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1、第四单元 第四讲,输入设备和输出设备,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,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,输入设备,键盘鼠标扫描仪,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,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
2、击的键在键盘上的位置对应为一个编码。,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。,并行接口,并行接口,+5V,10K,0列,1列,m-1列,0行,1行,n-1行,键盘,键,.,.,.
3、,.,.,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,A键,并行接口送来 1 0 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 1 1 0 1 这样的 m 位数据,。,二极管,POS机键盘,功能要求抗污染和腐蚀设计实现,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,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
4、，在屏幕上移动位置选中某个对象,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,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,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
5、。,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。,实时输入设备,语音图形,智能输入设备,语音识别手写体识别印刷体识别,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,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,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
6、点组成电子枪、显示屏和偏转控制装置,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,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,字符显示的一般原理,移位寄存器S L,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
7、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,代码,控制,OSC,VRAM,1,9,1,80+18,1,9+5,1,25+1,视频信号,RA3-RA0,字形的产生过程,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,字符发生器,(R O M),ASCII字符代码,8,4,RA3-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-RA0,D7,D0,D7,D
8、0,ASCII代码(41H)指向这个字形,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,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,液晶显示器,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
9、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。,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,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,螺管
10、式电磁铁,打印针,电磁铁线圈,衔铁,壳帽,外壳,导轨,弹簧,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,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,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,喷墨式打印机,墨水槽,喷墨头,过滤器,收集槽,高压电源,振荡发生器,字符发生器,打印纸,充电电极,压电陶瓷,偏转电极,墨水泵,回收器,墨 滴 偏 转 方 向,喷墨头移动方向,组成与打印原理,字符打印过程,（充了电的墨滴偏转射向打印纸，不带电的墨滴射入回收器被回收）,(以 7*5 点阵为例),打印机,接口并行接口总线慢速总线协议,
