微型计算机原理与接口技术（第二版）第11章人机接口技术

《微型计算机原理与接口技术（第二版）第11章人机接口技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机原理与接口技术（第二版）第11章人机接口技术（47页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、,微型计算机原理与接口技术,中国水利水电出版社,ISBN 978-7-5170-3719-4,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,微型计算机原理与接口技术第二版,第,11,章,人机接口技术,11.1,键盘及其接口,技术,11.2,鼠标及其接口技术,11.3,显示器及其接口技术,11.4,打印机及其接口技术,11.5,外存储器及其接口,11.6,扫描仪,习题与,思考,学习目标,11.1,键盘及其接口技术,11.1.1 键盘的根本工作原理,11.1.2 键盘的分类,11.1.3 非编码键盘的按键识别方法,11.1.4 PC机键盘,11.1.5 PC机

2、键盘接口技术,11.1.1 键盘的根本工作原理,按照结构形式，键盘有线性和矩阵两种结构,。,PA0,PA1,+5,V,+5,V,（,a,）线性结构,+5,V,PA0,PA1,PA2,PA3,0,行,1,行,2,行,3,行,0,列,1,列,2,列,3,列,PA4 PA5 PA6 PA7,b 矩阵结构,对于矩阵键盘有几个主要问题需要解决：,1,识别按,键,。,2,消除键抖,动,。,3,防止串,键,。,11.1.2,键盘的分类,1,编码键,盘,2,非编码键盘,这类键盘带有相应的硬件电路，由专用控制器对键盘进行扫描，能够自动检测并提,供按键扫,描,码。,编,码键盘还有去抖动和防串键等保护装,置,，这类

3、,键,盘的硬件电路复杂，价格较贵，但是键盘响应速度快，键盘接口简单，使用方便。,这种键盘只提供键盘的行列矩阵，而按键的识别、扫描码确实定由软件完成。去除抖动也由软件来解决。这种键盘的响应速度不如编码键盘快，但是可靠性高，扩充和更改方便、灵活。,11.1.3,非编码键盘的按键识别方法,1,行,扫描法,2,行,反转法,11.1.4 PC,机键盘,PC机一般采用非编码键盘。这种键盘与主机分开，通过一根电缆与主机系统板上的键盘接口相连，这根电缆专用于串行传输键盘扫描码。,PC机键盘上的按键数目从最早的83键逐步开展到后来的101、102、104、108等键。键盘内部主要有16行8列的键盘矩阵和一个用作

4、键盘控制器的芯片Intel 8048。,Intel 8048负责完成键盘矩阵扫描、消除抖动、生成按键扫描码等功能，并对扫描码进行并/串转换，然后将串行扫描码及时钟送往主机。,11.1.5 PC,机键盘接口技术,（,a,）,AT,接,口,（,b,）,PS/2,接口,（,c,）,USB,接口,AT接口为标准5针圆形接口，用于早期的AT系统板上。,PS/2接口为具有6针的圆形接口，当今许多PC机的系统板仍支持PS/2接口。,USB接口是当今微机上广泛使用的键盘接口。,实际应用中，利用“蓝牙等无线技术连接到计算机的无线键盘也较多见。,1,键盘接口类型,11.1.5 PC,机键盘接口技术,2,PC,机键

5、盘中断,主机通过中断类型号为09H号的硬件中断和16H号软件中断与键盘发生联系。,当键盘上按下或释放个键时产生个扫描码，扫描码被串行送往主机的键盘接口，键盘接口负责串/并转换，并将转换后的扫描码存入8255A的A口中。,假设键盘中断允许，就通过8259A的IR1引脚向CPU产生09H号中断，使CPU转去执行BIOS的键盘中断处理程序，该处理程序负责读取8255A的A口，并把读来的扫描码转换为ASCII码或扩展码。,INT 16H用于检查是否有按键输入，并能从键盘缓冲区取出键值，当CPU需要得到键盘输入信息时就调用BIOS的INT 16H程序，用户也可以使用DOS功能调用INT 21H获得所需要

6、的键盘信息。,11.1.5 PC,机键盘接口技术,3,键盘缓冲区,键盘与CPU通信时，要借助键盘缓冲区传递键值，键盘缓冲区是一个“先进先出循环队列，进队列由09H号中断处理程序完成，出队列那么由16H号程序完成。键盘缓冲区的主要作用，一是接收键盘的实时输入，二是满足随机应用的需要，此外键盘缓冲区也可以满足操作员快速键入的需要。,11.1.5 PC,机键盘接口技术,4,PC,机键盘接口电路,主要由负责键盘接口全部工作的Intel 8042组成。,Intel 8042芯片内有1个8位的CPU、2KB的ROM、128B的RAM和2个8位的I/O端口。ROM中存放键盘管理程序，RAM那么作为数据缓存器

7、使用。,键盘,矩阵,键盘,控制器,8048,扫描码,时钟,备用,+5V,GND,键盘接口,IR1,扫描码,8259A,INTR,CPU,系统板,键盘,ASCII,RAM,键盘,缓冲区,Intel,8042,11.2,鼠标及其接口技术,11.2.1,鼠标的分类及工作原理,11.2.2,鼠标的主要性能指标,11.2.3,鼠标与主机的,接口,11.2.1,鼠标的分类及工作原理,1,机,械鼠标,机,械,鼠,标的移动使得轨迹球与桌面磨擦产生旋转，并带动两个辊柱转动，导致译码轮依次产生二进制信号串（译码轮上的金属导电片与电刷的接通,/,断,开对,应二进制,1/0,），经鼠标内部的专用芯片解析并产,生,X,

8、和,Y,坐标位,移量，被串行输入主机后，最终经过鼠标驱动程序的处理和转换，控制屏幕上鼠标指针的移动,。,机,械鼠标,的构,造简单，易于维护，成本低廉，,但定,位精度低，灵敏度差，而且易损,耗,。,X,方向,输出,X,译码轮,轨迹球,Y,译码轮,Y,方向,输出,X,辊柱,Y,辊柱,机械鼠标工作原理图,光机鼠标的底部仍有轨迹球并连接着X、Y辊柱，但不再有译码轮，而是2个带有栅缝的光栅码盘，并增加了发光二极管和感光芯片。二极管发射的光透过光栅码盘上的栅缝可以直接照射在感光芯片组成的检测头上，感光芯片便会产生信号1，假设未感光那么定义为信号0。,鼠标在桌面上移动时，轨迹球会带动X、Y辊轴的两只光栅码盘

9、转动，最后由感光芯片产生二进制信号串，并被送入专门的控制芯片内运算生成对应的坐标位移量，最终确定鼠标指针在屏幕上的位置。,光机鼠标在精度、可靠性、反响灵敏度方面都大大超过机械鼠标，曾经得到广泛应用。,2,光机鼠标器,11.2.1,鼠标的分类及工作原理,在鼠标底部的微型光学定位系统中，高亮度发光二极管向外发射光束，照亮鼠标底部的物体外表，反射回来的光线经过一组光学透镜，传输到光感应器件内成像，当鼠标移动时，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图像。光电鼠标内部的专用图像分析芯片对摄取的一系列图像进行分析处理，通过这些图像上特征点位置的变化，判断出鼠标的移动距离和方向，最后完成屏幕上鼠标指针的

10、定位。,光电鼠标定位精度高、可靠性强、寿命长，应用广泛。,3,光电鼠,标器,11.2.1,鼠标的分类及工作原理,激光鼠标是一种特殊的光电鼠标，它把普通LED光换成激光镭射，所以具有更高的分辨率和精准度，可以应用在更多的外表环境。,11.2.2,鼠标的主要性能指标,1,分辨率,2,刷新率,指鼠标在桌面上每移动英寸，鼠标指针在屏幕上移动的像素点数，以dpi像素/英寸表示。dpi越高，说明屏幕上鼠标指针定位的精度越高、速度越快。另有一种标准cpi采样次数英寸能够反映出鼠标的精度。分辨率高的鼠标更适合在高分辨率的屏幕上使用。,也称采样频率，指鼠标每秒钟采集和处理的图像数量，一般以fps帧/秒表示。fp

11、s越高，意味着快速移动鼠标时屏幕上鼠标指针的定位更加精准、及时。,11.2.3,鼠标与主机的接口,（,a,）,串行通信接口,（,b,）,PS/2,接口,（,c,）,USB,接口,串行通信接口。即COM接口，是一种9针D型接口，鼠标采用9针D型插头与系统板上的鼠标接口相连，目前这种鼠标接口已淡出市场。,PS/2接口。为6针圆形接口，这6针中只有其中的4针用于传输数据、时钟、供电和接地，其余2针未用。当今许多PC机系统板仍支持PS/2接口。,USB接口。目前鼠标产品多采用USB接口。,实际应用中，无线鼠标也比较多见。,11.3,显示器,及其,接口技术,11.3.1,显示器的,分类,11.3.2,显

12、示器的工作原理,11.3.3,显示器的主要,性能指标,11.3.4,显卡的工作原理,11.3.1,显示器的分类,1阴极射线管CRT显示器,2液晶LCD显示器,其,成,像原理与早期家用电视机的成像原理大致相同，曾经是广泛应用的显示器之一,，但目,前,已被,LCD,显示器替代。,成像原理是利用液晶的物理特性，通电时液晶排列有序，易于光线通过，不通电时排列混乱，阻止光线通过，光线通过与否的组合就形成了显示在屏幕上的图像。,LCD,显示器,已,成为便携式、台式电脑的必备组件。,3二极管LED显示屏,一种通过控制半导体发光二极管的显示方式显示文字、图形、图像、动画、视频等信息的显示屏幕。,LED,显示屏

13、广泛应用,于,一些大型,公共,场所。,11.3.2,显示器的工作原理,1,CRT,显示器的结构及工作原理,2,LCD,显示器的显示原理,11.3.2,显示器的工作原理,3,LED,显示屏的结构及工作原理,11.3.2,显示器的工作原理,11.3.3,显示器的主要性能指标,1响应时间,2分辨率,3点距,4可视角度,5比照度,6色彩度,7屏幕尺寸,响应时间反映了液晶显示器各像素点对输入信号反响的速度，即像素由暗转亮或由亮转暗的速度。,响应时间越短越好，如果响应时间太长，显示动态画面时就会有尾影拖曳的感觉。,指屏幕上水平方向和垂直方向可显示的像素数目，其中每个像素点都能被计算机单独访问。常见的分辨率

14、有,1280,1024,、,1366,768,、,1920,1080,等。分辨率越高，图像越清晰。,指屏幕上相邻两个像素之间的距离,。,点,距越小，像素密度就越大，显示画面也就越细腻。,指用户从不同方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。例如，假设可视角为左右80，那么表示站在与屏幕法线成80角的位置时仍可清晰地看见屏幕图像。,可视角度越大，那么观看的角度越好，液晶显示器就更具有适用性。,屏幕画面的明亮程度称为亮度，比照度是指屏幕上像素点最亮与最暗时亮度的比值。,在最大可视角时所测得的比照度越大越好，较高的比照度意味着相对较高的亮度和呈现颜色的艳丽程度。,指屏幕上最多可显示的颜色总数。对于屏幕上每

15、个像素，256种颜色需要二进制8位表示，因此256色图形称作8位图。,每个独立的像素色彩由红、绿、蓝种根本色控制，因此称为24位彩色图。,液晶显示器一般都支持24位真彩色。,指液晶显示器屏幕对角线的长度，单位为英寸，如14、15、19、23、27英寸等液晶显示器比较多见。,液晶显示器的屏幕比例多为16:9和16:10。屏幕尺寸越大，显示器的可视面积就越大。,11.3.4,显卡的工作原理,显,卡是,主机与显示器之间连接的桥梁，多以独,立插,件板形式插接于系统板的,I/O,扩展槽上，通过系统总线接收,CPU,送来的图形数据，对图形函数进行加速，转换成显示器可以接受的格式,，,并送往显示器，,在,显

16、示器端形,成,图像,。,显,卡主,要,组成：,显,示芯,片、显存、,RAMDAC,、,BIOS,、显,卡接,口,屏,显过程：,CPU,显示芯片显存,RAMDAC,显示,器,VGA,接口,DVI-D,接口,HDMI,接口,DisplayPort,接口,是将,显示芯片、显存及其相关电路做在一块独立插件板,上,，需占用系统板的,I/O扩展槽,。,独立显卡单独安,装显,存,，,技,术和性,能优,于集成显,卡,，,适于,对显卡要求较高,的绘,图、视频编辑等场合。,是将图形核心与处理核心整合在同一块基板上，构成一颗完整的微处理,器,，,提,升了处理效能并大幅降低芯片组整体功,耗,、,尺寸,。,核芯显卡具有耗低功和高性能的优点。,是,将显示芯片、显存及其相关电路集成在系统板,上的,元件,。,其,功,耗低，但显存容,量小,，显示效果和处理性能较弱,，目,前已淡出市场。,11.3.4,显卡的工作原理,显,卡,分类,1,集成显卡,2,独立显卡,3,核心显卡,11.4,打印机及其接口技术,11.4.1,打印机的分类及工作原理,11.4.2,打印机的主要性能指标,11.4.3,打印机与主机的,接口,11.4.