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1、第四讲输入设备和输出设备第1页，此课件共36页哦外部设备输入/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2页，此课件共36页哦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3页，此课件共36页哦输入设备键盘鼠标扫描仪第4页，此课件共36页哦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5页，此课件共36页哦键盘的运行原理键盘的运行原理 计算机的键盘，用于向主机内敲入字符、功能键、汉字等符号，通计算机
2、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。置对应为一个编码。.并行接口并行接口并并行行接接口口+5V10K 0列列1列列m列列0行行1行行n行行键键盘盘键键.。.。第6页，此课件共36页哦键盘的运行原理键盘的运行原理 把每个键在键盘上的位置对应为一个编码。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
3、的方法，即把每个键分配在一具体实现：是用行列扫描的方法，即把每个键分配在一个个 m 列列*n 行矩阵的一个交叉点上，通过并行接口向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，再用并行接口读入行接口读入 m 列上的取值。列上的取值。当该值不为当该值不为 FFH（全（全 1 码）时，表明有键按下，若该码）时，表明有键按下，若该值仅含一位零，表明取值为值仅含一位零，表明取值为 0 的行、列的交叉点的键被按下，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。用一个对照表即可得到相应键的编码。尚需解
4、决如下的一些问题：键的抖动、多键同时按下、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。由哪个部件完成这些操作过程。第7页，此课件共36页哦并行接口并行接口并并行行接接口口+5V10K 0列列1列列m-1列列0行行1行行n-1行行键键盘盘键键.。.011A键键1 1 0 1.并行接口送来并行接口送来 1 0 1 的的 n 位数值到二极管的负极，并行接口接收位数值到二极管的负极，并行接口接收 键盘线路键盘线路 m 列送出列送出的的 m 位数据。当位数据。当A键键按下去后，按下去后，5V电源送出经电阻、电源送出经电阻、A键键、二极管到、二极管到 0 信号处的电流，从信
5、号处的电流，从而在而在 第第 2列产生列产生 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接收到的是 1 1 0 1 这样的这样的 m 位数据位数据110.。1 1 0 1.二极管二极管第8页，此课件共36页哦POS机键盘功能要求抗污染和腐蚀设计实现第9页，此课件共36页哦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10页，此课件共36页哦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11页，此课件共36页哦机械鼠标如何获得X和
6、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12页，此课件共36页哦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13页，此课件共36页哦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14页
7、，此课件共36页哦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15页，此课件共36页哦实时输入设备语音图形第16页，此课件共36页哦智能输入设备语音识别手写体识别印刷体识别第17页，此课件共36页哦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18页，此课件共36页哦点阵输出设备显示器CRTLCDPDP打印机针式打印机
8、激光打印机喷墨打印机第19页，此课件共36页哦阴极射线管(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20页，此课件共36页哦灯丝灯丝阴极阴极聚焦极聚焦极石墨层石墨层荧光屏荧光屏显示屏显示屏阳极帽阳极帽偏转线圈偏转线圈栅极栅极阳极阳极电子枪电子枪电子束电子束 阴极射线管（阴极射线管（CRT）的构成和工作原理）的构成和工作原理第21页，此课件共36页哦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
9、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22页，此课件共36页哦字符显示的一般原理字符显示的一般原理移位移位寄存器寄存器S L字符字符发生器发生器(ROM)加载控制加载控制水平消隐水平消隐行间消隐行间消隐垂直消隐垂直消隐水平同步电路水平同步电路垂直同步电路垂直同步电路点振荡器点振荡器点计数器点计数器水平地址计数器水平地址计数器光栅地址计数器光栅地址计数器垂直地址计数器垂直地址计数器定时控制电定时控制电路路垂直同步信号垂直同步信号水平同步信号水平同步信号字符时钟字符时钟代码代码控制控制OSCVRAM19180+1819+5125+1视频视频信号信号RA3-RA0第23页，此课件共3
10、6页哦字形的产生过程字形的产生过程0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 00 1 0 00 1 0 10 1 1 01 1 1 10 1 1 10 0 1 110H28H44H82H82HFEH82H82H00H字符字符发生器发生器(R O M)ASCII字符代码字符代码84RA3-RA0(a)“A”的点阵表示的点阵表示(b)字符发生器的结构字符发生器的结构(来自来自VRAM)(来自光栅地址来自光栅地址计数器输出计数器输出)RA3-RA0D7D0D7D0ASCII代码代码(41H)指向这个字形指向这个字形第24页，此课件共36页哦CRT图形显示器大的VRAM存储点阵属性分辨率：1024*
11、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25页，此课件共36页哦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26页，此课件共36页哦液晶显示器第27页，此课件共36页哦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
12、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28页，此课件共36页哦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29页，此课件共36页哦针式打印机构造针式打印机构造打印纸打印纸导轨导轨打印针打印针永磁铁永磁铁 铁芯铁
13、芯衔铁衔铁 线圈线圈色带色带色带保护片色带保护片滚筒滚筒第30页，此课件共36页哦螺管式电磁铁螺管式电磁铁打印针打印针电磁铁线圈电磁铁线圈衔铁衔铁壳帽壳帽外壳外壳导轨导轨弹簧弹簧第31页，此课件共36页哦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32页，此课件共36页哦 激光打印机的组成激光打印机的组成激激光光部部分分印字机印字机控制部分控制部分(微处理机汉字字形库微处理机汉字字形库)记录鼓记录鼓(硒鼓硒鼓)显
14、象显象部分部分+.定形部分定形部分 加热辊加热辊预预热热板板输输纸纸用用辊辊转写转写清扫辊清扫辊带带电电器器印写部分印写部分清扫部分清扫部分转写部分转写部分接纸接纸 部分部分纸纸激光激光第33页，此课件共36页哦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34页，此课件共36页哦喷墨式打印机喷墨式打印机墨水槽墨水槽喷墨头喷墨头过滤器过滤器收集槽收集槽高压高压电源电源振荡振荡发生器发生器字符字符发生器发生器打打印印纸纸充电电极充电电极压电陶瓷压电陶瓷偏转电极偏转电极墨水泵墨水泵回收器回收器墨墨 滴滴 偏偏 转转 方方 向向喷墨头移动方向喷墨头移动方向组成与打印原理组成与打印原理字符打印过程字符打印过程（充了电的墨滴偏转射向打印纸，（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）不带电的墨滴射入回收器被回收）(以以 7*5 点阵为例点阵为例)第35页，此课件共36页哦打印机接口并行接口总线慢速总线协议第36页，此课件共36页哦