课件：人机交互接口.ppt

第9章 人机交互接口,人机交互接口技术涉及认识心理学、应用领域学科、计算机科学、图形学、语言学、美学、行为科学等诸多学科 人机交互接口是一门综合技术。 人机接口研究的主要方向集中在接口的智能化和接口的图形化 微机系统的基本人机交互接口主要有键盘、鼠标接口，打印机与扫描仪等；显示器与显示卡接口.,1 PC机键盘接口,微机键盘类型： PC/XT机采用83个键的标准键盘、AT机使用84个键的键盘 增强型的101/103/104/105/108/109个键的扩展键盘 键盘的编码: 按键扫描码（与位置有关） 放键扫描码 PC/XT机和AT机的扫描码的发送格式（P296） PC/XT机KBDATA有9位,第一位是起始位 ，为高电平 AT机的KBDATA有11位,是按照串行异步通信格式发送,第一位是起始位，为低电平,键盘插头外形及管脚定义,标准AT机键盘原理图,单片机作收发控制,保证上电复位时间不小于300ms,与主板连接,异步串行通信格式,AT键盘与PC机接口原理,识别扫描码，检测PC数据和时钟线,发送键盘命令给键盘 接收键盘命令响应 接收的扫描码,鼠标器接口,20世纪60年代中叶，斯坦福研究院开发出世界上第一个鼠标器，是一种非常重要的输入设备，其英文名叫“Mouse”。 鼠标器是一种定位装置，分辨率为320800dpi (移动1英寸所经历的像素数） 鼠标有机械鼠标、光电鼠标和光电机械鼠标三类，其主要区别在于它们检测坐标的装置不同 PC机上常使用两键或三键鼠标， 鼠标可分为MS串行鼠标器、PS/2鼠标器、总线鼠标器及USB鼠标器,鼠标器工作原理,PS/2鼠标键盘与主机的连机器,DB-9鼠标器通过标准RS-232C串行口与微机相连的,Microsoft的鼠标器三字节数据格式,LB=1表示鼠标器的左键按下； RB=0表示鼠标器的右键按下； X7X0和Y7Y0均为8位带符号整数，表示相对于上次的位移量。 位移量的单位为米基，1米基=0.0005英寸。,3 显示器与显示卡,CRT显示器 液晶显示器 场致发射显示 等离子显示器 大屏幕投影机 显示器安规认证及TCO03标准 显示卡的基本原理 显卡接口技术 应用程序接口(API),CRT显示器的结构,CRT显示器的主要技术参数,屏幕尺寸:指屏幕对角线大小，一般有14、15、17、19、20、21英寸等多个大小。 点距:指CRT(阴极射线管)上两个颜色相同的磷光点之间的距离，单位是毫米。 像素:每一个像素包含一个红色，绿色，兰色的磷光体。 行频:又叫水平刷新频率，是电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条数，以KHz为单位。 场频:又叫垂直刷新频率，是每秒钟屏幕重复绘制显示画面的次数，即重绘率，以Hz为单位。 分辨率:定义显示器画面解析度的标准，由每帧画面的图素数决定，以水平显示的图素个数水平扫描线数表示。（如1024768指每帧图象由水平1024个图素，垂直768条扫描线组成。） 带宽:这是表示显示器显示能力的一个综合指标。指每秒钟的扫描的图素个数；即单位时间内每条扫描线上显示的频点数总和，以MHz为单位。带宽越大表明显示器显示控制能力越强，显示效果越佳。,CRT显示器操控方式,早期的显示器采用模拟调节方式，DOS不支持即插即用，显示器的相关设置无法保存，数控调节当然无法实现 视频电子标准协会（VESA）的显示数据通道协议（DDC）允许显示器和主机之间通过数据通道进行信息交换 由于DDC正是实现WINDOWS的即插即用的基础，使操作系统能从显示器和显示卡获取信息后，自动匹配最佳的设置或调用已经设置好的显示模式，而不用每次都由手动进行调整，数控调节就实现了,2 其它平面显示器,液晶显示器 场致发射显示 等离子显示器 大屏幕投影机 发展中的平面显示器,液晶显示器,液晶显示器(LiquiD Crystal Display,LCD)的原理是利用液晶的物理特性，通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过 DSTN(Dual Scan Tortuosity Nomograph)双扫描扭曲阵列，是液晶的一种，由这种液晶体所构成的液晶显示器对比度和亮度较差、可视角度小、色彩欠丰富，但是它结构简单价格低廉 TFT(Thin film transistor)薄膜晶体管，是指液晶显示器上的每一液晶象素点都有集成在其后的薄膜晶体管来驱动,液晶显示器的主要参数,可视角度 亮度、对比度:TFT液晶显示器的可接受亮度为150cd/m2以上 响应时间:它反应了液晶显示器各象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。上升时间和下降时间；而表示时以两者之和为准，通常为1650ms。 显示色素:几乎所有15英寸LCD都只能显示高彩(256K)，因此许多使用了所谓的FRC (Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面,场致发射显示器,场致发射显示器（FielD Emission Display，FED）的原理是：使用电场自发射阴极（cathoDe emitter）材料的尖端放出电子，而非使用热能，使得场发射电子束的能量分布范围较传统热电子束窄而且具有较高亮度，用场发射技术作为电子来源以取代传统CRT显象管中的热电子枪，因而可以用于平面显示器并带来了很多优秀特色 优点：更高的亮度可以在阳光下轻松地阅读；高速的响应速度使得它能适应快速更新画面的场合；内置的千万冗余电子发射器让其表面比液晶显示器更凹凸不平，视角更宽广，也不会出现液晶显示器一个晶体管损坏便会很明显地显露出来的情况,PDP等离子显示器,PDP等离子显示器又称电浆显示器，其特点是厚度极小 原理是利用惰性气体（Ne、He、Xe等）放电时所产生的紫外线来激发彩色荧光粉发光，然后将这种光转换成人眼可见的光，类似普通日光灯 PDP显示有亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快等优点 等离子显示器的每一颗像素都是独立地自行发光，耗电量自然大增 一般等离子显示器的耗电量高于300瓦,大屏幕投影机,投影机主要有两项参数：亮度和分辨率 CRT投影机就是由CRT管和光学系统组成的投影机，使用内光源，也叫主动投影方式 LCD投影机利用的是液晶的光电效应成像，分为液晶板和液晶光阀两种，液晶板投影机是以液晶板作为成像器件，多为单片设计。液晶光阀投影机采用CRT管和液晶光阀作为成像器件 DLP(Digital Light Processor)，数字光处理器。它以DMD（Digital Micromirror Device）数字微反射器作为光阀的成像器件，采用数字光处理技术调制视频信号，驱动DMD光路系统，通过投影透镜获取大屏幕图像,发展中的平面显示器,受光型的液晶显示器（LCD） 电致变色显示器（ECD） 电泳显示器（EPID） 铁电陶瓷显示器（PLZT） 电激发光显示器（ELD） 发光二极管显示器（LED） 高分子或聚合体发光显示器（LEP） 真空荧光显示器（VFD）等,3 显示器安规认证及TCO03标准,瑞典专业雇员联盟（TCO）1992年在MPRII的基础上对节能、辐射提出了更高的TCO92标准。 TCO92是针对显示器的包括电磁辐射、自动电源关闭、耗电量、防火及用电安全、TCO验证证明五个方面的标准； TCO95加入了对环境保护和人体工程学的要求，覆盖了对显示器、键盘和主机单元的要求； TCO99提出了更严格、更全面的环境保护、用户舒适度等标准 TCO03标准，要求更加严格,4 显示卡,显卡也就是通常所说得图形加速卡。它的基本作用就是控制电脑的图形输出，它工作在CPU和显示器之间。 显示卡的主要作用是对图形函数进行加速 显示内存也称显存，是加速卡的重要组成部分，显存也被称为帧缓存，它实际上是用来存储要处理的图形的数据信息 显示器工作在模拟状态下，这就需要在中间有一个D/A转换器。RAMDAC，它的作用就是将数字信号转换为模拟信号使显示器能够显示图象,显卡接口及应用程序接口(API),PCI显卡以PCI总线速度的一半即33MHZ工作，它可以达到的峰值传送率为133MHz。 AGP以66MHz的速度工作，AGP 1X的峰值传送率可达266MHz，AGP 8X的理论传输率为2.12GB/s 当某一个应用程序提出一个制图请求时，这个请求首先要被送到操作系统中，然后通过GDI (图形设备接口)和DCI(显示控制接口)对所要使用的函数进行选择。 而现在这些工作基本由DirectX来进行，它远远超过DCI的控制功能，而且还加入了3D图形API(应用程序接口)和Direct3D,9.4 硬盘与光驱,硬盘原理及接口 CD-ROM DVD-ROM,硬盘基本原理,硬盘（HarD Disk Drive,HDD）由多个盘片组成，盘片是由铝合金制成的，盘片的表面镀上磁粉，从而可以记录信息。 硬盘的每个盘片有两个盘面，盘面上划分着许多同心圆，这些同心圆被称为磁道。 同心园的周长不同，但存储量却相同。磁道被划分成许多区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储512个字节的信息。 在硬盘中，所有盘面的相同磁道号的集合称为柱面。 每个盘面对应一个磁头。 磁头由驱动机构和读写臂控制负责读写数据。柱面、盘面、磁头、磁道和扇区决定了一个硬盘的大小。,硬盘相关技术,磁头:MR磁头(Magnetoresistive heaDs)，即磁阻磁头，GMR磁头使硬盘容量提高十倍以上 转速:主轴马达带动盘片高速旋转，产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。硬盘转速为5400、7200转/分钟，最高转速达10000转/分钟 单盘容量:指单张盘片的容量，单盘容量越大，实现大容量硬盘也就越容易，寻找数据所需的时间也相对少一点 S.M.A.R.T.技术:全称是Self-Monitoring, Analysis anD Reporting Technology，即“自监测、分析及报告技术”,硬盘接口技术,随着硬盘速度与CPU速度的不断提高，硬盘外部数据传输的瓶颈现象日益严重 从1986年的ATA到1993的ATA-2这七年时间里，外部数据传输率从3.3MB/s增至16.6MB/s。 Ultra ATA接口技术可将外部数据传输速度倍增至33MB/s、66MB/s、100MB/s、133MB/s。 16位的Ultra3 SCSI理论上的数据传输率已达160MB/s，但SCSI接口卡和SCSI硬盘的价格高昂，通常用在高档服务器上。 串行ATA硬盘传输接口，传输仅通过一根四线电缆与设备相连接来代替传统的硬盘数据排线，串行ATA数据传输的最大速率约为150MB/s,CD-ROM,CD-ROM(Compact Disk ReaD Only Memory) 中文的意思是光盘只读存储器，它通过激光束读出光盘种的信息。 数据传输率是衡量光驱的重要性能指标，常说的“几速”或“几倍速”就是指光驱的数据传输率，它是指每秒向主机传输的数据量。 单速计为1X，大小为150KB/S。如“52速”光驱的传输速率为52X150KB/S CD-R盘片是一种一次性写入光盘 CD-RW是一种可擦写的光盘,光盘的结构组成,光盘的光道,光盘的表面被划分为间距为1.6微米、宽度为0.6微米的光道，通过光道上的微小的凹坑和平面来表示“0”或“1”,光盘数据的读取,DVD-ROM,DVD(Digital Video Disk) 即数字视频光盘或数字影碟，是利用MPEG2的压缩技术来储存影像 由于DVD大储存量，在信息存储及数码音乐也有很好的应用，于是又称DVD是Digital Versatile Disk，是数字多用途的光盘,DVD五种规格用途,Book A的DVD-ROM是电脑资料档只读光盘，用途类似CD-ROM。 B的DVD-ViDeo是家用的影音光盘，用途类似LD或ViDeo CD。 C的DVD-AuDio是音乐碟片，用途类似音乐CD。 D的DVD-R (或称DVD-Write-Once)是限录一次的DVD，用途类似CD-R。 E的DVD-RAM(或称DVD-Rewritable)是可多次读写的光盘，用途类似MO。,DVD-ROM,单层的DVD盘片是0.6mm，DVD采用波长短的红色激光，容量是4.7GB (DVD-5) 由于DVD盘片的比较薄，所以它可以由两层0.6mm的盘片粘合在一起，从而将其容量扩大一倍而达到9.4GB (DVD-10) ，这就是单层双面的DVD盘片。 每一层介质还可以分为两层，激光束能读取两个层上的物理坑点。单面的容量扩大到8.5GB (DVD-9) 再将两面粘合起来就得到了双层双面的17GB,DVD 内容乱码系统- CSS与分区,美国影业联盟即担心DVD的出现也会像VCD一样被盗版和翻版,把世界分成六大区域，分别为: (1) 美国、加拿大； (2) 日本及西欧； (3) 亚洲； (4) 中南美和澳洲；新西兰； (5) 非洲、俄罗斯和东欧； (6) 中国大陆。,5 打印机与扫描仪,1 打印机概述 2 针式打印机 3 喷墨打印机原理 4 激光打印机 5 并行打印机接口 6 扫描仪,打印机概述,打印机从打印原理上来说大致分为针式打印机、喷墨打印机、激光打印机（包括黑白和彩色激光打印机） 还有一些不常接触的如热转印打印机、热蜡式打印机、热升华打印机 它们各有特点，除了后三种打印机目前还比较少的涉足大众市场以外，另外三种类型的打印机都已经在各自擅长的领域发挥着不可取代的作用。,针式打印机结构图,LQ1600K打印头示意图,EPSON微压电打印头原理,激光打印机基本原理,激光打印机是由激光器、声光调制器、高频驱动、扫描器、同步器及光偏转器等组成 激光打印机把接口电路送来的二进制点阵信息调制在激光束上，之后扫描到感光体上。 感光体与照相机构组成电子照相转印系统，把射到感光鼓上的图文映像转印到打印纸上，其原理与复印机相同。 激光打印机是将激光扫描技术和电子显像技术相结合的非击打输出设备。 激光打印机要经过：充电、曝光、显影、转印、消电 、清洁、定影七道工序,5 PC机打印口连接定义,PC机打印口地址及信号分配,扫描仪工作原理示意图,调制解调器Modem,调制解调器Modem(Modulator/Demodulator) 它将微机串行接口输出的二进制数字信号变换成适应模拟信道的信号 话音通路频带范围一般为3003400Hz ITU V.32标准支持9.6Kbps数据传率。 V.34标准支持28.8Kbps数据传率 V.42标准支持33.6Kbps数据传率 V.90、V.92标准支持56Kbps数据传率,非对称数字用户专线ADSL,非对称数字用户专线ADSL（AsymmetriCDigital Sub