微机外部设备

1、微型计算机系统的三个层次微型计算机系统的三个层次微处理器微处理器存储器存储器I/OI/O接口接口总线总线 硬件系统硬件系统软件系统软件系统微微 型型计算机计算机系系 统统微微 型型计算机计算机( (主机主机) )外外 设设运算器运算器(ALU)(ALU)寄存器寄存器控制器控制器键盘、鼠标键盘、鼠标显示器显示器软驱、硬盘、光驱软驱、硬盘、光驱 打印机、扫描仪打印机、扫描仪系统软件系统软件应用软件应用软件下列哪些属于计算机硬件？1.显示器 2.键盘3.游戏 4.游戏光盘5.电话机 6.遥控器7.QQ 8.计算机课本2 2 微型计算机的外部设备微型计算机的外部设备 60年代初，计算机主机与外围设备的

2、价格比是年代初，计算机主机与外围设备的价格比是3:1，70年代计年代计算机主机和外围设备的价格比是算机主机和外围设备的价格比是1:1，到了，到了80年代，计算机主机与年代，计算机主机与外围设备的价格比己为外围设备的价格比己为1:31:10；这种情况表明：一方面在计算机；这种情况表明：一方面在计算机的发展中，外围设备的发展占有重要地位；另一方面也说明外围设的发展中，外围设备的发展占有重要地位；另一方面也说明外围设备的性能备的性能/价格比与主机的性能价格比与主机的性能/价格比还不相适应。然而尽管如此，价格比还不相适应。然而尽管如此，外围设备还是得到了较快发展。外围设备还是得到了较快发展。 在指标上

3、，外围设备不断采用新技术，向低成本、小体积、高速、在指标上，外围设备不断采用新技术，向低成本、小体积、高速、大容量、低功耗等方面发展。在结构上，由初级的串行输入输出大容量、低功耗等方面发展。在结构上，由初级的串行输入输出方式发展到用通道连接的多种外设并行操作方式。在种类上，由简方式发展到用通道连接的多种外设并行操作方式。在种类上，由简单的输入输出装置，发展到多种输人输出装置、随机存取大容单的输入输出装置，发展到多种输人输出装置、随机存取大容量外存以及多种终端设备。在性能上，则表现为信号、交换速度大量外存以及多种终端设备。在性能上，则表现为信号、交换速度大大提高，输入输出形式不仅有数字形式，还有

4、直观的图形和声音大提高，输入输出形式不仅有数字形式，还有直观的图形和声音等形式等形式。2.1 计算机外部设备概述计算机外部设备概述 微型计算机的外部设备可包括微型计算机的外部设备可包括输入输出设备输入输出设备、外存设备外存设备、通信设备通信设备、过程控制设备过程控制设备等种类。下图等种类。下图 列出了这些外部设备的分类以及各类中常用的设列出了这些外部设备的分类以及各类中常用的设备名称。备名称。vv2.5 传感器和执行机构传感器和执行机构2.1 输入设备n1. 键盘（Keyboard） n2. 鼠标（Mouse） 键盘分布鼠标v 鼠标 全称：显示系统纵横位置指示器，因形似老鼠而得名“鼠标”（港台

5、作滑鼠）。“鼠标”的标准称呼应该是“鼠标器”，英文名“Mouse”。 n3. 扫描仪（Scanner）n4. 触摸屏（Touch Screen）n5. 条形码阅读器（Barcode Reader，BCR）n6. 数码相机（Digital Camera） n7.摄像头和存储卡2.2 2.2 外存储器外存储器 存储器（存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。

6、它根据控制器指定的位置行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。存入和取出信息。 按照与按照与CPU的接近程度，存储器分为内存储器与的接近程度，存储器分为内存储器与外存储器，简称内存与外存。内存储器又常称为主存外存储器，简称内存与外存。内存储器又常称为主存储器（简称主存），属于主机的组成部分；储器（简称主存），属于主机的组成部分；外存储器外存储器又常称为辅助存储器（简称辅存），又常称为辅助存储器（简称辅存），属于外部设备。属于外部设备。CPU不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与CPU或或I/O设备进行数据传输，必须通过内存进行

7、。设备进行数据传输，必须通过内存进行。 存储器的分类存储器的分类1按存储介质分按存储介质分 半导体存储器：半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。用半导体器件组成的存储器。半导体存储器中最小的存储单位是一个双稳态半半导体存储器中最小的存储单位是一个双稳态半导体电路或一个导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。一个存储器。 一个存储器包含许多存储单元，每一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元

8、可存放一个字节。个存储单元可存放一个字节。 磁表面存储器：磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。用磁性材料做成的存储器。 2按存储方式分按存储方式分 随机存储器：随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。且存取时间和存储单元的物理位置无关。 顺序存储器：顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间和存只能按某种顺序来存取，存取时间和存储单元的物理位置有关。储单元的物理位置有关。 3按存储器的读写功能分按存储器的读写功能分 只读存储器只读存储器(ROM)：存储的内容是固定不变的，只能存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入

9、的半导体存储器。读出而不能写入的半导体存储器。 随机读写存储器随机读写存储器(RAM)：既能读出又能写入的半导体：既能读出又能写入的半导体存储器。存储器。 4按信息的可保存性分按信息的可保存性分 非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。 永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。 5按在计算机系统中的作用分按在计算机系统中的作用分 根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储

10、器、控制存储器等。器等。 为了解决对存储器要求容量大、速度快、成本低为了解决对存储器要求容量大、速度快、成本低三者之间的矛盾，目前通常采用多级存储器体系结构，三者之间的矛盾，目前通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。下面即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。下面介绍几种介绍几种常用外存储器常用外存储器。 2 22 2 光驱存储器光驱存储器 目前光驱可分为目前光驱可分为CD-ROM驱动器、驱动器、DVD光驱光驱（DVD-ROM）、康宝（）、康宝（COMBO）和刻录机等。）和刻录机等。它们具有容量大、速度快、兼容性强、盘片成本它们具有容量大、速度快、兼容性强、盘

11、片成本低、保存时间长等特点，图低、保存时间长等特点，图5-1和图和图5-2分别为分别为CD-ROM驱动器和驱动器和DVD光驱。光驱。2 22 25 5光盘光盘 光盘是计算机程序和数据保存和交换的重要存储设备光盘是计算机程序和数据保存和交换的重要存储设备之一，常见的光盘有之一，常见的光盘有CD-R、CD-RW和和DVD-R和和DVD-R/W等。等。1 1CDCD光盘光盘 CD光盘格式和光盘标准很多，应用目的各不相同，光盘格式和光盘标准很多，应用目的各不相同，下面对下面对CD-R和和CD-RW做一个简单介绍。做一个简单介绍。 CD-R，英文全称为，英文全称为compact diskrecordab

12、le，是，是一次性写入光盘。一次性写入光盘。CD-R盘片使用有机染料作为记录层的盘片使用有机染料作为记录层的主要材料。主要材料。CD-RW，英文全称为，英文全称为Cd ReWritable，是一种可，是一种可以重复写入以重复写入(可擦写可擦写)的光盘。的光盘。CD光盘结构光盘结构 2DVD光盘光盘 DVD，是英文，是英文Digital VideoDisc 与与 Digital Versatile Disc的缩写，即数字视频光盘或数字多用的缩写，即数字视频光盘或数字多用途的光盘。可以满足人们对大存储容量、高性能的存途的光盘。可以满足人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。储媒体的需求。DVD光

13、盘不仅已在音光盘不仅已在音/视频领域内得到视频领域内得到了广泛应用。了广泛应用。 从表面上看，从表面上看，DVD光盘和光盘和CD光盘很相似，其直光盘很相似，其直径为径为120mm，厚度为，厚度为1.2mm。但实质上两者之间有。但实质上两者之间有本质的差别。本质的差别。DVD由二个厚度各为由二个厚度各为0.6mm的基质层粘的基质层粘贴而成，采用多面多层的技术，贴而成，采用多面多层的技术，DVD利用聚焦更集中利用聚焦更集中的红光激光提高了每单位面积的储存密度，因此其储的红光激光提高了每单位面积的储存密度，因此其储存空间非常大。存空间非常大。CD与与DV凹坑比较凹坑比较2 22 26 6 刻录机刻录

14、机 CD刻录机所用盘片的容量一般为刻录机所用盘片的容量一般为650700MB，盘片上面记载资料的方式与一般盘片上面记载资料的方式与一般CD光盘片是一样的，光盘片是一样的，也是利用激光束的反射来读取资料，所以也是利用激光束的反射来读取资料，所以CD刻录机刻录机具有具有CD ROM驱动器的功能。驱动器的功能。 DVD刻录机能充分满足人们对于大量数据存储的刻录机能充分满足人们对于大量数据存储的需求，需求，DVD刻录机不仅可以刻录刻录机不仅可以刻录DVD光盘，还可以光盘，还可以刻录普通的刻录普通的CD-R/RW盘片，同时盘片，同时DVD刻录机本身还刻录机本身还具备具备CD ROM驱动器及驱动器及DVD

15、 ROM驱动器的功能。驱动器的功能。SONY刻录机刻录机2 23 32 2硬盘的结构硬盘的结构1 1硬盘的外部结构硬盘的外部结构 硬盘的结构如图所示。硬盘的结构如图所示。 （1）电源接口：电源接口与主机电源相连，为硬盘工作提供电）电源接口：电源接口与主机电源相连，为硬盘工作提供电源。源。 （2）数据接口：数据接口是硬盘数据和主板控制器间进行信息）数据接口：数据接口是硬盘数据和主板控制器间进行信息交换的纽带，通过专用的硬盘电缆把硬盘连接到主板上。交换的纽带，通过专用的硬盘电缆把硬盘连接到主板上。 （3）控制电路：控制电路板包括主轴调速电路、磁头驱动与服）控制电路：控制电路板包括主轴调速电路、磁头

16、驱动与服务定位电路、读写电路、控制与接口电路。电路板上还有一块单片务定位电路、读写电路、控制与接口电路。电路板上还有一块单片机芯片（机芯片（ROM），其固化的软件可以进行硬盘的初始化，执行加），其固化的软件可以进行硬盘的初始化，执行加电和启动主轴电机，加电初始寻道、定位以及故障检测等。在电路电和启动主轴电机，加电初始寻道、定位以及故障检测等。在电路板上还装有高速缓存芯片，通常为板上还装有高速缓存芯片，通常为8MB或更大。或更大。硬盘外部结构硬盘外部结构 图图5-12 硬盘内部结构硬盘内部结构 2 24 U4 U盘盘 所谓所谓“USB闪存盘闪存盘”（以下简称（以下简称“U盘盘”）是基于）是基于U

17、SB接口、以闪存芯片为存储介质的无需驱动器的新接口、以闪存芯片为存储介质的无需驱动器的新一代存储设备。一代存储设备。U盘是采用盘是采用Flash芯片，芯片，Flash芯片可电芯片可电擦写，在通电以后可改变状态，不通电就固定状态。所擦写，在通电以后可改变状态，不通电就固定状态。所以断电以后资料能够保存。以断电以后资料能够保存。 U盘的出现是移动存储技术领域的一大突破，其体盘的出现是移动存储技术领域的一大突破，其体积小巧，特别适合随身携带，可以随时随地、轻松交换积小巧，特别适合随身携带，可以随时随地、轻松交换资料数据，是理想的移动办公及数据存储交换产品。资料数据，是理想的移动办公及数据存储交换产品

18、。 U盘采用盘采用USB接口标准，读写速度较快。从稳定性接口标准，读写速度较快。从稳定性上讲，上讲，U盘没有机械读写装置，避免了移动硬盘时容易盘没有机械读写装置，避免了移动硬盘时容易碰伤、跌落等原因造成的损坏。可在任何带有碰伤、跌落等原因造成的损坏。可在任何带有USB接接口的电脑中使用。口的电脑中使用。2 26 MP36 MP3、 MP4MP4播放器播放器 MP3、MP4并不是播放器的名称，而是一种数据并不是播放器的名称，而是一种数据存储的格式（数据压缩存储格式）。其实是把用音频存储的格式（数据压缩存储格式）。其实是把用音频按按MP3格式压缩和把视频按格式压缩和把视频按MP4格式压缩的数据存格

19、式压缩的数据存储在半导体存储器上。储在半导体存储器上。 由于由于MP3、MP4在播放过程中的信号流程完全没在播放过程中的信号流程完全没有涉及机械的运动，所以不会像有涉及机械的运动，所以不会像CD、MD、VCD这这类音频、视频播放设备那样会因为光头受到外界震动类音频、视频播放设备那样会因为光头受到外界震动而发生跳音现象，更不会像磁带那样要有传动机械而而发生跳音现象，更不会像磁带那样要有传动机械而出现绞带现象。所以一般来说只要储存卡没有问题，出现绞带现象。所以一般来说只要储存卡没有问题，在正常情况下在正常情况下MP3、MP4在播放器在播放时绝不会在播放器在播放时绝不会出现跳音等现象。出现跳音等现象

20、。n1. MP3 随身听n2. 移动数字电视n3. 数码摄像机（Digital Video Camera, DV）n4. 音箱（Speaker）输出设备显示器v主动发光器件：主动发光器件：CRTCRT、LEDLED、VFDVFDvCRTCRT显示器显示器v被动发光器件：被动发光器件：LCDLCDvLCDLCD显示器显示器CRT LCDLEDn2.4 打印机（Printer）(1)点阵针击打印机（Dot-matrix Printer） (2) 激光打印机（Laser Printer）(3)喷墨打印机（Ink-jet Printer）输出设备(4) 多功能事务机（Multifunction Pri

21、nter）输出设备2.5 2.5 传感器和执行机构传感器和执行机构v 输入电路输入电路v 输入电路是把传感器输入的各种信号进行放大、滤波、整形、变换等一系列的输入电路是把传感器输入的各种信号进行放大、滤波、整形、变换等一系列的处理，转换为计算机可以识别的标准信号。一般分为模拟信号输入电路和数字处理，转换为计算机可以识别的标准信号。一般分为模拟信号输入电路和数字信号输入电路。信号输入电路。v (1)模拟信号输入电路模拟信号输入电路v 模拟信号输入电路是单片机将控制对象的各种被测参数，水温、空气流量、气模拟信号输入电路是单片机将控制对象的各种被测参数，水温、空气流量、气温等都通过传感器变成模拟电信

22、号，然后经过温等都通过传感器变成模拟电信号，然后经过A/ D转换器变成数字量进入转换器变成数字量进入ECU的电路。的电路。v (2)数字信号输入电路数字信号输入电路v 数字量输入装置多是产生离散信号，通常这些信号代表两种状态，如开和关、数字量输入装置多是产生离散信号，通常这些信号代表两种状态，如开和关、限内与限外、高电平与低电平等。例如限内与限外、高电平与低电平等。例如发动机曲轴转速数字传感器发动机曲轴转速数字传感器就是其中一就是其中一种，它可以产生和曲轴转角速度成正比频率脉冲信号。在防滑制动中的种，它可以产生和曲轴转角速度成正比频率脉冲信号。在防滑制动中的轮胎转轮胎转速传感器速传感器也是一种

23、数字传感器，把数字传感器产生的信号经过预处理成也是一种数字传感器，把数字传感器产生的信号经过预处理成ECU要要求的标准脉冲后，进入求的标准脉冲后，进入ECU控制的计数器，通过测频或测周期的算法求出相应控制的计数器，通过测频或测周期的算法求出相应的转速值。的转速值。上止点的脉冲信号发生器上止点的脉冲信号发生器在曲轴转到上止点之前的某个位置时，产在曲轴转到上止点之前的某个位置时，产生一个窄脉冲，作为点火喷油基准信号，以上装置都是数字输入装置。生一个窄脉冲，作为点火喷油基准信号，以上装置都是数字输入装置。输出电路输出电路v 输出电路输出电路是把计算机发出的控制指令信号，经过放大、变换等处理转是把计算

24、机发出的控制指令信号，经过放大、变换等处理转换成可以驱动各执行器工作的电信号。一般分为模拟信号输出电路和换成可以驱动各执行器工作的电信号。一般分为模拟信号输出电路和数字信号输出电路。数字信号输出电路。v （1）模拟信号输出电路）模拟信号输出电路v 模拟量输出装置多是模拟量输出装置多是执行机构执行机构，例如控制空燃比用的油门开度的控制，例如控制空燃比用的油门开度的控制器，就是把器，就是把ECU送来的数字信号通过步进电机变成机械转动量送来的数字信号通过步进电机变成机械转动量(模拟量模拟量)。v (2)数字信号输出电路数字信号输出电路v 数字量输出装置是数字量输出装置是汽车自动控制的输出机构汽车自动

25、控制的输出机构的一种，例如的一种，例如电子喷油器电子喷油器的电磁线圈、点火系的点火线圈等都是数字量输出装置。喷油的自动的电磁线圈、点火系的点火线圈等都是数字量输出装置。喷油的自动控制主要解决两个问题控制主要解决两个问题:一是喷油量的多少，主要是由一是喷油量的多少，主要是由ECU给喷油器电给喷油器电磁线圈脉冲的宽度来决定的。二是在什么时间开始喷油，由发动机曲磁线圈脉冲的宽度来决定的。二是在什么时间开始喷油，由发动机曲轴转角大小轴转角大小(由上止点到开始喷油的转角大小由上止点到开始喷油的转角大小)来决定。当然，来决定。当然，ECU输出输出要通过接口、光电隔离及功率放大后才能控制执行机构。要通过接口

26、、光电隔离及功率放大后才能控制执行机构。v 单片机系统中有多种输入传感器，这些传感器将汽车上的单片机系统中有多种输入传感器，这些传感器将汽车上的信息传递给汽车单片机，这些信息的传递形式有模拟信号信息传递给汽车单片机，这些信息的传递形式有模拟信号和数字信号两种。和数字信号两种。v 模拟信号一般要转换为数字信号后才能传递给汽车单片机模拟信号一般要转换为数字信号后才能传递给汽车单片机(控制器控制器)，而数字信号只要稍加电平变换就可以直接被单，而数字信号只要稍加电平变换就可以直接被单片机片机(控制器控制器)接收。接收。v 进气温度传感器进气温度传感器位于进气歧管内可以感知进气温度的地方。位于进气歧管内

27、可以感知进气温度的地方。这个传感器中有一个负温度系数热敏电阻，当空气冷时，这个传感器中有一个负温度系数热敏电阻，当空气冷时，电电阻元件的电阻值增加阻元件的电阻值增加;反之，电阻元件的电阻值减小。当进气温度传感器变冷时，反之，电阻元件的电阻值减小。当进气温度传感器变冷时，它向汽车单片机送出一个幅值较大的模拟电压信号，汽它向汽车单片机送出一个幅值较大的模拟电压信号，汽车单片机系统的车单片机系统的A/D转换器再把这个信号转换成数字信转换器再把这个信号转换成数字信号，见图号，见图1。v控制器收到进气温度传感器信号后立即访问控制器收到进气温度传感器信号后立即访问ROM中的查中的查询表，查询表列出了每一空气温度对应的空气密度。当询表，查询表列出了每一空气温度对应的空气密度。当进气温度传感器电压信号很高时，查询表会指出空气密进气温度传感器电压信号很高时，查询表会指出空气密度很大。这个信息传给微控制器，控制器通过输出驱动度很大。这个信息传给微控制器，控制器通过输出驱动器控制燃油。喷油器向发动机提供准确数量的燃油，见器控制燃油。喷油器向发动机提供准确数量的燃油，见图图2。 1 .1. 3输出驱动器和执行器输出驱动器和执行器v