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1、第四單元 第四講,輸入設(shè)備和輸出設(shè)備,外部設(shè)備,輸入/輸出設(shè)備 外存儲(chǔ)器 脫機(jī)輸入/輸出設(shè)備 主要完成人機(jī)交互 是電子、機(jī)械、光學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科的交叉 Anyway, Anywhere, Anytime, Anyone,外部設(shè)備功能,完成數(shù)據(jù)的輸入（和/或）輸出 信號(hào)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)采樣 與接口進(jìn)行連接 接口信號(hào)，電平標(biāo)準(zhǔn)等 與主機(jī)進(jìn)行通信 通過總線進(jìn)行 速度和方式,輸入設(shè)備,鍵盤 鼠標(biāo) 掃描儀,鍵盤,功能要求 能完成字符的輸入 設(shè)計(jì)要求 完成功能 穩(wěn)定可靠,鍵盤的運(yùn)行原理,計(jì)算機(jī)的鍵盤，用于向主機(jī)內(nèi)敲入字符、功能鍵、漢字等符號(hào)，通過逐次敲擊鍵盤上不同的鍵來完成。被敲擊的鍵將以一個(gè)特定的編碼被表示并

2、被存入計(jì)算機(jī)主機(jī)。故鍵盤的運(yùn)行原理，是把敲擊的鍵在鍵盤上的位置對(duì)應(yīng)為一個(gè)編碼。,鍵盤的運(yùn)行原理,把每個(gè)鍵在鍵盤上的位置對(duì)應(yīng)為一個(gè)編碼。 具體實(shí)現(xiàn)：是用行列掃描的方法，即把每個(gè)鍵分配在一個(gè) m 列 * n 行矩陣的一個(gè)交叉點(diǎn)上，通過并行接口向 n 行依次送出僅有一行為零、其余各行均為一的值，再用并行接口讀入 m 列上的取值。 當(dāng)該值不為 FFH （全 1 碼）時(shí)，表明有鍵按下，若該值僅含一位零，表明取值為 0 的行、列的交叉點(diǎn)的鍵被按下，用一個(gè)對(duì)照表即可得到相應(yīng)鍵的編碼。 尚需解決如下的一些問題：鍵的抖動(dòng)、多鍵同時(shí)按下、由哪個(gè)部件完成這些操作過程。,并行接口,并行接口,+5V,10K,0列,1列

3、,m-1列,0行,1行,n-1行,鍵盤,鍵,.,.,.,.,.,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,A鍵,并行接口送來 1 0 1 的 n 位數(shù)值到二極管的負(fù)極，并行接口接收 鍵盤線路 m 列送出的 m 位數(shù)據(jù)。當(dāng)A鍵按下去后，5V電源送出經(jīng)電阻、A鍵、二極管到 0 信號(hào)處的電流，從而在 第 2列產(chǎn)生 0 電平（紅線所示），其他各列都給出高電平（黑線所示），故并行接口接收到的是 1 1 0 1 這樣的 m 位數(shù)據(jù),。,二極管,POS機(jī)鍵盤,功能要求 抗污染和腐蝕 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),鍵盤接口,采用串行口或者并行口 中斷方式 總線 USB 慢速總線,鼠標(biāo),鼠標(biāo)的

4、產(chǎn)生 圖形界面的出現(xiàn)，需要鼠標(biāo)來進(jìn)行拖動(dòng)等操作 鼠標(biāo)功能 根據(jù)鼠標(biāo)的移動(dòng)，在屏幕上移動(dòng)位置 選中某個(gè)對(duì)象,機(jī)械鼠標(biāo),如何獲得X和Y方向的位移量？ 通過鼠標(biāo)球的滾動(dòng) 機(jī)械鼠標(biāo)原理 底部有1個(gè)圓球，連接有兩個(gè)滑動(dòng)變阻器 圓球在移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)變阻器，使X和Y方向電流產(chǎn)生變化 計(jì)算機(jī)主機(jī)由此計(jì)算出X和Y方向的位移，并將它在屏幕上進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng) 鼠標(biāo)命令由鼠標(biāo)表面的按鍵決定,光電鼠標(biāo),光學(xué)式鼠標(biāo) 發(fā)光二極管取代小球， 特制鼠標(biāo)墊配合，墊上有小格 根據(jù)感應(yīng)的格數(shù)來計(jì)算位移量 光電式鼠標(biāo) 不用專門的鼠標(biāo)墊 在鼠標(biāo)球上開裂縫 計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)光脈沖數(shù),與主機(jī)通信,接口 串口 USB 總線 慢速總線 USB 協(xié)議 定時(shí)

5、，向主機(jī)發(fā)送3個(gè)字節(jié)，X、Y和當(dāng)前按鍵狀態(tài)。 主機(jī)根據(jù)這3個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，將屏幕上的箭頭移動(dòng)到規(guī)定位置，并響應(yīng)按鍵命令。,掃描儀,被掃描對(duì)象放置在平板上，由底部光源照射。 通過電荷耦合裝置，當(dāng)檢測(cè)到光照射時(shí)，電荷耦合裝置被充電。 收集這些信息，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示，可得到點(diǎn)陣信息，傳送給主機(jī)。 彩色掃描，可通過不同光源進(jìn)行掃描。,實(shí)時(shí)輸入設(shè)備,語音 圖形,智能輸入設(shè)備,語音識(shí)別 手寫體識(shí)別 印刷體識(shí)別,輸出設(shè)備概述,點(diǎn)陣式輸出設(shè)備（視覺） 以點(diǎn)陣的組合來表示不同的形狀 提供每個(gè)點(diǎn)的存儲(chǔ)輸出屬性 點(diǎn)陣輸出設(shè)備將點(diǎn)按屬性規(guī)定的顏色和灰度輸出 聽覺 音樂、語音合成 觸覺 可穿戴計(jì)算機(jī) 嗅覺,點(diǎn)陣輸出設(shè)

6、備,顯示器 CRT LCD PDP 打印機(jī) 針式打印機(jī) 激光打印機(jī) 噴墨打印機(jī),陰極射線管(CRT)顯示器,成像原理 通過電子束撞擊熒光板上的熒光粉，發(fā)光產(chǎn)生亮點(diǎn) 組成 電子槍、顯示屏和偏轉(zhuǎn)控制裝置,燈絲,陰極,聚焦極,石墨層,熒光屏,顯示屏,陽極帽,偏轉(zhuǎn)線圈,柵極,陽極,電子槍,電子束,陰極射線管（CRT）的構(gòu)成和工作原理,CRT的幾個(gè)概念,光柵掃描和隨機(jī)掃描 電子束從左到右，從上到下掃描整個(gè)屏幕 只掃描需要顯示的點(diǎn) 刷新和幀存儲(chǔ)器 為了得到穩(wěn)定的圖象，需要重復(fù)掃描整個(gè)屏幕 為了重復(fù)掃描，需要存儲(chǔ)圖象信息。 分辨率和灰度級(jí) 像素個(gè)數(shù) 亮暗差別 圖形和圖像 線條的有無表示 自然景物、照片等,字

7、符顯示的一般原理,移位 寄存器 S L,字符 發(fā)生器 ( ROM),加載控制,水平消隱,行間消隱,垂直消隱,水平同步電路,垂直同步電路,點(diǎn)振蕩器,點(diǎn)計(jì)數(shù)器,水平地址計(jì)數(shù)器,光柵地址計(jì)數(shù)器,垂直地址計(jì)數(shù)器,定時(shí)控制電路,垂直同步信號(hào),水平同步信號(hào),字符時(shí)鐘, 代碼,控制,OSC,VRAM,1,9,1,80+18,1,9+5,1,25+1,視頻 信號(hào),RA3 - RA0,字形的產(chǎn)生過程,0 0 0 0,0 0 0 1,0 0 1 0,0 1 0 0,0 1 0 1,0 1 1 0,1 1 1 1,0 1 1 1,0 0 1 1,10H,28H,44H,82H,82H,FEH,82H,82H,00H

8、,字符 發(fā)生器,( R O M ),ASCII 字符代碼,8,4,RA3 - RA0,(a) “ A ”的點(diǎn)陣表示,(b)字符發(fā)生器的結(jié)構(gòu),(來自VRAM),(來自光柵地址 計(jì)數(shù)器輸出),RA3 -RA0,D7,D0,D7,D0,ASCII代碼(41H) 指向這個(gè)字形,CRT圖形顯示器,大的VRAM 存儲(chǔ)點(diǎn)陣屬性 分辨率：1024*768，真彩色，1024*768*3Byte=2.3MB 高速總線 50場(chǎng)/秒，帶寬為2.3*50MB/s=112.5MB/s 需要連接PCI總線 專用接口 分辨率更高的圖形設(shè)備將采用專用接口,液晶顯示器,顯示原理 利用液晶的光學(xué)特性 平板后面設(shè)置光源 通過液晶改變

9、透射光的偏振性（從水平到垂直） 電場(chǎng)控制 特點(diǎn) 平板顯示，不需要高壓電，移動(dòng)方便 無輻射 價(jià)格較高,液晶顯示器,等離子顯示器,成像原理 利用惰性氣體在一定電壓作用下產(chǎn)生氣體放電的特性 產(chǎn)生紫外線，紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光 在玻璃板之間隔開成象素，每個(gè)象素點(diǎn)內(nèi)有惰性氣體和三色熒光粉，用電極控制 特點(diǎn) 易于實(shí)現(xiàn)大畫面顯示 全色顯示，色純度與CRT相當(dāng) 視角達(dá)160度 壽命長(zhǎng) 功耗大、成本高、對(duì)比度差。,針式打印機(jī),打印原理 用鋼針或鎢錸合金針撞擊色帶，將色帶的顏色印到打印紙上，完成一個(gè)點(diǎn)的輸出 完成全部點(diǎn)陣后輸出完畢 組成 打印頭與字車、輸紙機(jī)構(gòu)、色帶機(jī)構(gòu)及控制器 打印控制器包括字符緩沖存儲(chǔ)器、字符發(fā)

10、生器、時(shí)序控制電路和接口電路四部分 打印過程 字車將打印頭橫向移動(dòng)到打印起始位置， 取出輸出對(duì)象點(diǎn)陣的第一列，驅(qū)動(dòng)打印針撞擊色帶 字車移動(dòng)一小格，輸出下一列，直到本行輸出完畢 回車 輸紙機(jī)構(gòu)進(jìn)紙 輸出下一行,針式打印機(jī)構(gòu)造,打印紙,導(dǎo)軌,打印針,永磁鐵,鐵芯,銜鐵,線圈,色帶,色帶保護(hù)片,滾筒,螺管式電磁鐵,打印針,電磁鐵線圈,銜鐵,殼帽,外殼,導(dǎo)軌,彈簧,激光打印機(jī),輸出原理 利用激光束照射硒鼓，使之放電，不再吸附墨粉來產(chǎn)生打印的形狀 結(jié)構(gòu) 見下圖 輸出過程 硒鼓帶電后吸附墨粉 激光束使硒鼓表面被照射的部分放電，釋放墨粉 將墨粉壓到紙上，并用高溫烘烤，使之固化在打印紙上 將硒鼓放電，清掃剩余

11、墨粉,激光打印機(jī)的組成,激光部分,印字機(jī) 控制部分,(微處理機(jī)漢字字形庫),記錄鼓,(硒鼓),顯象 部分,+,.,定形部分,加熱輥,預(yù)熱板,輸紙用輥,轉(zhuǎn)寫,清掃輥,帶電器,印寫部分,清掃部分,轉(zhuǎn)寫部分,接紙 部分,紙,激光,噴墨打印機(jī),打印原理 利用噴嘴噴出墨滴到紙上 給墨滴充電，利用電場(chǎng)控制墨滴的方向 構(gòu)造 見下圖 輸出過程 壓電陶瓷受振蕩電脈沖激勵(lì)產(chǎn)生電致伸縮，噴射出墨滴 給墨滴充電 利用電場(chǎng)控制墨滴的偏轉(zhuǎn)方向,噴墨式打印機(jī),墨水槽,噴墨頭,過濾器,收集槽,高壓 電源,振蕩 發(fā)生器,字符 發(fā)生器,打 印 紙,充電電極,壓電陶瓷,偏轉(zhuǎn)電極,墨水泵,回收器,墨 滴 偏 轉(zhuǎn) 方 向,噴墨頭移動(dòng)方向,組成與打印原理,字符打印過程,（充了電的墨滴偏轉(zhuǎn)射向打印紙， 不帶電的墨滴射入回收器被回收）,( 以 7*5 點(diǎn)陣為例 ),打印機(jī),接口 并行接口 總線 慢速總線 協(xié)議,