CRT显示器接口课件

CRT显示器接口

8.2CRT显示器接口

CRT(CathodeRayTube，阴极射线管)显示器是微机系统中一种最基本的人机交互输出设备。由于它能将计算机中的数据以字符、图形和图像的形式在荧光屏上直观地显示出来，并且具有响应速度快、无噪音、无机械磨损、使用方便等优点，因而被作为一种理想的人机交互设备在微机系统中广泛使用。

8.2CRT显示器接口

一、概述

CRT终端产品的种类很多，按其功能的不同，一般可分为字符终端和图形终端两类。字符终端成本较低；图形终端的功能比字符终端更强，但成本较高。进行汉字显示时，由于汉字数量多、笔画繁，汉字的显示一般被当作图形处理。

按显示色彩划分，CRT显示器可分为单色和彩色两类。单色显示器(MD)只有一种颜色(通常为绿色)，接收的并不是合成视频信号，而是彼此分离的图像信号、水平同步信号、垂直同步信号，外加一亮度信号。单色显示器与单色显示适配器(MDA)配套使用。

8.2CRT显示器接口

主要性能指标是：80x25个字符的屏幕格式；分辨率为720x350；9x14字符框，实际字符点阵为7x9。适合文字处理之类的应用。彩色显示器的CRT有红(R)、绿(C)、蓝(B)三色电子枪，三色视频信号分别控制三原色的亮暗，从而产生多种不同的颜色。色彩数目的多少与显示器性能相关。彩色显示器按分辨率的高低可分为彩色显示器(CD)、增强彩色显示器(ECD)和视频阵列彩色显示器(VCD)等等。

8.2CRT显示器接口

彩色显示器CD与彩色图形适配器(CGA)配套使用，分辨率为640x200，可显示4种彩色图形和16种彩色文本；增强彩色显示器ECD与增强型图形适配器(EGA)配套使用，分辨率为640x350，可显示16种彩色图形和16种彩色文本；视频阵列彩色显示器VCD与视频图形阵列适配器(VGA)或增强VGA(如VESA卡)配套使用，分辨率可达640x480，800x600或1024x768，可显示256种彩色图形和16种彩色文本。

8.2CRT显示器接口

在PC微机中，MDACGA和EGA适配器目前几乎不再使用。VGA和VESA适配器则主要用在386、486、586等高档微机以及CAD系统、图形图像处理系统、桌面印刷系统等专用显示系统中，是目前应用最广的显示适配器。

8.2CRT显示器接口

二、CRT显示器原理

CRT显示器是利用阴极射线管中高速电子束的不断扫描来实现屏幕上的字符／图形显示的。阴极射线管由电子枪、荧光屏及管壳等三部分组成。在荧光屏内表面涂有荧光粉薄膜，当电子枪射出的高速(约每秒60000km以上)电子束撞击到荧光屏上时，可使对应位置的荧光膜发光，通过对电子束聚焦，便在屏幕上出现清晰的小光点。

8.2CRT显示器接口

光点的亮度取决于电子束的强弱，而电子束的强弱可由视频信号(“1”或“0”)决定。光点的位置则受扫描电路的控制，扫描发生器产生水平扫描和垂直扫描信号，经同步后控制电子束在屏幕上的位置变化，扫描过程如所示。

图8.6

8.2CRT显示器接口

水平扫描和垂直扫描都有正程和逆程(回扫)之分，正程显示，逆程消隐。当电子束按从左到右、自上而下／帧序扫描到最后一行的最右端时，即构成一帧完整的画面，光点重新回到左上端(原点0)，开始新一帧扫描。利用荧光膜有一定的余辉时间和人眼的视觉滞留作用，只要帧扫描达到每秒钟25次以上，就能获得稳定的图像，使人眼没有闪烁的感觉。

8.2CRT显示器接口

显示在屏幕上的每一个字符都由称为点阵的光点图形来表示。对于单色显示器来说，点阵以黑底亮点或以亮底黑点的方式出现，每个字符—·般由5x7、7x9或更多点的点阵图形来表示。点阵点数越多，显示清晰度越高，相应地要求CRT的分辨率越高。例如，当采用5x7点阵时，每个字符用35个点的点阵表示，字符“OY”的点阵图如所示。。图8.7

8.2CRT显示器接口

图中黑点、空白分别对应“1”、“0”代码。每条线对应的代码称为字符点阵的线代码。为了得到良好的视觉效果，实际上在字符的上、下方还需留出一定的间隔，所以一般需要8—l0条线来显示一个字符，即留出l～3行的空白。

8.2CRT显示器接口

一般的CRT一屏可显示24行，每行可显示80个字符。值得指出的是，并不是扫描显示出一个完整的字符后再扫描显示下一个字符，而是先扫描出某字符行第一线上每个字符中属于该线的所有点，再扫描出该行字符第二线上的各点，依此类推。如5x7点阵中，当扫描完第7线时便扫描出该字符行的全部字符。

8.2CRT显示器接口

三、CRT显示器接口

CRT显示器通过接口电路(适配器)与微机连接，根据不同的性能要求有多种不同的结构，并且不断有高性能、高质量的显示器和适配器出现。给出了接口电路的基本原理图。接口电路由字符发生器、显示缓冲器RAM、CRT控制器、移位寄存器和视频信号合成器等几个主要部分组成。图8.8

8.2CRT显示器接口

1．字符发生器字符发生器的作用是将显示存储器RAM中代表一个字符的ASCII码变换成点阵信息(如5x7、7x9等)，以便送出去控制电子束的强弱，从而在屏幕上打出相应字符的光点图案。从广义上讲，字符发生器就是一个将ASCII码转换成点阵码的代码转换电路。图8．9给出了5x7点阵字符发生器的内部结构图。图中，来自显示RAM的ASCII码经译码后选择不同的字符。7位ASCII码的不同取值与128个不同字符对应。图8.9

8.2CRT显示器接口

来自CRT控制器的线选地址经译码后用来选择每个字符点阵中不同行线的线代码输出RS2RS1RS0为001时，选择线1；为010时，选择线2；…；为111时，选择线7。如此连续7次，便可扫描输出一个完整字符在屏幕上显示出来。字符ROM是字符发生器的核心部件，它存储了全部字符(128个)的5x7点阵信息。

8.2CRT显示器接口

例如字符“B”的ASCII码是42H，它的5x7点阵与输入／输出的关系如图8．10所示。注意，图中线选地址为000时，没有数码的点阵被选中，5位输出都为0，正好可作为字符行之间的间隔提供空格。由此可见，所谓字符发生器实际上是一个以ASCII码为高位地址，以线选地址为低位地址的只读存储器ROM，ROM中存放的内容为字符的线代码。

图8.10

8.2CRT显示器接口

2．显示缓冲器RAM

通常又称为视频随机存储器(VRAM)。用于存放要显示的信息，包括显示字符码和显示属性码。当要在屏幕上显示字符时，通常采用的方法是把显示画面划分成许多方块，每个方块为显示一个字符的位置，图8．11所示为80x24字符的屏幕格式。屏幕上的这些小方块称作字符窗口，对应于每个字符窗口，把要显示字符的ASCII码和属性码预先存放在VRAM中。图8.11

8.2CRT显示器接口

屏幕的字符窗口与VRAM的存储单元有着一一对应的映射关系。一个字符窗口对VRAM中两个存储单元，其中偶地址单元为字符的ASCII码，奇地址单元为字符的属性码。对应关系如图8．12所示。在显示过程中，首先CPU把要显示的内容存人显示存储器，然后在CRT控制器的控制下，不断从显示存储器中读出已存入的信息，转换成所需要的视频信号，送到CRT的阴极去控制电子束，以便在屏幕上显示出稳定的字符和图像。

图8.12

8.2CRT显示器接口

根据显示RAM的任务需要，接口为它安排了两套地址，通过地址多路转换器进行切换。一套地址是CPU访问VRAM的地址，用来接收主机送来的要显示信息，称为写信息地址；另一套地址是根据荧光屏显示格式安排要读出进行显示的信息地址，这套地址与荧光屏上的位置一一对应，它是由CRT控制器内部循环加1计数器提供的，称为读信息地址。

8.2CRT显示器接口

3．CRT控制器

CRT控制器是CRT接口的核心部件，其主要功能如下：(1)提供读显示RAM的扫描地址和屏幕显示的扫描地址:它包括由八十进制计数器提供的字符地址；由八进制计数器提供的线选地址和由二十四进制汁数器提供的字符行地址。

8.2CRT显示器接口

每发出80个字符地址，字符行地址自动加1；每对应一个字符行地址，3位线选计数器计数一个循环，以完成8次水平扫描(包括字符行与字符行之间的空格扫描)；字符行地址加到24后自动回0，下一帧扫描又重新开始。字符地址和字符行地址结合产生1920个显示RAM地址。

8.2CRT显示器接口

(2)提供时序控制信号

水平同步、垂直同步及消隐信号：水平同步信号与水平扫描的频率相同，垂直同步信号与垂直扫描的频率相同，都为负脉冲。与此对应的消隐信号可以用水平与垂直同步信号“或”起来得到，即利用这两个信号的“0”电平来达到回扫期间消隐的目的。

锁存器的锁存信号：它与读显示RAM地址信号相对应，用来将从显示RAM中读出的信息暂存到锁存器中。

8.2CRT显示器接口

移位寄存器的串行移位信号：又称为打点时钟信号，利用它将字符发生器输出的并行字符信号通过移位寄存器转换为串行光点信号去控制电子束的发射。4．移位寄存器和视频信号合成器

移位寄存器：在打点时钟控制下，把从字符发生器并行输出的线代码变成串行形式送往视频输出电路。因为在显示字符过程中光栅扫描是逐行从左向右进行的，所以用来控制光点亮度的视频信号必须是与之对应的串行脉冲信号串。

8.2CRT显示器接口

视频信号合成器：将字符图形信息与水平同步、垂直同步、消隐三种信号合成为一种复合信息流，即视频信号。为了适应大批量生产CRT显示装置的需要，各个半导体器件生产厂家纷纷推出自己的CRT控制器专用接口芯片(简称CRTC)。CRTC把CRT控制58的功能集成在一块芯片内，并且一般是可编程的，从而大大简化了CRT显示系统的设计。该器件在可编程智能终端、信息显示器、电视游戏机等领域得到了广泛应用。

8.2CRT显示器接口

随着大规模集成电路技术的迅速发展，CRT终端采用了单独的微处理器控制，