人机接口概述

4．VGA 视 频 图 形 阵 列 显 示 适 配 器 ─ ─ VGA （ Video Graphics Array）是IBM公司推出的第三代图形显示 适配器，它兼容了MDA、CGA和EGA的全部功能。 5．TVGA
TVGA是美国Trident Microsys Tems公司开发的 超级VGA（SVGA）标准，与VGA完全兼容。
14.5.1 打印机概述
按照打印的工作原理不同，打印机分为击打式和 非击打式两大类。
打印机按照输出工作方式可分为串行打印机、行 式打印机和页式打印机三种。 打印机按印字机构不同，可分为固定字模（活字） 式打印和点阵式打印两种。 打印机通常有两种工作模式，即文本模式（字符 模式）和图形模式。
（2）VRAM的地址组织
在字符显示器中，屏幕上每个字符位置对应
VRAM中的一个字节，VRAM中各字节单元的地址随 着屏幕由左向右，自上而下的显示顺序从低向高安排。
（3）字符显示器的控制电路
字符显示器的定时控制电路的核心是点计数器、 字计数器（水平地址计数器）、行计数器和排计数器 （垂直地址计数器），由它们来控制显示器的逐点、 逐字、逐行、逐屏幕的刷新显示。
6．XGA XGA（Extended Graphics Array）是IBM公司继 VGA之后推出的扩展图形显示适配器。
14.4.4 字母数字显示器 1．LED显示器 七段LED显示器由七个发光段构成，每段均是一 个LED二极管。 LED显示器有共阳极和共阴极两种结构。
14.5 打印机及接口
打印机是计算机系统的主要输出设备之一，打印 机的功能是将计算机的处理结果以字符或图形的形式 印刷到纸上，转换为书面信息，便于人们阅读和保存。 由于打印输出结果能永久性保留，故称为硬拷贝输出 设备。
2．CRT显示器的主要技术指标 （1）像素 像素是构成图像的最基本单位，一般是光点，所 以又称为像点。 （2）分辨率 分辨率指的是画面的解析度，也就是一幅画面由 多少像素构成。像素越多，分辨率越高，画面也就越 清晰。 在字符显示方式中，将一屏中可显示的最多字符 数称为分辨率。 在图形显示方式中，将一屏中可显示的像素点数 称为分辨率。
码确定无疑，即得到闭合键的行列扫描码。
14.2.3 微型机键盘及键盘接口
1．键盘控制电路
PC系列键盘一般由键盘矩阵和以单片机或专用控 制器为核心的键盘控制电路组成，被称为智能键盘。 单片机通过执行固化在ROM中的键盘管理和扫描程序， 对键盘矩阵进行扫描，发现、识别按下键的位置，形 成与按键位置对应的扫描码，并以串行的方式送给微 机主板上的键盘接口电路，供系统使用。
5．图形显示器工作原理
VRAM中存放着显示的图形点阵数据，由于计算
机只能以二进制方式存放数据，每位只有两种状态
（“0”或“1”）。对于单色显示，VRAM中的每一位
对应画面上的一个像素点，该位为“1”即表示画面上
的这一点是亮点。而对于彩色显示（如16种颜色），
就需要用VRAM中的4位来定义一种颜色。
（6）视频带宽 视频带宽是指每秒钟扫描过的总像素数，以MHz （兆赫兹）为单位。 视频带宽＝水平分辨率×垂直分辨率×场频。 （7）灰度级与颜色数 像素具有明暗和色彩属性。黑白图像的明暗程度 称为灰度，明暗变化的数量称为灰度级，所以在单色 显示器中，仅有灰度级指标。彩色图像是由多种颜色 构成的，不同的深浅也可算作不同的颜色，所以在彩 色显示器中能显示的颜色种类称为颜色数。
14.3 其它输入设备及接口
计算机系统常用的输入设备除键盘外，还有；鼠标主要输入矢量信息和坐标数据；而扫描 仪主要输入图形、图像信息。
14.3.1 鼠标器 鼠标器是控制显示器光标移动的输入设备，由于 它能在屏幕上实现快速精确的光标定位，可用于屏幕 编辑、选择菜单和屏幕作图。随着Windows操作系统 环境越来越普及，鼠标器已成为计算机系统中必不可
第14章 人机接口
14.1 人机接口概述 14.2 键盘与键盘接口 14.3 其它输入设备及接口 14.4 显示设备及接口 14.5 打印机及接口 退出
14.1 人机接口概述
人机接口，又称输入/输出接口（I/O接口），是计 算机和人机交互设备之间的交接界面，通过接口可以 实现计算机与外设之间的信息交换。 14.1.1 人机交互设备 人机交互设备是计算机系统中最基本的设备之一， 是人和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备， 常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两类。
在外加电信号的作用下，依靠材料本身的光学特性变
化，使照射在它上面的光受到调制，因此这类器件又 叫光调制器件。
14.4.1 CRT显示器及接口
显示器输出的内容不能长期保存，当显示器关机 或显示别的内容时，原有内容就消失了，所以显示设 备属于软拷贝输出设备。 1．CRT显示器概述
CRT显示器由显示适配器（显示卡）和显示器 （监视器）两部分组成，显示卡通常插在PC机的总线 插槽上，也有的微机主板上集成有显示卡电路。显示 卡到显示器通过显示专用接口连接。
图形方式的显示信息以二进制的形式存储在 VRAM中，这些信息是图形元素的矩阵数组，在最简 单的情况下，只需要存储两值图形，即用“0”表示黑 色（暗点），用“1”表示白色（亮点）。用VRAM的1
位表示1个点，所以VRAM的1个字节可以存放8个点。
例如，一个CRT显示器的分辨率为640×200，在无灰 度级的单色显示器中，只需要16KB的VRAM。在彩色 显示或单色多灰度显示时，每个点需要若干位来表示。
1．输入设备 输入设备是人向计算机输入信息的设备。 2．输出设备 输出设备是直接向人提供计算机运行结果
的设备。
14.1.2 人机接口的功能 人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息 传输的控制电路。 接口中要分别传送数据信息、命令信息和状态信 息，数据信息、命令信息和状态信息都通过数据总线 来传送。大多数计算机都把外设的状态信息视为输入 数据，而把命令信息看成输出数据，并在接口中分设 各自相应的寄存器，赋以不同的端口地址，各种信息 分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中去。所谓 串行接口和并行接口，是指外设和接口一侧的传送方 式，而在主机和接口一侧，数据总是并行传送的。
14.4.3 视频显示标准 1．MDA
MDA（Monochrome Display Adapter ）属于单色 显示适配器，是IBM最早研制的视频显示适配器。
2．CGA
在MDA推出的同时，IBM也推出了彩色图形显示 适配器──CGA（Color Graphics Adapter）。
3．EGA 增 强 图 形 显 示 适 配 器 ─ ─ EGA （ Enhanced Graphics Adapter）是IBM公司推出的第二代图形显 示适配器，它兼容了MDA和CGA的全部功能。
4．字符显示器的工作原理 （1）字符显示原理 为了在扫描过程中能及时取出对应位置所需显示 的字符代码（ASCII码），应将这些字符代码预先由
主机送入VRAM中，屏幕上每个字符窗口对应于
VRAM中的一个字节单元。 VRAM中存放的是字符的ASCII码，不是点阵信 息。若要显示出字符的形状，还要有字符发生器（字 符库）的支持。
（3）点距 点距（dot pitch）是指屏幕上两个相邻的同色荧 光点之间的距离。点距越小，显示的画面就越精细， 用显示区域的宽和高分别除以点距，即得到显示器在 垂直和水平方向上最高可以显示的点数（即极限分辨 率）。 （4）屏幕尺寸 指屏幕对角线长度，一般有14、15、17、19、20、 21英寸等。 （5）场频 场频是指每秒钟屏幕刷新的次数，又称屏幕的垂 直扫描频率，以Hz（赫兹）为单位。
14.2.2 小型键盘接口 非编码键盘常用的键盘扫描方法有逐行扫描法和 行列扫描法。 1．逐行扫描法 图14-2是采用逐行扫描识别键码的8×8键盘矩阵， 8位输出端口和8位输入端口都在键盘接口电路中，其 中输出端口的8条输出线接键盘矩阵的行线（X0～X7）， 输入端口的8条输入线接键盘矩阵的列线（Y0～Y7）。 通过执行键盘扫描程序对键盘矩阵进行扫描，以识别 被按键的行、列位置。
显示器的字符库是用来存放各种字符的点阵字形 辉亮数据的只读存储器。显示时，从ROM中读出有关 的点阵信息送给CRT作为辉亮控制信号，以控制电子 束的强弱，从而在屏幕上组成字符。显示器的字符库 中存放的是字符的行点阵码，字符库的高位地址来自 VRAM的ASCII码，低位地址来自行计数器的输出 RA3～RA0（行扫描线序号）。
键盘扫描程序处理的步骤如下：
（1）查询是否有键按下。
（2）查询已按下键的位置。 （3）按行号和列号求键的位置码，得到的行号和 列号表示按下键的位置码。
2．行列扫描法 在 扫 描 每 一 行 时，读 列 线，若读得的结果为全 “1”，说明没有键按下，即尚未扫描到闭合键；若某 一列为低电平，说明有键按下，而且行号和列号已经 确定。然后用同样的方法，依次向列线扫描输出，读 行线。如果两次所得到的行号和列号分别相同，则键
少的输入设备。
14.3.2 扫描仪 扫描仪是一种光机电一体化的高科技产品，它是
将各种形式的图像信息输入计算机的重要工具，是继
键盘和鼠标之后的第三代计算机输入设备，也是功能
极强的一种输入设备。
14.4 显示设备及接口
按显示原理可分为两类。一类是主动显示器件， 如CRT显示器、发光二极管等，它们是在外加电信号 作用下，依靠器件本身产生的光辐射进行显示的，因 此也叫光发射器件。另一类叫做被动显示器件，如液 晶显示器，这类器件本身不发光，工作时需另设光源，
3．CRT显示原理 （1）CRT显示器的扫描方式 CRT显示器如同电视接收机一样，普遍采用光栅 扫描方式。在光栅扫描方式中，电子束在水平和垂直
同步信号的控制下有规律地扫描整个屏幕。
（2）显示器的显示模式 显示模式从功能上分为两大类：字符模式和图形 模式。
（3）显示缓冲区 为了不断提供刷新画面的信号，必须把字符或图 形信息存储在一个显示缓冲区中，这个缓冲区又称为 视频存储器（VRAM）。 VRAM的容量由分辨率和灰度级决定，分辨率越 高，灰度级越高，VRAM的容量就越大。 字符模式的VRAM通常分成两部分：字符代码缓 存和显示属性缓存。字符代码缓存中存放着显示字符 的ASCII码，每个字符占1个字节；显示属性缓存中存 放着字符的显示属性，一般也占1个字节。
14.2 键盘与键盘接口
键盘是计算机系统不可缺少的输入设备，人们通 过键盘上的按键直接向计算机输入各种数据、命令及 指令，从而使计算机完成不同的运算及控制任务。
14.2.1 键开关与键盘类型
键盘上的每个按键起一个开关的作用，故又称为 键开关。键开关分为接触式和非接触式两大类。 按照键码的识别方法，键盘可分为两大类型：编 码键盘和非编码键盘。
14.4.2 LCD显示器 LCD（Liquid Crystal Display）就是液晶显示器。 有四种基本的LCD选择：无源阵列单色、无源阵 列彩色、有源阵列模拟彩色和最新的有源阵列数字彩 色。
2．LCD的技术指标 （1）速度 结构不同的LCD显示器，其响应输入信号的速度 差异很大，对于速度的要求取决于用途。 （2）亮度 高分辨率的显示器已达到较高的亮度级，LCD的 亮度取决于LCD的结构和背景照明的类型。 （3）对比度 对比度通常是指开状态像素与关状态像素亮度的 比率。 （4）视角 视角是指人们观察显示器的范围，它用于垂直于 显示器平面的法向平面角度来度量。
2．键盘接口电路 键盘接口电路一般在微机主板上，通过电缆与键 盘连接，串行地接收键盘送来的扫描码，或者向键盘 发送命令，要求键盘完成一定的工作（比如自检）。 其功能主要有： （1）将串行接收键盘送来的接通扫描码和断开扫 描码，转换成并行数据并暂存； （2）收到一个完整的扫描码后，立即向主机发中 断请求； （3）主机中断响应后读取扫描码，并转换成相应 的ASCII码存入键盘缓冲区。对于控制键，设置相应 的状态； （4）接收主机发来的命令，传送给键盘，并等候 键盘的响应，自检时用以判断键盘的正确性。