第11章人机接口技术.pptx
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1、中国水利水电出版社中国水利水电出版社 ISBN ISBN 978-7-5170-3719-4978-7-5170-3719-4王向慧王向慧王向慧王向慧 主编主编主编主编(第(第1111章)章)微型计算机原理与接口技术(第二版)微型计算机原理与接口技术(第二版)第第11章章 人机接口技术人机接口技术11.1 键盘及其接口键盘及其接口技术技术11.2 鼠标及其接口技术鼠标及其接口技术11.3 显示器及其接口技术显示器及其接口技术11.4 打印机及其接口技术打印机及其接口技术11.5 外存储器及其接口外存储器及其接口11.6 扫描仪扫描仪习题与习题与思考思考第第1111章章11.1键盘及其接口技术1
2、1.1.1 键盘的基本工作键盘的基本工作原理原理11.1.2 键盘的分类键盘的分类11.1.3 非编码键盘的按键识别方法非编码键盘的按键识别方法11.1.4 PC机键盘机键盘11.1.5 PC机键盘接口机键盘接口技术技术退出下页上页帮助第第1111章章11.1.1 键盘的基本工作原理键盘的基本工作原理按照结构形式,键盘有线性和矩阵两种结构。PA0PA1+5V+5V(a)线性结构+5VPA0PA1PA2PA30行1行2行3行0列 1列 2列 3列PA4PA5PA6PA7(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。退出下页上页帮助第第1111章章11.1
3、.2 键盘的分类键盘的分类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、扫描码的确定由软件完成。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。退出下页上页帮助第第1111章章11.1.3 非编码键盘的按键识别方法非编码键盘的按键识别方法1行扫描法2行反转法退出下页上页帮助第第1111章章11.1.4 PC机键盘机键盘PC机一般采
4、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键逐步发展到后来的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键盘控制器的芯片Intel8048。Intel8048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。退出下页上页帮助第第1111章章11.1.5 PC机键盘接口技术机键盘接口技术(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
5、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键盘接口类型退出下页上页帮助第第1111章章11.1.5 PC机键盘接口技术机键盘接口技术2PC机键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。若键盘中断允许,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,
6、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。INT16H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INT16H程序,用户也可以使用DOS功能调用(INT21H)获得所需要的键盘信息。退出下页上页帮助第第1111章章11.1.5 PC机键盘接口技术机键盘接口技术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,出队列则由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
7、足操作员快速键入的需要。退出下页上页帮助第第1111章章11.1.5 PC机键盘接口技术机键盘接口技术4PC机键盘接口电路主要由负责键盘接口全部工作的Intel8042组成。Intel8042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则作为数据缓存器使用。键盘矩阵键盘控制器8048扫描码时钟备用+5VGND键盘接口IR1扫描码8259AINTRCPU系统板键盘ASCIIRAM键盘缓冲区Intel8042第第1111章章11.2鼠标及其接口技术11.2.1 鼠标的分类及工作原理鼠标的分类及工作原理11.2.2 鼠标的主要性能
8、指标鼠标的主要性能指标11.2.3 鼠标与主机的鼠标与主机的接口接口退出下页上页帮助第第1111章章11.2.1 鼠标的分类及工作原理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退出下页
9、上页帮助第第1111章章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,若未感光则定义为信号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、反应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鼠标的分类及工作原理退出下页上页帮助第第
10、1111章章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表面,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,可以应用在更多的表面环境。退出
11、下页上页帮助第第1111章章11.2.2 鼠标的主要性能指标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,表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。fps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。退出下页上页帮助第第1111章章11.2.3 鼠标与主机的接口鼠标与主机的接口(a)串行通信接口(b)PS/2接口(c)
12、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。第第1111章章11.3显示器及其接口技术11.3.1 显示器的显示器的分类分类11.3.2 显示器的工作原理显示器的工作原理11.3.3 显示器的主要显示器的主要性能指标性能指标11.3.4 显卡的工作原理显卡的工作原理退出下页上页帮助第第1111章章1
13、1.3.1 显示器的分类显示器的分类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显示屏广泛应用于一些大型公共场所。退出下页上页帮助第第1111章章11.3.2 显示器的工作原理显示器的工
14、作原理1CRT显示器的结构及工作原理退出下页上页帮助第第1111章章2LCD显示器的显示原理11.3.2 显示器的工作原理显示器的工作原理退出下页上页帮助第第1111章章3LED显示屏的结构及工作原理11.3.2 显示器的工作原理显示器的工作原理退出下页上页帮助第第1111章章11.3.3 显示器的主要性能指标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对比度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应的速度,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
15、个像素点都能被计算机单独访 问。常 见 的 分 辨 率 有12801024、1366768、19201080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,若可视角为左右80,则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,则观看的角度越好,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,对比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对比度越大越好,较高的对比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
16、。对于屏幕上每个像素,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、蓝种基本色控制,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。退出下页上页帮助第第1111章章11.3.4 显卡的工作原理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
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