第四讲输入设备和输出设备

第四讲输入设备和输出设备第一页，共三十六页，2022年，8月28日外部设备输入/输出设备外存储器脱机输入/输出设备主要完成人机交互是电子、机械、光学、化学等多学科的交叉Anyway,Anywhere,Anytime,Anyone第二页，共三十六页，2022年，8月28日外部设备功能完成数据的输入（和/或）输出信号转换数据采样与接口进行连接接口信号，电平标准等与主机进行通信通过总线进行速度和方式第三页，共三十六页，2022年，8月28日输入设备键盘鼠标扫描仪第四页，共三十六页，2022年，8月28日键盘功能要求能完成字符的输入设计要求完成功能稳定可靠第五页，共三十六页，2022年，8月28日键盘的运行原理

计算机的键盘，用于向主机内敲入字符、功能键、汉字等符号，通过逐次敲击键盘上不同的键来完成。被敲击的键将以一个特定的编码被表示并被存入计算机主机。故键盘的运行原理，是把敲击的键在键盘上的位置对应为一个编码。…...并行接口并行接口+5V10K0列1列m列0行1行n行键盘键..。....。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。第六页，共三十六页，2022年，8月28日键盘的运行原理把每个键在键盘上的位置对应为一个编码。具体实现：是用行列扫描的方法，即把每个键分配在一个m列*n行矩阵的一个交叉点上，通过并行接口向n行依次送出仅有一行为零、其余各行均为一的值，再用并行接口读入m列上的取值。当该值不为FFH（全1码）时，表明有键按下，若该值仅含一位零，表明取值为0的行、列的交叉点的键被按下，用一个对照表即可得到相应键的编码。尚需解决如下的一些问题：键的抖动、多键同时按下、由哪个部件完成这些操作过程。第七页，共三十六页，2022年，8月28日并行接口并行接口+5V10K0列1列m-1列0行1行n-1行键盘键.....。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。…...011A键110

1...

并行接口送来10…1的n位数值到二极管的负极，并行接口接收键盘线路m列送出的m位数据。当A键按下去后，5V电源送出经电阻、A键、二极管到0信号处的电流，从而在第2列产生0电平（红线所示），其他各列都给出高电平（黑线所示），故并行接口接收到的是110…1这样的m位数据110...。1101...二极管第八页，共三十六页，2022年，8月28日POS机键盘功能要求抗污染和腐蚀设计实现第九页，共三十六页，2022年，8月28日键盘接口采用串行口或者并行口中断方式总线USB慢速总线第十页，共三十六页，2022年，8月28日鼠标鼠标的产生图形界面的出现，需要鼠标来进行拖动等操作鼠标功能根据鼠标的移动，在屏幕上移动位置选中某个对象第十一页，共三十六页，2022年，8月28日机械鼠标如何获得X和Y方向的位移量？通过鼠标球的滚动机械鼠标原理底部有1个圆球，连接有两个滑动变阻器圆球在移动时，带动变阻器，使X和Y方向电流产生变化计算机主机由此计算出X和Y方向的位移，并将它在屏幕上进行相应的移动鼠标命令由鼠标表面的按键决定第十二页，共三十六页，2022年，8月28日光电鼠标光学式鼠标发光二极管取代小球，特制鼠标垫配合，垫上有小格根据感应的格数来计算位移量光电式鼠标不用专门的鼠标垫在鼠标球上开裂缝计数器统计光脉冲数第十三页，共三十六页，2022年，8月28日与主机通信接口串口USB总线慢速总线USB协议定时，向主机发送3个字节，X、Y和当前按键状态。主机根据这3个字节的内容，将屏幕上的箭头移动到规定位置，并响应按键命令。第十四页，共三十六页，2022年，8月28日扫描仪被扫描对象放置在平板上，由底部光源照射。通过电荷耦合装置，当检测到光照射时，电荷耦合装置被充电。收集这些信息，并将其转换为数字表示，可得到点阵信息，传送给主机。彩色扫描，可通过不同光源进行扫描。第十五页，共三十六页，2022年，8月28日实时输入设备语音图形第十六页，共三十六页，2022年，8月28日智能输入设备语音识别手写体识别印刷体识别第十七页，共三十六页，2022年，8月28日输出设备概述点阵式输出设备（视觉）以点阵的组合来表示不同的形状提供每个点的存储输出属性点阵输出设备将点按属性规定的颜色和灰度输出听觉音乐、语音合成触觉可穿戴计算机嗅觉第十八页，共三十六页，2022年，8月28日点阵输出设备显示器CRTLCDPDP打印机针式打印机激光打印机喷墨打印机第十九页，共三十六页，2022年，8月28日阴极射线管(CRT)显示器成像原理通过电子束撞击荧光板上的荧光粉，发光产生亮点组成电子枪、显示屏和偏转控制装置第二十页，共三十六页，2022年，8月28日灯丝阴极聚焦极石墨层荧光屏显示屏阳极帽偏转线圈栅极阳极电子枪电子束阴极射线管（CRT）的构成和工作原理第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日CRT的几个概念光栅扫描和随机扫描电子束从左到右，从上到下扫描整个屏幕只扫描需要显示的点刷新和帧存储器为了得到稳定的图象，需要重复扫描整个屏幕为了重复扫描，需要存储图象信息。分辨率和灰度级像素个数亮暗差别图形和图像线条的有无表示自然景物、照片等第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日字符显示的一般原理移位寄存器SL字符发生器(ROM)加载控制水平消隐行间消隐垂直消隐水平同步电路垂直同步电路点振荡器点计数器水平地址计数器光栅地址计数器垂直地址计数器定时控制电路垂直同步信号水平同步信号字符时钟ＡＳＣＩＩ代码ＣＰＵ控制OSCVRAM19180+1819+5125+1视频信号RA3

-RA0第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日字形的产生过程0000

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001001000101011011110111001110H28H44H82H82HFEH82H82H00H字符发生器(ROM)ASCII字符代码84RA3-RA0(a)“A”的点阵表示(b)字符发生器的结构(来自VRAM)(来自光栅地址计数器输出)RA3-RA0D7D0D7D0ASCII代码(41H)指向这个字形第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日CRT图形显示器大的VRAM存储点阵属性分辨率：1024*768，真彩色，1024*768*3Byte=2.3MB高速总线50场/秒，带宽为2.3*50MB/s=112.5MB/s需要连接PCI总线专用接口分辨率更高的图形设备将采用专用接口第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日液晶显示器显示原理利用液晶的光学特性平板后面设置光源通过液晶改变透射光的偏振性（从水平到垂直）电场控制特点平板显示，不需要高压电，移动方便无辐射价格较高第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日液晶显示器第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日等离子显示器成像原理利用惰性气体在一定电压作用下产生气体放电的特性产生紫外线，紫外线激发荧光粉发光在玻璃板之间隔开成象素，每个象素点内有惰性气体和三色荧光粉，用电极控制特点易于实现大画面显示全色显示，色纯度与CRT相当视角达160度寿命长功耗大、成本高、对比度差。第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日针式打印机打印原理用钢针或钨铼合金针撞击色带，将色带的颜色印到打印纸上，完成一个点的输出完成全部点阵后输出完毕组成打印头与字车、输纸机构、色带机构及控制器打印控制器包括字符缓冲存储器、字符发生器、时序控制电路和接口电路四部分打印过程字车将打印头横向移动到打印起始位置，取出输出对象点阵的第一列，驱动打印针撞击色带字车移动一小格，输出下一列，直到本行输出完毕回车输纸机构进纸输出下一行第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日针式打印机构造打印纸导轨打印针永磁铁

铁芯衔铁

线圈色带色带保护片滚筒第三十页，共三十六页，2022年，8月28日螺管式电磁铁打印针电磁铁线圈衔铁壳帽外壳导轨弹簧第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日激光打印机输出原理利用激光束照射硒鼓，使之放电，不再吸附墨粉来产生打印的形状结构见下图输出过程硒鼓带电后吸附墨粉激光束使硒鼓表面被照射的部分放电，释放墨粉将墨粉压到纸上，并用高温烘烤，使之固化在打印纸上将硒鼓放电，清扫剩余墨粉第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日激光打印机的组成激光部分印字机控制部分(微处理机汉字字形库)记录鼓(硒鼓)显象部分+…..定形部分

加热辊预热板输纸用辊转写清扫辊带电器印写部分清扫部分转写部分接纸

部分纸激光第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日喷墨打印机打印原理利用喷嘴喷出墨滴到纸上给墨滴充电，利用电场控制墨滴的方向构造见下图输出过程压电陶瓷受振荡电脉冲激励产生电致伸缩，喷射出墨滴给墨滴充电利用电场控制墨滴的偏转方向第三十四页，共三十六页，2022年，8月2