,微型計算機原理與接口技術,中國水利水電出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,微型計算機原理與接口技術第二版,第,11,章,人機接口技術,11.1,鍵盤及其接口,技術,11.2,鼠標及其接口技術,11.3,顯示器及其接口技術,11.4,打印機及其接口技術,11.5,外存儲器及其接口,11.6,掃描儀,習題與,思考,學習目標,11.1,鍵盤及其接口技術,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別方法,11.1.4 PC機鍵盤,11.1.5 PC機鍵盤接口技術,11.1.1 鍵盤的根本工作原理,按照結構形式，鍵盤有線性和矩陣兩種結構,。,PA0,PA1,+5,V,+5,V,（,a,）線性結構,+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 矩陣結構,對于矩陣鍵盤有幾個主要問題需要解決：,1,識別按,鍵,。,2,消除鍵抖,動,。,3,防止串,鍵,。,11.1.2,鍵盤的分類,1,編碼鍵,盤,2,非編碼鍵盤,這類鍵盤帶有相應的硬件電路，由專用控制器對鍵盤進行掃描，能夠自動檢測并提,供按鍵掃,描,碼。,編,碼鍵盤還有去抖動和防串鍵等保護裝,置,，這類,鍵,盤的硬件電路復雜，價格較貴，但是鍵盤響應速度快，鍵盤接口簡單，使用方便。,這種鍵盤只提供鍵盤的行列矩陣，而按鍵的識別、掃描碼確實定由軟件完成。去除抖動也由軟件來解決。這種鍵盤的響應速度不如編碼鍵盤快，但是可靠性高，擴充和更改方便、靈活。,11.1.3,非編碼鍵盤的按鍵識別方法,1,行,掃描法,2,行,反轉法,11.1.4 PC,機鍵盤,PC機一般采用非編碼鍵盤。這種鍵盤與主機分開，通過一根電纜與主機系統(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機鍵盤上的按鍵數目從最早的83鍵逐步開展到后來的101、102、104、108等鍵。鍵盤內部主要有16行8列的鍵盤矩陣和一個用作鍵盤控制器的芯片Intel 8048。,Intel 8048負責完成鍵盤矩陣掃描、消除抖動、生成按鍵掃描碼等功能，并對掃描碼進行并/串轉換，然后將串行掃描碼及時鐘送往主機。,11.1.5 PC,機鍵盤接口技術,（,a,）,AT,接,口,（,b,）,PS/2,接口,（,c,）,USB,接口,AT接口為標準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，當今許多PC機的系統(tǒng)板仍支持PS/2接口。,USB接口是當今微機上廣泛使用的鍵盤接口。,實際應用中，利用“藍牙等無線技術連接到計算機的無線鍵盤也較多見。,1,鍵盤接口類型,11.1.5 PC,機鍵盤接口技術,2,PC,機鍵盤中斷,主機通過中斷類型號為09H號的硬件中斷和16H號軟件中斷與鍵盤發(fā)生聯系。,當鍵盤上按下或釋放個鍵時產生個掃描碼，掃描碼被串行送往主機的鍵盤接口，鍵盤接口負責串/并轉換，并將轉換后的掃描碼存入8255A的A口中。,假設鍵盤中斷允許，就通過8259A的IR1引腳向CPU產生09H號中斷，使CPU轉去執(zhí)行BIOS的鍵盤中斷處理程序，該處理程序負責讀取8255A的A口，并把讀來的掃描碼轉換為ASCII碼或擴展碼。,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CPU需要得到鍵盤輸入信息時就調用BIOS的INT 16H程序，用戶也可以使用DOS功能調用INT 21H獲得所需要的鍵盤信息。,11.1.5 PC,機鍵盤接口技術,3,鍵盤緩沖區(qū),鍵盤與CPU通信時，要借助鍵盤緩沖區(qū)傳遞鍵值，鍵盤緩沖區(qū)是一個“先進先出循環(huán)隊列，進隊列由09H號中斷處理程序完成，出隊列那么由16H號程序完成。鍵盤緩沖區(qū)的主要作用，一是接收鍵盤的實時輸入，二是滿足隨機應用的需要，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,機鍵盤接口技術,4,PC,機鍵盤接口電路,主要由負責鍵盤接口全部工作的Intel 8042組成。,Intel 8042芯片內有1個8位的CPU、2KB的ROM、128B的RAM和2個8位的I/O端口。ROM中存放鍵盤管理程序，RAM那么作為數據緩存器使用。,鍵盤,矩陣,鍵盤,控制器,8048,掃描碼,時鐘,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,鼠標及其接口技術,11.2.1,鼠標的分類及工作原理,11.2.2,鼠標的主要性能指標,11.2.3,鼠標與主機的,接口,11.2.1,鼠標的分類及工作原理,1,機,械鼠標,機,械,鼠,標的移動使得軌跡球與桌面磨擦產生旋轉，并帶動兩個輥柱轉動，導致譯碼輪依次產生二進制信號串（譯碼輪上的金屬導電片與電刷的接通,/,斷,開對,應二進制,1/0,），經鼠標內部的專用芯片解析并產,生,X,和,Y,坐標位,移量，被串行輸入主機后，最終經過鼠標驅動程序的處理和轉換，控制屏幕上鼠標指針的移動,。,機,械鼠標,的構,造簡單，易于維護，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,機械鼠標工作原理圖,光機鼠標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)射的光透過光柵碼盤上的柵縫可以直接照射在感光芯片組成的檢測頭上，感光芯片便會產生信號1，假設未感光那么定義為信號0。,鼠標在桌面上移動時，軌跡球會帶動X、Y輥軸的兩只光柵碼盤轉動，最后由感光芯片產生二進制信號串，并被送入專門的控制芯片內運算生成對應的坐標位移量，最終確定鼠標指針在屏幕上的位置。,光機鼠標在精度、可靠性、反響靈敏度方面都大大超過機械鼠標，曾經得到廣泛應用。,2,光機鼠標器,11.2.1,鼠標的分類及工作原理,在鼠標底部的微型光學定位系統(tǒng)中，高亮度發(fā)光二極管向外發(fā)射光束，照亮鼠標底部的物體外表，反射回來的光線經過一組光學透鏡，傳輸到光感應器件內成像，當鼠標移動時，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像。光電鼠標內部的專用圖像分析芯片對攝取的一系列圖像進行分析處理，通過這些圖像上特征點位置的變化，判斷出鼠標的移動距離和方向，最后完成屏幕上鼠標指針的定位。,光電鼠標定位精度高、可靠性強、壽命長，應用廣泛。,3,光電鼠,標器,11.2.1,鼠標的分類及工作原理,激光鼠標是一種特殊的光電鼠標，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度，可以應用在更多的外表環(huán)境。,11.2.2,鼠標的主要性能指標,1,分辨率,2,刷新率,指鼠標在桌面上每移動英寸，鼠標指針在屏幕上移動的像素點數，以dpi像素/英寸表示。dpi越高，說明屏幕上鼠標指針定位的精度越高、速度越快。另有一種標準cpi采樣次數英寸能夠反映出鼠標的精度。分辨率高的鼠標更適合在高分辨率的屏幕上使用。,也稱采樣頻率，指鼠標每秒鐘采集和處理的圖像數量，一般以fps幀/秒表示。fps越高，意味著快速移動鼠標時屏幕上鼠標指針的定位更加精準、及時。,11.2.3,鼠標與主機的接口,（,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，鼠標采用9針D型插頭與系統(tǒng)板上的鼠標接口相連，目前這種鼠標接口已淡出市場。,PS/2接口。為6針圓形接口，這6針中只有其中的4針用于傳輸數據、時鐘、供電和接地，其余2針未用。當今許多PC機系統(tǒng)板仍支持PS/2接口。,USB接口。目前鼠標產品多采用USB接口。,實際應用中，無線鼠標也比較多見。,11.3,顯示器,及其,接口技術,11.3.1,顯示器的,分類,11.3.2,顯示器的工作原理,11.3.3,顯示器的主要,性能指標,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的成像原理大致相同，曾經是廣泛應用的顯示器之一,，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，通電時液晶排列有序，易于光線通過，不通電時排列混亂，阻止光線通過，光線通過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、臺式電腦的必備組件。,3二極管LED顯示屏,一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式顯示文字、圖形、圖像、動畫、視頻等信息的顯示屏幕。,LED,顯示屏廣泛應用,于,一些大型,公共,場所。,11.3.2,顯示器的工作原理,1,CRT,顯示器的結構及工作原理,2,LCD,顯示器的顯示原理,11.3.2,顯示器的工作原理,3,LED,顯示屏的結構及工作原理,11.3.2,顯示器的工作原理,11.3.3,顯示器的主要性能指標,1響應時間,2分辨率,3點距,4可視角度,5比照度,6色彩度,7屏幕尺寸,響應時間反映了液晶顯示器各像素點對輸入信號反響的速度，即像素由暗轉亮或由亮轉暗的速度。,響應時間越短越好，如果響應時間太長，顯示動態(tài)畫面時就會有尾影拖曳的感覺。,指屏幕上水平方向和垂直方向可顯示的像素數目，其中每個像素點都能被計算機單獨訪問。常見的分辨率有,1280,1024,、,1366,768,、,1920,1080,等。分辨率越高，圖像越清晰。,指屏幕上相鄰兩個像素之間的距離,。,點,距越小，像素密度就越大，顯示畫面也就越細膩。,指用戶從不同方向清晰地觀察屏幕上所有內容的角度。例如，假設可視角為左右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最亮與最暗時亮度的比值。,在最大可視角時所測得的比照度越大越好，較高的比照度意味著相對較高的亮度和呈現顏色的艷麗程度。,指屏幕上最多可顯示的顏色總數。對于屏幕上每個像素，256種顏色需要二進制8位表示，因此256色圖形稱作8位圖。,每個獨立的像素色彩由紅、綠、藍種根本色控制，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角線的長度，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,主機與顯示器之間連接的橋梁，多以獨,立插,件板形式插接于系統(tǒng)板的,I/O,擴展槽上，通過系統(tǒng)總線接收,CPU,送來的圖形數據，對圖形函數進行加速，轉換成顯示器可以接受的格式,，,并送往顯示器，,在,顯示器端形,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、顯存及其相關電路做在一塊獨立插件板,上,，需占用系統(tǒng)板的,I/O擴展槽,。,獨立顯卡單獨安,裝顯,存,，,技,術和性,能優(yōu),于集成顯,卡,，,適于,對顯卡要求較高,的繪,圖、視頻編輯等場合。,是將圖形核心與處理核心整合在同一塊基板上，構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。,是,將顯示芯片、顯存及其相關電路集成在系統(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。,11.3.4,顯卡的工作原理,顯,卡,分類,1,集成顯卡,2,獨立顯卡,3,核心顯卡,11.4,打印機及其接口技術,11.4.1,打印機的分類及工作原理,11.4.2,打印機的主要性能指標,11.4.3,打印機與主機的,接口,11.4.