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1、,微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù),中國(guó)水利水電出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)第二版,第,11,章,人機(jī)接口技術(shù),11.1,鍵盤及其接口,技術(shù),11.2,鼠標(biāo)及其接口技術(shù),11.3,顯示器及其接口技術(shù),11.4,打印機(jī)及其接口技術(shù),11.5,外存儲(chǔ)器及其接口,11.6,掃描儀,習(xí)題與,思考,學(xué)習(xí)目標(biāo),11.1,鍵盤及其接口技術(shù),11.1.1 鍵盤的根本工作原理,11.1.2 鍵盤的分類,11.1.3 非編碼鍵盤的按鍵識(shí)別方法,11.1.4 PC機(jī)鍵盤,11.1.5 PC機(jī)

2、鍵盤接口技術(shù),11.1.1 鍵盤的根本工作原理,按照結(jié)構(gòu)形式，鍵盤有線性和矩陣兩種結(jié)構(gòu),。,PA0,PA1,+5,V,+5,V,（,a,）線性結(jié)構(gòu),+5,V,PA0,PA1,PA2,PA3,0,行,1,行,2,行,3,行,0,列,1,列,2,列,3,列,PA4 PA5 PA6 PA7,b 矩陣結(jié)構(gòu),對(duì)于矩陣鍵盤有幾個(gè)主要問題需要解決：,1,識(shí)別按,鍵,。,2,消除鍵抖,動(dòng),。,3,防止串,鍵,。,11.1.2,鍵盤的分類,1,編碼鍵,盤,2,非編碼鍵盤,這類鍵盤帶有相應(yīng)的硬件電路，由專用控制器對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，能夠自動(dòng)檢測(cè)并提,供按鍵掃,描,碼。,編,碼鍵盤還有去抖動(dòng)和防串鍵等保護(hù)裝,置,，這類

3、,鍵,盤的硬件電路復(fù)雜，價(jià)格較貴，但是鍵盤響應(yīng)速度快，鍵盤接口簡(jiǎn)單，使用方便。,這種鍵盤只提供鍵盤的行列矩陣，而按鍵的識(shí)別、掃描碼確實(shí)定由軟件完成。去除抖動(dòng)也由軟件來(lái)解決。這種鍵盤的響應(yīng)速度不如編碼鍵盤快，但是可靠性高，擴(kuò)充和更改方便、靈活。,11.1.3,非編碼鍵盤的按鍵識(shí)別方法,1,行,掃描法,2,行,反轉(zhuǎn)法,11.1.4 PC,機(jī)鍵盤,PC機(jī)一般采用非編碼鍵盤。這種鍵盤與主機(jī)分開，通過(guò)一根電纜與主機(jī)系統(tǒng)板上的鍵盤接口相連，這根電纜專用于串行傳輸鍵盤掃描碼。,PC機(jī)鍵盤上的按鍵數(shù)目從最早的83鍵逐步開展到后來(lái)的101、102、104、108等鍵。鍵盤內(nèi)部主要有16行8列的鍵盤矩陣和一個(gè)用作

4、鍵盤控制器的芯片Intel 8048。,Intel 8048負(fù)責(zé)完成鍵盤矩陣掃描、消除抖動(dòng)、生成按鍵掃描碼等功能，并對(duì)掃描碼進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，然后將串行掃描碼及時(shí)鐘送往主機(jī)。,11.1.5 PC,機(jī)鍵盤接口技術(shù),（,a,）,AT,接,口,（,b,）,PS/2,接口,（,c,）,USB,接口,AT接口為標(biāo)準(zhǔn)5針圓形接口，用于早期的AT系統(tǒng)板上。,PS/2接口為具有6針的圓形接口，當(dāng)今許多PC機(jī)的系統(tǒng)板仍支持PS/2接口。,USB接口是當(dāng)今微機(jī)上廣泛使用的鍵盤接口。,實(shí)際應(yīng)用中，利用“藍(lán)牙等無(wú)線技術(shù)連接到計(jì)算機(jī)的無(wú)線鍵盤也較多見。,1,鍵盤接口類型,11.1.5 PC,機(jī)鍵盤接口技術(shù),2,PC,機(jī)鍵

5、盤中斷,主機(jī)通過(guò)中斷類型號(hào)為09H號(hào)的硬件中斷和16H號(hào)軟件中斷與鍵盤發(fā)生聯(lián)系。,當(dāng)鍵盤上按下或釋放個(gè)鍵時(shí)產(chǎn)生個(gè)掃描碼，掃描碼被串行送往主機(jī)的鍵盤接口，鍵盤接口負(fù)責(zé)串/并轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的掃描碼存入8255A的A口中。,假設(shè)鍵盤中斷允許，就通過(guò)8259A的IR1引腳向CPU產(chǎn)生09H號(hào)中斷，使CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行BIOS的鍵盤中斷處理程序，該處理程序負(fù)責(zé)讀取8255A的A口，并把讀來(lái)的掃描碼轉(zhuǎn)換為ASCII碼或擴(kuò)展碼。,INT 16H用于檢查是否有按鍵輸入，并能從鍵盤緩沖區(qū)取出鍵值，當(dāng)CPU需要得到鍵盤輸入信息時(shí)就調(diào)用BIOS的INT 16H程序，用戶也可以使用DOS功能調(diào)用INT 21H獲得所需要

6、的鍵盤信息。,11.1.5 PC,機(jī)鍵盤接口技術(shù),3,鍵盤緩沖區(qū),鍵盤與CPU通信時(shí)，要借助鍵盤緩沖區(qū)傳遞鍵值，鍵盤緩沖區(qū)是一個(gè)“先進(jìn)先出循環(huán)隊(duì)列，進(jìn)隊(duì)列由09H號(hào)中斷處理程序完成，出隊(duì)列那么由16H號(hào)程序完成。鍵盤緩沖區(qū)的主要作用，一是接收鍵盤的實(shí)時(shí)輸入，二是滿足隨機(jī)應(yīng)用的需要，此外鍵盤緩沖區(qū)也可以滿足操作員快速鍵入的需要。,11.1.5 PC,機(jī)鍵盤接口技術(shù),4,PC,機(jī)鍵盤接口電路,主要由負(fù)責(zé)鍵盤接口全部工作的Intel 8042組成。,Intel 8042芯片內(nèi)有1個(gè)8位的CPU、2KB的ROM、128B的RAM和2個(gè)8位的I/O端口。ROM中存放鍵盤管理程序，RAM那么作為數(shù)據(jù)緩存器

7、使用。,鍵盤,矩陣,鍵盤,控制器,8048,掃描碼,時(shí)鐘,備用,+5V,GND,鍵盤接口,IR1,掃描碼,8259A,INTR,CPU,系統(tǒng)板,鍵盤,ASCII,RAM,鍵盤,緩沖區(qū),Intel,8042,11.2,鼠標(biāo)及其接口技術(shù),11.2.1,鼠標(biāo)的分類及工作原理,11.2.2,鼠標(biāo)的主要性能指標(biāo),11.2.3,鼠標(biāo)與主機(jī)的,接口,11.2.1,鼠標(biāo)的分類及工作原理,1,機(jī),械鼠標(biāo),機(jī),械,鼠,標(biāo)的移動(dòng)使得軌跡球與桌面磨擦產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)兩個(gè)輥柱轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致譯碼輪依次產(chǎn)生二進(jìn)制信號(hào)串（譯碼輪上的金屬導(dǎo)電片與電刷的接通,/,斷,開對(duì),應(yīng)二進(jìn)制,1/0,），經(jīng)鼠標(biāo)內(nèi)部的專用芯片解析并產(chǎn),生,X,

8、和,Y,坐標(biāo)位,移量，被串行輸入主機(jī)后，最終經(jīng)過(guò)鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序的處理和轉(zhuǎn)換，控制屏幕上鼠標(biāo)指針的移動(dòng),。,機(jī),械鼠標(biāo),的構(gòu),造簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，成本低廉，,但定,位精度低，靈敏度差，而且易損,耗,。,X,方向,輸出,X,譯碼輪,軌跡球,Y,譯碼輪,Y,方向,輸出,X,輥柱,Y,輥柱,機(jī)械鼠標(biāo)工作原理圖,光機(jī)鼠標(biāo)的底部仍有軌跡球并連接著X、Y輥柱，但不再有譯碼輪，而是2個(gè)帶有柵縫的光柵碼盤，并增加了發(fā)光二極管和感光芯片。二極管發(fā)射的光透過(guò)光柵碼盤上的柵縫可以直接照射在感光芯片組成的檢測(cè)頭上，感光芯片便會(huì)產(chǎn)生信號(hào)1，假設(shè)未感光那么定義為信號(hào)0。,鼠標(biāo)在桌面上移動(dòng)時(shí)，軌跡球會(huì)帶動(dòng)X、Y輥軸的兩只光柵碼盤

9、轉(zhuǎn)動(dòng)，最后由感光芯片產(chǎn)生二進(jìn)制信號(hào)串，并被送入專門的控制芯片內(nèi)運(yùn)算生成對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位移量，最終確定鼠標(biāo)指針在屏幕上的位置。,光機(jī)鼠標(biāo)在精度、可靠性、反響靈敏度方面都大大超過(guò)機(jī)械鼠標(biāo)，曾經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。,2,光機(jī)鼠標(biāo)器,11.2.1,鼠標(biāo)的分類及工作原理,在鼠標(biāo)底部的微型光學(xué)定位系統(tǒng)中，高亮度發(fā)光二極管向外發(fā)射光束，照亮鼠標(biāo)底部的物體外表，反射回來(lái)的光線經(jīng)過(guò)一組光學(xué)透鏡，傳輸?shù)焦飧袘?yīng)器件內(nèi)成像，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，其移動(dòng)軌跡便會(huì)被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。光電鼠標(biāo)內(nèi)部的專用圖像分析芯片對(duì)攝取的一系列圖像進(jìn)行分析處理，通過(guò)這些圖像上特征點(diǎn)位置的變化，判斷出鼠標(biāo)的移動(dòng)距離和方向，最后完成屏幕上鼠標(biāo)指針的

10、定位。,光電鼠標(biāo)定位精度高、可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)，應(yīng)用廣泛。,3,光電鼠,標(biāo)器,11.2.1,鼠標(biāo)的分類及工作原理,激光鼠標(biāo)是一種特殊的光電鼠標(biāo)，它把普通LED光換成激光鐳射，所以具有更高的分辨率和精準(zhǔn)度，可以應(yīng)用在更多的外表環(huán)境。,11.2.2,鼠標(biāo)的主要性能指標(biāo),1,分辨率,2,刷新率,指鼠標(biāo)在桌面上每移動(dòng)英寸，鼠標(biāo)指針在屏幕上移動(dòng)的像素點(diǎn)數(shù)，以dpi像素/英寸表示。dpi越高，說(shuō)明屏幕上鼠標(biāo)指針定位的精度越高、速度越快。另有一種標(biāo)準(zhǔn)cpi采樣次數(shù)英寸能夠反映出鼠標(biāo)的精度。分辨率高的鼠標(biāo)更適合在高分辨率的屏幕上使用。,也稱采樣頻率，指鼠標(biāo)每秒鐘采集和處理的圖像數(shù)量，一般以fps幀/秒表示。fp

11、s越高，意味著快速移動(dòng)鼠標(biāo)時(shí)屏幕上鼠標(biāo)指針的定位更加精準(zhǔn)、及時(shí)。,11.2.3,鼠標(biāo)與主機(jī)的接口,（,a,）,串行通信接口,（,b,）,PS/2,接口,（,c,）,USB,接口,串行通信接口。即COM接口，是一種9針D型接口，鼠標(biāo)采用9針D型插頭與系統(tǒng)板上的鼠標(biāo)接口相連，目前這種鼠標(biāo)接口已淡出市場(chǎng)。,PS/2接口。為6針圓形接口，這6針中只有其中的4針用于傳輸數(shù)據(jù)、時(shí)鐘、供電和接地，其余2針未用。當(dāng)今許多PC機(jī)系統(tǒng)板仍支持PS/2接口。,USB接口。目前鼠標(biāo)產(chǎn)品多采用USB接口。,實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)線鼠標(biāo)也比較多見。,11.3,顯示器,及其,接口技術(shù),11.3.1,顯示器的,分類,11.3.2,顯

12、示器的工作原理,11.3.3,顯示器的主要,性能指標(biāo),11.3.4,顯卡的工作原理,11.3.1,顯示器的分類,1陰極射線管CRT顯示器,2液晶LCD顯示器,其,成,像原理與早期家用電視機(jī)的成像原理大致相同，曾經(jīng)是廣泛應(yīng)用的顯示器之一,，但目,前,已被,LCD,顯示器替代。,成像原理是利用液晶的物理特性，通電時(shí)液晶排列有序，易于光線通過(guò)，不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過(guò)，光線通過(guò)與否的組合就形成了顯示在屏幕上的圖像。,LCD,顯示器,已,成為便攜式、臺(tái)式電腦的必備組件。,3二極管LED顯示屏,一種通過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、視頻等信息的顯示屏幕。,LED,顯示屏

13、廣泛應(yīng)用,于,一些大型,公共,場(chǎng)所。,11.3.2,顯示器的工作原理,1,CRT,顯示器的結(jié)構(gòu)及工作原理,2,LCD,顯示器的顯示原理,11.3.2,顯示器的工作原理,3,LED,顯示屏的結(jié)構(gòu)及工作原理,11.3.2,顯示器的工作原理,11.3.3,顯示器的主要性能指標(biāo),1響應(yīng)時(shí)間,2分辨率,3點(diǎn)距,4可視角度,5比照度,6色彩度,7屏幕尺寸,響應(yīng)時(shí)間反映了液晶顯示器各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反響的速度，即像素由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的速度。,響應(yīng)時(shí)間越短越好，如果響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，顯示動(dòng)態(tài)畫面時(shí)就會(huì)有尾影拖曳的感覺。,指屏幕上水平方向和垂直方向可顯示的像素?cái)?shù)目，其中每個(gè)像素點(diǎn)都能被計(jì)算機(jī)單獨(dú)訪問。常見的分辨率

14、有,1280,1024,、,1366,768,、,1920,1080,等。分辨率越高，圖像越清晰。,指屏幕上相鄰兩個(gè)像素之間的距離,。,點(diǎn),距越小，像素密度就越大，顯示畫面也就越細(xì)膩。,指用戶從不同方向清晰地觀察屏幕上所有內(nèi)容的角度。例如，假設(shè)可視角為左右80，那么表示站在與屏幕法線成80角的位置時(shí)仍可清晰地看見屏幕圖像。,可視角度越大，那么觀看的角度越好，液晶顯示器就更具有適用性。,屏幕畫面的明亮程度稱為亮度，比照度是指屏幕上像素點(diǎn)最亮與最暗時(shí)亮度的比值。,在最大可視角時(shí)所測(cè)得的比照度越大越好，較高的比照度意味著相對(duì)較高的亮度和呈現(xiàn)顏色的艷麗程度。,指屏幕上最多可顯示的顏色總數(shù)。對(duì)于屏幕上每

15、個(gè)像素，256種顏色需要二進(jìn)制8位表示，因此256色圖形稱作8位圖。,每個(gè)獨(dú)立的像素色彩由紅、綠、藍(lán)種根本色控制，因此稱為24位彩色圖。,液晶顯示器一般都支持24位真彩色。,指液晶顯示器屏幕對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位為英寸，如14、15、19、23、27英寸等液晶顯示器比較多見。,液晶顯示器的屏幕比例多為16:9和16:10。屏幕尺寸越大，顯示器的可視面積就越大。,11.3.4,顯卡的工作原理,顯,卡是,主機(jī)與顯示器之間連接的橋梁，多以獨(dú),立插,件板形式插接于系統(tǒng)板的,I/O,擴(kuò)展槽上，通過(guò)系統(tǒng)總線接收,CPU,送來(lái)的圖形數(shù)據(jù)，對(duì)圖形函數(shù)進(jìn)行加速，轉(zhuǎn)換成顯示器可以接受的格式,，,并送往顯示器，,在,顯

16、示器端形,成,圖像,。,顯,卡主,要,組成：,顯,示芯,片、顯存、,RAMDAC,、,BIOS,、顯,卡接,口,屏,顯過(guò)程：,CPU,顯示芯片顯存,RAMDAC,顯示,器,VGA,接口,DVI-D,接口,HDMI,接口,DisplayPort,接口,是將,顯示芯片、顯存及其相關(guān)電路做在一塊獨(dú)立插件板,上,，需占用系統(tǒng)板的,I/O擴(kuò)展槽,。,獨(dú)立顯卡單獨(dú)安,裝顯,存,，,技,術(shù)和性,能優(yōu),于集成顯,卡,，,適于,對(duì)顯卡要求較高,的繪,圖、視頻編輯等場(chǎng)合。,是將圖形核心與處理核心整合在同一塊基板上，構(gòu)成一顆完整的微處理,器,，,提,升了處理效能并大幅降低芯片組整體功,耗,、,尺寸,。,核芯顯卡具有耗低功和高性能的優(yōu)點(diǎn)。,是,將顯示芯片、顯存及其相關(guān)電路集成在系統(tǒng)板,上的,元件,。,其,功,耗低，但顯存容,量小,，顯示效果和處理性能較弱,，目,前已淡出市場(chǎng)。,11.3.4,顯卡的工作原理,顯,卡,分類,1,集成顯卡,2,獨(dú)立顯卡,3,核心顯卡,11.4,打印機(jī)及其接口技術(shù),11.4.1,打印機(jī)的分類及工作原理,11.4.2,打印機(jī)的主要性能指標(biāo),11.4.3,打印機(jī)與主機(jī)的,接口,11.4.