算机能够接受的二进制数字信号，最后通过串行或者并行等接口送至计算机。扫描仪每扫一行就得到原稿x方向一行的图像信息，随着沿y方向的移动，在计算机内部逐步形成原稿的全图。,扫描仪扫描图像的步骤,在扫描仪获取图像的过程中，有两个元件起到关键作用： CCD 和A/D变换器。 CCD：电荷耦合器件，利用微电子技术制成的表面光电器件，可将光信号转换成为电信号。CCD芯片上有许多光敏单元，它们可以将不同的光线转换成不同的电荷，从而形成对应原稿光图像的电荷图像。如果想增加图像的分辨率，就必须增加CCD上的光敏单元数量。实际上，CCD的性能决定了扫描仪的x方向的光学分辨率。 A/D变换器：将模拟信号变为数字信号。从CCD获取的电信号是对应于图像明暗的模拟信号，A/D变换器的工作是将模拟量数字化，如果扫描仪说明书上标明的灰度等级是10bit，则说明这个扫描仪能够将图像分成1024个灰度等级，如果标明色彩深度为30bit，则说明红、绿、蓝各个通道都有1024个等级。显然，该等级数越高，表现的彩色越丰富。,扫描仪的图像扫描基本流程,第7章 作业,1打印机分为哪几类？点阵打印机属于哪类？它由哪几部分组成？ 2LED显示器的工作原理是什么？何谓共阳极？何谓共阴极？ 3LED显示器接口有哪几种方式？ 4简述LED硬件译码显示的工作原理。 5简述LED软件译码动态显示接口设计中的要点。 6设计一个通过8255A芯片控制的一个两位LED的动态显示接口电路。 7设计一个通过8255A芯片控制的具有个、十、百、千位BCD拨码盘接口电路。 8为什么键盘输入时，需考虑去抖动问题？设计一个去抖动电路。 什么是行扫描法和线反转法？其实现过程有哪些区别？ 9CRT接口中显示存储器的内容和CRT显示画面是如何对应的？显示存储器的内容与字符发生器有什么关系？,请同学们按教材后的习题 及时复习,第7章 结束,吉林大学远程教育学院,