微型计算机常用外设接口.ppt

第10章常用外设接口技术,10.1显示器与接口技术,10.2键盘与鼠标,10.1显示器与显示接口,10.1.1显示器与显示卡,显示器概述显示器（又称为监视器）是计算机的主要输出设备，是人机交流的重要桥梁，能将计算机的工作状态、运算结果和输入的文本及程序等信息转换为字符、图形和图像等显示出来。从制造显示器的器件或工作原理来分，显示器有多种类型。,（1）按照显示颜色的不同单色显示器：只能显示黑白两色；彩色显示器：可以显示上万种颜色。,（2）按照工作器件不同,阴极射线管（CRT）液晶显示器（LCD）等离子显示器（PDP）发光二极管（LED）,(3)按支持最高显示模式MDACGAEGAVGASVGAXGA,2.显示卡,显示卡又称显示适配器，也就是现在我们所说的显卡，是连接CPU与显示器的接口电路。显卡将CPU提供的指令和有关数据进行相应的处理并转换成显示器能够接受的文字和图形信号，然后通过屏幕显示出来。,（1）显卡的组成一般显卡是有显示控制芯片、显示内存、RAMDAC、BIOS芯片、显示器接口及总线等组成。,核心频率单位为MHz渲染管道的数量(管线数量)低端芯片通常有4条，中端8-12条，高端16条或更多。,1、显示芯片（GPU）显示芯片是显示卡的核心部件，负责图形数据的处理。显卡的等级直接由显示芯片来划分。,3BIOS芯片通常是一颗闪存，它存储了显卡的一些基本的配置信息及驱动程序，如核心频率和显存频率。系统启动后，第一个出现在屏幕上的就是显卡BIOS的信息提示。4RAMDAC(RAMDigital-to-AnalogConverter随机存取存储器-数摸转换)它是负责将显卡上的数字(Digital)信号，转成为能够用于显示的模拟(Analog)信号的芯片。,5.显卡接口显示卡是连接计算机主机与显示器的纽带，因此它有外部和内部两种接口。靠近机箱的一边，可以看到显卡有不少的外部接口，从左往右分别是S-Video、DVI和VGA接口。,6.总线接口在显卡的一侧，有一排金色的接触点就是显卡与主机板连接的桥梁，目前比较流行的是AGP接口和PCI-E接口规范。金手指除了要提供显卡芯片和主板之间的数据交换外，还要提供整个显卡的电能。,（2）显卡分类显示方式不同是否具有处理图形功能总线结构,（3）VGA接口,VGA（VideoGraphicsArray）还有一个名称叫D-Sub。VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号（水平和垂直信号）。使用VGA连接设备，线缆长度最好不要超过10米，而且要注意接头是否安装牢固，否则可能引起图像中出现虚影。,10.1.2CRT显示器,显射线管内部的电子枪通电，发出电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，由偏转线圈控制电子的方向，穿过荫罩的小孔或荫栅并经荫罩或荫栅调正，然后高速轰击到荧光屏上的荧光粉从而发光，RGB3色荧光点被不同强度的电子流点亮，就会产生各种色彩。为了形成图像，电子束会从左到右进行水平扫描屏幕上的像素点，使每个荧光点发亮，并通过电压控制明暗程度。当电子束扫描到尾端后，电子束会瞬间关闭，磁力线圈复位，然后从下一条开始。就这样不断重复直至扫描完整个屏幕。,CRT显示器主要由阴极射线管、显示缓冲器、字符发生器、CRT控制器组成。,1.阴极射线管CRT,2.光栅扫描光栅扫描显示图形时，电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序进行扫描。电子束先从荧光屏左上角开始，向右扫一条水平线，然后迅速地回扫到左边偏下一点的位置，再扫第二条水平线，照此固定的路径及顺序扫下去，直到最后一条水平线，即完成了整个屏幕的扫描。在扫描过程中，CRT屏幕上形成了一条条水平扫描线被称为光栅。3.字符发生器在CRT上显示字符时，将屏幕划分成许多方块，每个方块被称为字符窗口，要显示的字符就位于字符窗口中。把每个字符窗口对应的字符代码存储在显示缓冲器中，存放字符的ASCII码。字符发生器用来产生字符的点阵，是用来存放各种字符的点阵字形辉亮数据的只读存储器，显示出时，从中读出有关的点整信息送给CRT作为辉亮信号，以控制电子束的强弱，从而在屏幕上显示出字符。,扫描方式,隔行扫描是先扫奇数行，后扫偶数行，通过两次扫描来完成对图像的更新。缺点：刷新率低，图像有闪烁感，近距观看时尤其明显，容易使眼睛疲劳。目前多数的电视机仍采用这种方式，但计算机的显示器一般不采用这种扫描方式。,逐行扫描,隔行扫描,逐行扫描是连续扫描行图像，场频和帧频已经统一，这种扫描方式比较稳定没有闪烁感，对眼睛伤害比较小。逐行扫描比隔行扫描具有更加稳定的显示效果。,字符显示原理一般的字符CRT显示器所显示的西文字符都是在57点的矩阵范围内表示。图为字符A、E、H在屏幕上显示的情况。,字符显示原理为了满足扫描的要求，必须把字符的代码（ASCII码）转换成字符的点阵，这可用字符发生器来完成。,字符发生器的外特性是当代码输入端输入ASCII码、字符点阵行选择端输入点阵选择信号时，在输出端输出该字符选择行的点阵(高电平为亮点)。,4.CRT控制器用于光栅道门显示器与微机系统之间的接口，主要功能：（1）接受来自计算机要显示的代码；（2）设定每行和每帧显示的数目；（3）控制光标位置；（4）产生光栅扫描的水平和垂直的同步信号。,5.显示器接口,10.1.3LCD显示器及接口,1.概述液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶，它的另一个特殊性质在于，如果给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，通电时，排列变得有秩序，使光线容易通过，当不通电时，排列混乱，阻止光线通过。,2.分类（1）被动式LCDTN-LCD，STN-LCD和DSTN-LCD,（2）TFT-LCDTFT-LCD的构成主要由萤光管(或者LEDLightBar）、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等构成。首先，液晶显示器必须先利用背光源投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶。这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶中传播的光线的偏振角度，然后这些光线还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变加在液晶上的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，这样就能在液晶面板上变化出有不同色调的颜色组合了。,3.LCD接口目前，最常用的是15针的D-Sub，另一种是DVI接口。,10.2键盘与鼠标,10.2.1键盘键盘:键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。主要与键开关（按键）和键扫描电路组成。,键盘的分类（1）构造原理：触点式开关按键键盘和无触点开关按键键盘；（2）物理结构：机械式、薄膜式、电容式；（3）按键数目：84、102、104、107；（4）判断按键位置方法：编码键盘和非编码键盘；（5）外形：标准、人体;（6）与主机的连接方式：有线连接与无线连接,每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别接在PA口低四位和PA口高四位。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过内部上拉电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。PA口低四位和PA口高四位，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过多分支选择语句返回按键值。,3.键盘的工作原理,(1)编码键盘的工作原理编码键盘主要依靠一块专用的大规模集成电路完成扫描、编码、传送之功能，编码键盘能够直接提供与按键相对应的编码信息。,静态编码键盘采用硬件编码电路实现编码，当按下一个键时，通过硬件编码器直接产生其对应的代码送入主机，这种键盘响应速度快。动态编码键盘采用硬件电路扫描键盘的工作方式。,（2）非编码键盘的工作原理,与编码键盘不同，非编码键盘并不直接提供按键的编码信息，而是用较为简单的硬件和一套专用程序来识别按键的位置。非编码键盘由软件、硬件配合完成键盘的工作。利用软件驱动下的硬件来完成诸如扫描、编码、传送等功能，这个程序被称之为键盘处理程序。整个键盘处理程序由查询程序、传送程序、译码程序三部分组成。非编码键盘的键盘处理程序已被计算机厂家固化在计算机内部的ROM中。,查询是否有键按下；查询案件的位置；查询所在列；查询所在行；,10.2.3鼠标,是最常用的输入设备之一，它可以极大地方便软件的操作，尤其是在图形环境下，没有鼠标是很难操作的。,鼠标的分类,按其结构分可分为机械式、光电式、光机式等，平时我们用得最多的是机械式和半光电式两种。,1.机械式鼠标,机械式鼠标：价格便宜，维修方便，所以用这种鼠标的人较多。把这种鼠标拆开，可以见到其中有一个橡胶球，紧贴着橡胶球的有两个互相垂直的传动轴，轴上有一个光栅轮，光栅轮的两边对应着有发光二极管和光敏三极管。当鼠标移动时，橡胶球带动两个传动轴旋转，而这时光栅轮也在旋转，光敏三极管在接收发光二极管发出的光时被光栅轮间断地阻挡，从而产生脉冲信号，通过鼠标内部的芯片处理之后被CPU接受。信号的数量和频率对应着屏幕上的距离和速度。,机械鼠标的结构图,2.光电鼠标,光电鼠标：光电鼠标没有机械装置，内部只有两对互相垂直的光电检测器，光敏三极管通过接收发光二极管照射到光电板反射的光进行工作，光电板上印有许许多多黑白相间的小格子，光照到黑色的格子上，由于光被黑色吸收，所以光敏三极管接收不到反射光；相反，若照到白色的格子上，光敏三极管可以收到反射光，如此往复，形成脉冲信号。,3.光机式鼠标,是在机械式鼠标的基础上发展而成的，光机式鼠标所采用的测量方法与光电式鼠标相似，但测量鼠标位移的部件不同。,光电鼠标和机械鼠标外形,跟踪球,跟踪球：