输入输出设备

9.2 输入设备
9.2.3 鼠标 光笔和图形板两种输入方式都可以输入某一点的绝对 坐标，而鼠标器只要输入相对坐标。 鼠标器是一种手持的坐标定位部件，有两种类型。一 种是机械式的，另一种是光电式的。 9.2.4 触摸屏 一、触摸卡 单机 坐标识别 产生光标→CPU 接收CPU命令并执行 二、传感器 1.压力型传感器 2.电容性传感器 3.红外线型传感器
键盘的运行原理
+5V
10K . 。 。 。 . 。. 。 . 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 0列 1列 并行接口 计算机的键盘，是用于向主机内敲入字符、功能键、汉字等符号。 这是通过逐次敲击键盘上的不同位置（标有键名）的键来完成的。 被敲击的每个键将以一个特定的编码被表示并被存入计算机主机。 故键盘的基本运行原理，是把键在键盘上的位置对应为一个编码。 。 …... 键 。 . 。 . 。 。 0行
9.2 输入设备
需经过两次扫描： 第一次扫描判断有键按下否； 第二次扫描（有键按下）找出按键具体位置。 例如： ⑴ XX→1110B X1=X2=X3=1 X0=0 ⑵ YY→Y3Y2Y1Y0→CPU 9.2.2 光笔、图形板、画笔 一、光笔 光笔的外形与钢笔相似，头部装有一个透镜系统，能 把进入的光聚为一个光点。在光笔头部附有一开关，当按 下开关时，进行光的检测，光笔就可拾取CRT屏幕上的坐 标。光笔与屏幕上的光标配合，可使光标跟踪光笔移动， 在屏幕上画出图形或修改图形，其过程与人用钢笔画图的 过程类似。
9.3 输出设备 阴极射线管（CRT）的构成和工作原理
阳极
阴极 栅极 电子束 荧光屏 灯丝 偏转线圈 显示屏
阳极帽
聚焦极
电子枪
石墨层
9.3 输出设备
2.控制电路部分： ⑴ 结构：
显 示 卡 （ 适 配 器 ）
场振荡
同步电路
场驱动 行驱动
垂直偏转 行偏转
行振荡
决定电子 束打在哪
提供阳极电压 视频信号
9.4 打印机
打印输出是计算机最基本的输出形式。与显示器输出 相比，打印输出可产生永久性记录，因此打印设备又称为 硬拷贝设备。 9.4.1打印设备的分类 按印字原理分，分为击打式和非击打式两大类。击打 式是利用机械作用使印字机构与色带和纸相撞击而打印字 符。因此习惯上将属于击打式打印方式的机种称为“打印 机”。击打式设备的成本低，缺点是噪音大，速度慢。非 击打式是采用电、磁、光、喷墨等物理、化学方法印刷字 符，因此习惯上将这类非击打式的机种称 为“印字机” ，如激光印字机，喷墨印字机等。非击打式的设备速度快 ，噪音低，印字质量高，但价格较贵，有的设备还需要专 用纸张。目前的发展趋势是机械化的击打式设备逐步转向 电子化的非击打式设备
9.1外部设备概述
三、外围存储设备的基本组成 (1)存储介质，它具有保存信息的物理特征。 (2)驱动装置，它用于移动存储介质。 (3)控制电路，它向存储介质发送数据或从存储介质接受 数据。
9.1.3 外围设备的发展方向 计算机技术的飞速发展，使计算机系统朝着巨、微、 网、智、多的方向发展，这使得计算机的外围设备要与其 相匹配。当前外围设备发展的方向可以归纳为以下几点： 1.大型高性能和小型、微型的高可靠性、易维护、低价格； 2.电子化和智能化； 3.多种技术并存。
9.1外部设备概述
9.1.2 外围设备的一般功能 一、外围设备的定义 这个术语涉及到相当广泛的计算机部件。除了CPU和 主存外，计算机系统的每一部分都可作为一个外围设备来 看待。 二、外围设备的功能 在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提 供联系。 (1)提供人机对话 (2)完成数据媒体的变换 (3)存储系统软件和大型应用软件 (4)为各类计算机应用领域提供应用手段
9.1外部设备概述
9.1.3 I/O设备的特点 一、I/O设备由信息载体、设备及设备控制器组成。 二、I/O设备的工作速度比主机要慢得多。 三、各种I/O设备的信息类型和结构均不相同。 四、各种I/O设备的电气特性也不相同。
9.2 输入设备
在计算机中，输入设备主要完成输入程序、数据和操 作命令等功能，也是进行人机对话的主要部件。 9.2.1 键盘 一、作用 1.输入数据； 2.输入程序； 3.输入命令。 二、分类 1.通用性：通用键盘、专用键盘。 2.尺寸：小键盘、大键盘； 3.产生键值：编码键盘、非编码键盘。
本章学习要点
1、掌握I/O设备的特点和类型
2、熟练掌握键盘的编码原理、显示器显示 字符的原理和打印机打印字符的原理
3、了解常用其他I/O设备
9.1外部设备概述
9.1.1 外围设备的分类 一个计算机系统配备什么样的外围设备，是根据实际 需要来决定的。 中央部分是CPU和主存，通过总线与第二层的适配器 (接口)部件相连，第三层是各种外围设备控制器，最外层 则是外围设备。 外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数 据通信设备和过程控制设备几大类。 每一种外围设备，都是在它自己的设备控制器控制下 进行工作，而设备控制器则通过适配器和主机连接，并受 主机控制。
9.2 输入设备
9.2.5 声音输入设备 利用人的自然语音实现人-机对话是新一代多媒体计 算机的重要标志之一。下图为一种语音输入/输出设备的 原理方框图：
9.2 输入设备
9.2.5 声音输入设备 语音识别器作为输入设备，可以将人的语言声音转换 成计算机能够识别的信息，并将这些信息送入计算机。而 计算机处理的结果又可以通过语音合成器变成声音输出， 以实现真正的“人机对话”。通常语音识别器与语言合成 器放在一起做成语音输入/输出设备。
9.3 输出设备
二、结构 1.显像管：电子枪+偏转线圈+屏幕 ⑴ 电子枪：发射高速电子束 ① 灯丝：点燃（6.3V）加热阴极 ② 阴极：产生大量自由电子 ③ 栅极（金属网）用来限制自由电子的运行范围。 ④ 阳极（加速极）显示屏幕对角线尺寸 ⑤ 聚焦极：聚焦电子束（带负电）速度越快，屏幕显 示越清楚。 ⑵ 偏转线圈：决定电子束打到屏幕的位置，决定显示位 置。 ⑶ 屏幕：里面是荧光粉，当高速电子束撞击将动能转化 成光能。
9.1外部设备概述
9.1.1 外围设备的分类 一、外围设备的分类 1.输入设备：鼠标、键盘、光电输入机、读卡机、条码扫 描仪； 2.输出设备：显示器、打印机； 3.外存储器设备：磁存储器、光存储器； 4.多媒体设备：CD-ROM或DVD-ROM、调制解调器、声卡、 视频卡等。其它多媒体设备还有数字照相机、数字摄像机、 等。 5.网络与通信设备：调制解调器、网卡、交换机、路由器、 网关等。 6.输入输出处理机：又称外围处理机（PPU）,用于分布式 计算机系统中。主要完成I/O控制，还可以进行码制变换， 格式处理，数据块检错、纠错等。
9.2 输入设备
9.2.4 图像输入设备 最理想的图像输入设备是数字摄像机。它可以摄取任 何地点、任何环境的自然景物和物体，直接将数字图像存 入磁盘。 当图像已经记录到某种介质上时，要利用读出装置读 出图像。例如记录在录像带上的图像要用录像机读出，再 将视频信号经图像板量化后输入计算机。记录在数字磁带 上的遥感图像可以直接在磁带机上输入。如果想把纸上的 图像输入计算机，一种方法是用摄像机对着纸上的图像摄 像输入，另一种方法是利用装有CCD(电荷耦合器件)的图 文扫描仪或图文传真机。还有一种叫“光机扫描鼓”的专 用设备，可以直接将纸上的图像转换成数字图像。 由于一帧数字图像要占很大的存储空间，图像数据的 传输与存储问题将是一个十分重要的研究课题，目前普遍 采用的方法是压缩-恢复技术。
9.3 输出设备
显示适配器由刷新存储器、显示控制器、ROM BIOS三 部分组成。 刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适 配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的 50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。 (1)若显示工作方式采用分辨率为1024×768，颜色深度为 3B，帧频(刷新速率)为72Hz，计算刷存总带宽应为多少? (2)为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施?
放大
显示器
显示器出问题一般在行振荡的行驱动，因为它提供高 电压。
9.3 输出设备
9.3.3 LED显示器 一、类型 1.共阴极LED 2.共阳极LRD
g f e d c a
f
g e d
b
c
b
a
g 0 0 1 0 2 1 … … 9 1
f 1 0 0
e 1 0 1
d c b 1 1 1 0 1 1 1 0 1 (字模)
9.2 输入设备
键盘防抖有两种方法：软件防抖、硬件防抖。 软件防抖：发现键按下后，延时10ms时间待 抖动过后再读键值，此时信息是可靠的。 硬件防抖：电路如图所示：
9.2 输入设备
编码键盘：按下某键CPU自动得到该键的键值（通用键盘） 按下A键41H（ASCII） 已知16进制数1010B=AH对应ASCII码为： H＞9 +37H H≤9 +30H 非编码键盘：键值由软件产生的（专用键盘） 例：4×4键矩阵 ⑴ XX→1111B X0=X1=X2=X3=1 ⑵ 无按键 ⑶ YY→Y3Y2Y1Y0→CPU ⑷ 有键按下 ⑸ YY→Y3Y2Y1Y0→CPU≠1111B有键按下 CPU＝1111B无键按下
a 1— 3FH 0— 06H 1— 5BH
1 0 1 1 1 1— 6FH
9.3 输出设备
二、建立字模表 令表首地址为2000H 2000H—3FH 2001H—06H 2002H—5BH … 2009H—6FH
9.3 输出设备
9.3.5 显示技术中的有关术语 一、图形：无亮暗层次之分 二、图像：有亮暗层次之分 三、像素：显示器能够显示的最小光点 四、分辨率：整个屏幕能够显示的像素总个数。 五、灰度：亮暗对比度：256级（级别越高，图像越真） 六、视频存储器：专门存放刷新信号VRAM。 七、刷新：为了使人眼能看到稳定的图像显示，必须使电 子束不断地重复扫描整个屏幕，这个过程叫做刷新。
9.3 输出设备
(1)∵ 刷新所需带宽=分辨率×每个像素点颜色深度×刷新 速率 ∴ 1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s 刷存总带宽应为162MB/s÷50%=324MB/s (2)为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施： ①使用高速的DRAM芯片组成刷存； ② 刷存采用多体交叉结构； ③刷存至显示控制器的内部总线宽度由32位提高到64位， 甚至128位 ； ④刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分 开。
键 盘
。
。
1行
。
。 m列
n行
并 行 接 口
+5V
10K
键 盘
键 . 。 。 。 。 . . 。. 。 . 。 。 。 。 。 。
。 。 。 0列 1列 。 。 …... 。
。 。 。
. 。 。
0行 1行 并 行 接 口
。 m列Байду номын сангаас
n行
并行接口
具体实现，是用行列扫描的方法，即把每个键分配在 一个m*n矩阵的交叉点上，通过并行接口依此送出仅有一 行为零、其余各行均为一的值，用并行接口读m列的取值， 当该值不为FFH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、多键按下等。
9.2 输入设备
二、图形板、画笔 图形板和画笔结合构成二维坐标的输入系统，主要用 于输入工程图等。将图纸贴到图形板上，画笔沿着图纸上 的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图。这种二维 的输入方式比光笔与屏幕相结合的方式有许多优点，因此 得到了广泛应用。 画笔是一个手持的方形坐标读出器，上面有一块透明 玻璃，玻璃上刻有十字标记。十字标记的中心就是画笔的 中心。使用时将十字标中心对准在图形的坐标点上即可。 图形板是一种二维的A/D变换器，因此它又称作数字 化板。坐标测量的方法有电阻式、电容式、电磁感应式、 超声波式几种。
9.3 输出设备
9.3.1 显示器 以可见光的形式传递和处理信息的设备叫显示设备， 是目前计算机系统中应用最广泛的人机界面设备。 一、显示器分类 1.CRT：阴极射线管显示器 2.LCD：液晶显示器 3.LED：七段显示器 4.PDD：离子显示器 9.3.1 CRT显示器 一、组成 1.显像管：显示图像、图形、汉字、字母。 2.控制电路：控制显示什么，怎么显示。 3.适配器：匹配电路。