第七章 输入／输出设备

1、1第七章 输入输出设备 2输入输出设备nI/o设备的分类nI/o设备的工作特点 I/O设备的工作速度比主机要慢得多 I/O设备处于与CPU异步的工作状态(设置自身的独立时钟系统) 各种I/O设备的信息类型和结构均不相同 各种I/O设备的电气特性也不相同 nI/o设备与主机的联系 设备 地址线控制 、状态线数据 线主机控制逻辑电路I/O标准接口设备控制器外部设备图 设 备 与 主 机 连 接 的 框 图 原 理72 /OII/O3输入设备 n 键盘 键盘输入信息可分为三个步骤： (1) 查出按下的是哪个键； (2) 将该键翻译成能被主机接收的编码； (3) 将编码送给主机。 键盘有编码键盘和非编

2、码键盘两种。 编码键盘采用硬件线路来实现键盘编码 编码键盘的原理，如图7-3所示。 4主机环形计数器时钟RO M接口换挡控制消振电路列译码器与锁定电路88 矩阵键盘行译码器图 编码键盘的原理框图73 1.若键盘未按下，扫描将随计数器的循环计数反复地进行。2.若扫描到已按下的键，锁定电路产生一个脉冲3.该脉冲关闭时钟信号通往计数器的门电路，使计数器停止工作。 这时计数器的值即是按下键的位置码，并作为ROM的低位输入地址 4.换挡控制输出ROM的高位地址，可从ROM相应单元读出所按键的ASC码。 保证在按键时间内稳定地将键盘编码送往主机。 5 非编码键盘利用简单的硬件和专用软件识别按键的位置，提供

3、位置码，再由处理器执行查表程序，将位置码转换成ASC码。 6条码扫描器 1条码：由一组宽度和反射率（黑白）不同的平行相邻的“条”和“空”按照预先规定的编码规则组合起来，用以表示一组数据的符号。 a01a元素字符位空条空条高条宽（ ）条码符号基本术语示意图a（ ）条码符号结构b静区起始字符 数据字符 检验字符 终止字符静区0123a起始字符数据字符检验字符终止字符（起始位）（信息段）（校验位）（终止位）a（ ） 条码符号图示c 图 条码符号74 静区静区72条码阅读器(1) 笔式扫描器 (2) CCD扫描器 (3) 激光扫描器 8输出设备 n打印机一、打印机的分类n按工作方式:串行打印机、行式打

4、印机和页式打印机 n按印字原理:击打式打印机与非击打式打印机 n按印字机构:活字(固定字模)式打印机和点阵式打印机 1.按打印颜色:单色打印机和彩色打印机 9输出设备 二、点阵式打印机 1. 打印控制系统 RAMROM控制程序ROM字库接口1接口2针数据形成点路打印头驱动电路打印电磁铁接口电路面板开关主机面板显示输纸控制字车控制微处理器图 打印控制系统原理图75 专用 RAM为字符存储器，存放主机送来的打印信息 ,其容量可存放一行打印数据 ROM字库存放各个ASC的点阵码 10ROM容量的计算：对于一个字符的点阵码为57西文打印机每个字符的点阵码占5个字节又因为ASC码可打印字符为96个，因此

5、，ROM字库的容量至少为965=480B。对于汉字打印机，若每个汉字的点阵码为2424，需占用72B，一级汉字共有3755个，则ROM字库的容量至少为：375572=270360(264KB)。3*8112. 打印过程(1) ASC码字符打印过程 R A MR O M 控 制 程 序R O M 字 库接 口 1接 口 2针 数 据 形 成 点 路打 印 头 驱 动 电 路打 印 电 磁 铁接 口 电 路面 板 开 关主 机面板显示输纸控制字车控制微处理器图打 印 控 制 系 统 原 理 图75 1)在微处理器的控制下，打印机接收主机发来的7位ASC编码2)将它存放到RAM中。3)根据该ASC码

6、，就可以从ROM字库中找出对应的点阵码4)将此点阵码按列的先后次序一列一列地送至针数据形成电路，经功率放大，驱动打印头动作，就可以印出对应的字符。12ASC码在字库中寻找点阵码的公式为： 字符的列点阵码地址高位=(ASC码-20H) 字符的列点阵码地址低位=列计数值某字模的点阵为57，即列计数器为3位，则：字符“A”(ASC码为41H)，41H-20H=21H，其在字符发生器中的地址为：010 0001 000010 0001 100，即：108H10CH。列计数值13(2) 汉字打印过程 打印汉字的过程与ASC字符打印类似 14三、激光打印机 1. 激光打印机原理清洁刮刀充电辊激光器感光鼓打

7、印纸定影辊转印辊磁辊粉仓图 激光打印机原理76 15处理阶段：计算机输出二进制字符编码信息 由接口控制器送到字形发生器，形成字符点阵的脉冲信息； 成像阶段：字符点阵的脉冲信息经过频率合成和功率放大后加到声光器件上，使射入的激光束衍射出字符的调制光束，并射入棱柱形多面转镜， 然后广角聚焦镜将光束聚焦成所要求的光点尺寸，使聚焦落在感光鼓表面上，在感光鼓表面形成静电潜像； 然后经过磁刷显影，使潜像变成可见的碳粉像； 转印阶段：由于转印电极的电晕电场的作用，碳粉像转印到纸张上，再由预热板和热滚定影，将碳粉像熔凝在纸张上即可形成打印的字符和图形。16四、喷墨打印机 喷墨打印机的原理及机械结构与一般点阵打

8、击式打印机相似，主要不同之处在于打印头的原理。它将撞击针头改为喷墨孔。连续式喷墨：通过电场控制墨水的运动方向，使墨水落在纸面上需要的位置间断式喷墨：可分为气泡式和多层压电式两种。 气泡式喷头通过电加热，使墨水在蒸气的作用下从喷头喷射到纸上。 压电式则靠电致伸缩作用使墨水喷出，喷头的外侧装有一块压电体，当一电脉冲加到压电体时，由于电致伸缩作用，使喷头容积变小，从而将墨水喷出。 17显示器 一、显示器分类：阴极射线管（CRT）显示器液晶显示器（LCD）：在电场的作用下，条状液晶分子的排列会发生变化，从而影响它的光学特性。 （需要另外的光源）等离子显示器（PD）：在两块平板玻璃之间，将每个显示单元分

9、隔成一个个密封的方格，充入混合气体和荧光粉并用电极连接。当电极之间放电时，气体发射的紫外线激发三原色荧光粉发光，从而形成显示图像。 二、显示器的技术指标 1像素：光点，所以又称为像点 2分辨率：一幅画面由多少像素构成 水平线上点数*垂直线上点数 3点距：屏幕上两个相邻的同色荧光点之间的距离 18显示器 4刷新、刷新存储器、刷新存储器带宽 把一帧图像(所有像素)存储于刷新存储器 刷新存储器容量=分辨率*每个像素所需的位数 刷新存储器带宽=刷新存储器容量*刷新速率5视频带宽： 扫描完整个屏幕所构成的一幅图像称为帧， 帧的显示（刷新）速率称为帧频(画面刷新次数) 行/场视频=行/列分辨率帧频。视频也

10、就是点脉冲的频率。 行频：电子束每秒在屏幕上水平扫描次数 列频：电子束每秒在屏幕上垂直扫描次数 视频带宽指每秒钟电子枪扫描过的总像素数 =水平分辨率垂直分辨率帧频 以MHz为单位，越大，显示控制能力越强，显示效果愈佳。196.灰度级与颜色数： 明暗变化的数量称为灰度级。 在彩色显示器中能显示的颜色种类称为颜色数。 当色深为24位（3字节）时，此时可以显示出224种颜色。7.随机扫描、光栅扫描 随机扫描：随机扫描：是控制电子束在CRT屏幕上随机地运动，从而产生图形和字符。电子束只在需要做图的地方扫描，而不必扫描全屏幕。驱动系统较复杂，价格较贵。 光栅扫描：光栅扫描：是电视中采用的扫描方法。在电视

11、中图像充满整个画面，因此要求电子束扫过整个屏幕。光栅扫描是从上至下顺序扫描，采用逐行扫描和隔行扫描两种方式。 20三.字符显示： 字符是由m mn n点阵点阵组成的，点阵存于由ROM构成的字符发生器中。在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出某个字符的点阵，按照点阵中0和1代码不同控制扫描电子束的开或关，从而在屏幕上显示出字符。 字符窗口字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包括字符显示点阵和字符间隔。 21例：80*25行=2000个字符的显示器中，字符窗口为2000个。单色字符方式下，字符窗口为9*14，字符为7*9点阵。字符间隔间隔79FERA3-RA0(0000- )2

12、2 对应于每个字符窗口，所需显示字符的ASCII代码被存放在视频存储器VRAM（此时可兼做刷新存储器）中。 字符发生器ROM的高位地址来自VRAM的ASCII代码，低位地址来自光栅地址计数器的输出RA3RA0，它具体指向这个字形点阵中的某个字节。例：“A”的ASCII代码为41H，则其点阵存于 41 0000至41 1101在显示过程中，按照VRAM中的ASCII码和光栅地址计数器访问ROM，依次取出字形点阵，就可以完成一个字符的输出。23字符显示器的原理：控制ROM中每行9个点依次输出对点时钟9分频，控制移位寄存器的加载，当一个字符的9点输出完，输出同行的下一个字符对一行的显示进行控制，送出

13、当前要显示的这一行的VRAM地址。每行有效显示80个字符。当光栅从一行结束回到另一行开始，屏幕上不显示，称为水平回归消隐期（占18个字符时钟）。产生水平同步信号输出到显示器，同时水平消隐信号控制移位寄存器不加载。24字符显示器的原理：光栅地址计数器对字符窗口的高度进行控制，字高9，行间隔5。后5行进行行间消隐。垂直地址计数器控制一屏25行字符显示。光栅从屏幕底部回到第一行的时间（需要一行的时间）称为垂直回归消隐。25四.图形显示五、IBM PC系列机的显示系统1. 显示标准(1) MDA (Monochrome Display Adapter，MDA)(2) CGA (Color Graphi

14、cs Adapter，CGA)(3) EGA (Enhanced Graphies Adapter，EGA)(4) VGA (Video Graphics Array，VGA)26汉字处理设备 n汉字的编码与输入 汉字输入码：数字编码（国标区位码、电报码 ）、拼音编码和字形编码（五笔字形编码 ）。 n汉字的存储 汉字的存储有两个方面的含义，一是汉字机内码的存储，二是字形码的存储。1. 汉字字形（模）码的存储 用点阵表示的汉字字形代码，它是汉字的输出形式。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同。简易型汉字为1616点阵，提高型汉字2424点阵，3232点阵，甚至更高。 点阵是以字节为单位存储，

15、所占存储空间也很大，因此字模点阵只能用来构成“字库”，而不能用于机内存储。 当显示输出时才检索字库，输出字模点阵，得到字形。 270 0 .8 00 0 .8 02 0 .8 01 0 .8 01 1 .F E0 5 .0 20 9 .4 40 A .4 81 0 .4 01 0 .4 06 0 .A 02 0 .A 02 1 .1 02 1 .0 82 2 .0 40 C .0 30781 5051 01 5图汉 字 字 形 点 阵 及 编 码71 4 2. 汉字机内码的存储 汉字的机内码是汉字信息在存储交换和检索等过程中使用的机内代码，通常用两个字节表示，简称内码。 在汉字操作系统CCDOS中将国家标准局GB2312-80中规定的汉字国标码的每个字节的最高位置1，作为汉字的机内码。以汉字“大”为例，国标码为3473H，机内码为B4F3H。 当使用编辑程序（如word）输入汉字