第6章 输入输出设备与输入输出系统

1、1第第6 6章章 输入输出设备与输入输出系统输入输出设备与输入输出系统26.1 输入输出设备概述输入输出设备概述6.1 6.1 输入输出设备输入输出设备人机交互设备人机交互设备输入设备输入设备人们可以通过它把要执行的命令和人们可以通过它把要执行的命令和 数据等信息送入计算机。数据等信息送入计算机。输出设备输出设备人们可以从计算机得到所需要的结人们可以从计算机得到所需要的结 果。果。 3输入输出设备简明列表输入输出设备简明列表 键盘键盘 图形输入设备：鼠标器、图形板、光笔图形输入设备：鼠标器、图形板、光笔 图象输入设备：扫描仪、传真机、图象输入设备：扫描仪、传真机、 摄象机、数字相机摄象机、数字

2、相机 条形码阅读器条形码阅读器 显示器（字符、图形、图象）显示器（字符、图形、图象） 打印机（针式、喷墨、激光）打印机（针式、喷墨、激光） 绘图仪绘图仪输入设备输入设备输出设备输出设备4 5.1.2 5.1.2 点阵式设备运行原理点阵式设备运行原理 以点阵式运行的设备，通常都是把某些信以点阵式运行的设备，通常都是把某些信息例如字形、图形、图像等，以计算机用户息例如字形、图形、图像等，以计算机用户可见的某种形式表示出来。可见的某种形式表示出来。 在计算机显示器，在计算机显示器，屏幕上，这些被显示的内容是以可见光的形屏幕上，这些被显示的内容是以可见光的形式表现出来的。在打印纸上，通常是以式表现出来

3、的。在打印纸上，通常是以“印印刷刷”（染色）的效果表现出来。（染色）的效果表现出来。 5 点阵式设备运行共同特点：要表示的信点阵式设备运行共同特点：要表示的信息，最终要以平面上以可见的息，最终要以平面上以可见的“形状形状”体现体现出来。而这些出来。而这些“形状形状”不管其简单还是复杂，不管其简单还是复杂，原理上，又都是以许多断续的点的不同布局原理上，又都是以许多断续的点的不同布局表示出来的。当一些点彼此之间靠得很近时，表示出来的。当一些点彼此之间靠得很近时，使人看上去就像连在一起的样子。使人看上去就像连在一起的样子。 例如：把一些点安排在一条直线上，人们例如：把一些点安排在一条直线上，人们可看

4、见一条直线的形状，把这些点安排在一可看见一条直线的形状，把这些点安排在一个方框内，人们可看见一个方框的形状；若个方框内，人们可看见一个方框的形状；若在一个英文字母字形的各位上布满点，人们在一个英文字母字形的各位上布满点，人们就可以看见英文字母。就可以看见英文字母。6 从组成各种形状的点的布局规律看，有两种情况：从组成各种形状的点的布局规律看，有两种情况： （1）每个被表示的对象有确定的形状（如中、）每个被表示的对象有确定的形状（如中、西文字符、标点符号、简单的几何形状）。要表示西文字符、标点符号、简单的几何形状）。要表示这样一些对象，可设法把这些对象的点的布局设置这样一些对象，可设法把这些对象

5、的点的布局设置保存在存储器中，需要时再把它们复现出来。保存在存储器中，需要时再把它们复现出来。 （2）被表示对象的点的布局没有确定的规律（如）被表示对象的点的布局没有确定的规律（如油画、照片）。要表示这样一类对象，可设法把油油画、照片）。要表示这样一类对象，可设法把油画或照片上所表现的连续变化的内容，在计算机指画或照片上所表现的连续变化的内容，在计算机指定的平面上用离散的点表示出来。定的平面上用离散的点表示出来。 简单的应用方简单的应用方式只需为每点分配一个二进制位来区别点的有无，式只需为每点分配一个二进制位来区别点的有无，例如例如 1表示有点，表示有点，0表示无点。表示无点。7 处理一幅图中

6、各处不同的亮暗层次的办处理一幅图中各处不同的亮暗层次的办法（单一颜色的情况）：法（单一颜色的情况）： 用各处不同亮度（灰度级）来体现一幅用各处不同亮度（灰度级）来体现一幅图的层次感，即每一点可用几种不同的亮度图的层次感，即每一点可用几种不同的亮度显示。必须用多个（例如显示。必须用多个（例如b个）二进制位个）二进制位（bit）来表示亮度等级）来表示亮度等级S，其关系是：，其关系是： S = 2b 亮度等级越多，表示同一幅图的数据量就亮度等级越多，表示同一幅图的数据量就越大。越大。8 处理多种颜色图像的办法：处理多种颜色图像的办法： 不同颜色是用不同颜色是用3基色按不同比例关系混合基色按不同比例关

7、系混合而呈现出来的。而呈现出来的。 例如，为表示例如，为表示 256种颜色，要用种颜色，要用8位二进制位二进制位。若希望每种基色都有位。若希望每种基色都有256种亮度，要用种亮度，要用38 = 24 个二进制位（个二进制位（3字节）。每个点有字节）。每个点有256256 256种颜色（真彩色）。种颜色（真彩色）。9两个简单的例子：两个简单的例子： 0 1 2 3 4 5 6 7 X 01234567Y直线的点阵表示直线的点阵表示可用可用8个字节来表示：个字节来表示：00 ，02 ，0 4，0810 ，20 ，40 ，0010 0 1 2 3 4 5 6 7 X 01234567Y英文字母英文字

8、母A的字形和的字形和它的点阵表示它的点阵表示可用可用8个字节来表示：个字节来表示：10 ，28 ，44，82FE ，82 ，82 ，0011作业作业4.1. 4.1. 点阵式设备得以广泛应用的原因是什么点阵式设备得以广泛应用的原因是什么? ? 答：以点阵式运行的设备，通常都是把答：以点阵式运行的设备，通常都是把某些信息例如字形、图形、图像等，以计算某些信息例如字形、图形、图像等，以计算机用户可见的某种形式表示出来。其共同特机用户可见的某种形式表示出来。其共同特点是：要表示的信息，最终要以平面上以可点是：要表示的信息，最终要以平面上以可见的见的“形状形状”体现出来。而这些体现出来。而这些“形状形

9、状”不不管其简单还是复杂，原理上，又都是以许多管其简单还是复杂，原理上，又都是以许多断续的点的不同布局表示出来的。当一些点断续的点的不同布局表示出来的。当一些点彼此之间靠得很近时，使人看上去就像连在彼此之间靠得很近时，使人看上去就像连在一起的样子。这样的事实很容易被人接受，一起的样子。这样的事实很容易被人接受，也不会有原理上的争议。所以点阵式设备得也不会有原理上的争议。所以点阵式设备得以广泛应用。以广泛应用。12 6.2 显示器设备的组成与运行原理显示器设备的组成与运行原理 6.2.1 6.2.1 显示器设备概述显示器设备概述 显示器设备是以可见光形式显示信息显示器设备是以可见光形式显示信息的

10、输出设备。当前使用最多的是阴极射线的输出设备。当前使用最多的是阴极射线管（管（CRT）为主体的显示器，其次是液晶）为主体的显示器，其次是液晶显示器。按显示内容分，可分为字符显示显示器。按显示内容分，可分为字符显示器和图形显示器。器和图形显示器。 显示器属于以点阵方式运行的设备。显示器属于以点阵方式运行的设备。显示器是矩形的。沿水平方向和垂直方向显示器是矩形的。沿水平方向和垂直方向分成许多像素。全部像素的数目称为分辨分成许多像素。全部像素的数目称为分辨率。常用的分辨率有率。常用的分辨率有640480，800600，1024768。13阳极阳极偏转线圈偏转线圈阳极帽阳极帽显示屏显示屏荧光屏荧光屏石

11、墨层石墨层聚焦极聚焦极灯丝灯丝阴极阴极栅极栅极电子枪电子枪电子束电子束6.2.2 CRT阴极射线管的组成和运行原理阴极射线管的组成和运行原理14 显示屏显示屏阴极射线管的组成阴极射线管的组成 电子枪电子枪 偏转控制装置偏转控制装置 显示屏显示屏显示信息的主体部分，由玻璃屏和涂显示信息的主体部分，由玻璃屏和涂在内壁的荧光粉薄层组成。荧光粉在电子的撞击下发在内壁的荧光粉薄层组成。荧光粉在电子的撞击下发处不同颜色和亮度的亮点。处不同颜色和亮度的亮点。15电子枪电子枪产生电子束的部件产生电子束的部件 灯丝灯丝通电后产生热量，使阴极加热通电后产生热量，使阴极加热 阴极阴极受热后释放大量电子受热后释放大量

12、电子 栅极栅极控制电子通过栅极进入阳极的数量。控制电子通过栅极进入阳极的数量。构成构成 即控制打向荧光屏电子束的强弱，即控制打向荧光屏电子束的强弱， 从而控制亮度从而控制亮度 阳极阳极加速电子束，使其有足够的动能，加速电子束，使其有足够的动能， 提高荧光屏的亮度提高荧光屏的亮度 聚焦极聚焦极对电子束聚焦，对电子束聚焦， 使其打在荧光屏上形成很小的亮点，使其打在荧光屏上形成很小的亮点， 保证显示的清晰度保证显示的清晰度16 偏转控制装置偏转控制装置偏转线圈偏转线圈 控制电子束沿水平和垂直方向的运动轨迹，使电子束能控制电子束沿水平和垂直方向的运动轨迹，使电子束能打到屏幕的任意位置。打到屏幕的任意位

13、置。 对彩色显示器，屏幕上每一像素有对彩色显示器，屏幕上每一像素有3种颜色的小荧光粉组种颜色的小荧光粉组成，有成，有3个电子枪发出来的电子束能准确打到各自对应的小荧个电子枪发出来的电子束能准确打到各自对应的小荧光粉点上。光粉点上。176.2.3 CRT6.2.3 CRT显示器的组成和运行原理显示器的组成和运行原理 阴极射线管阴极射线管 扫描控制逻辑扫描控制逻辑组成组成 显示存储器显示存储器 字符发生器字符发生器（1）扫描控制逻辑部件）扫描控制逻辑部件扫描扫描电子束在显示屏上按某种轨迹运动。电子束在显示屏上按某种轨迹运动。扫描控制逻辑部件扫描控制逻辑部件控制电子束扫描轨迹的电路。控制电子束扫描轨

14、迹的电路。 逐行扫描逐行扫描 光栅扫描光栅扫描扫描方式扫描方式 隔行扫描隔行扫描 随机扫描随机扫描在显卡上在显卡上18 光栅扫描方式光栅扫描方式 电子束在显示屏上按某种轨迹运动被称电子束在显示屏上按某种轨迹运动被称为扫描，控制电子束扫描轨迹的电路被称为为扫描，控制电子束扫描轨迹的电路被称为扫描控制逻辑部件。扫描控制逻辑部件。 在光栅扫描方式下，电子束要从左到右、在光栅扫描方式下，电子束要从左到右、从上到下扫描整个屏幕，扫描控制本身不必从上到下扫描整个屏幕，扫描控制本身不必区分什么位置上有点要显示、什么位置上的区分什么位置上有点要显示、什么位置上的点不显示，它只是控制电子束在整个屏幕上点不显示，

15、它只是控制电子束在整个屏幕上重复移动，显示的具体内容则通过另外的逻重复移动，显示的具体内容则通过另外的逻辑线路提供。辑线路提供。19逐行扫描逐行扫描 逐行扫描是从屏幕顶端开始，依次连续扫描所有各行。逐行扫描是从屏幕顶端开始，依次连续扫描所有各行。20隔行扫描隔行扫描 隔行扫描是先扫描行数无奇数的全部各行，然后再扫描隔行扫描是先扫描行数无奇数的全部各行，然后再扫描行数为偶数的全部各行。行数为偶数的全部各行。21 随机扫描方式随机扫描方式 在随机扫描方式下，电子束只扫描在随机扫描方式下，电子束只扫描在屏幕上有显示内容的位置，而不是整在屏幕上有显示内容的位置，而不是整个屏幕。所以这种扫描方式画图速度

16、快，个屏幕。所以这种扫描方式画图速度快，分辨率高，主要用于高质量的图形显示分辨率高，主要用于高质量的图形显示器。其缺点是：它的扫描控制逻辑比较器。其缺点是：它的扫描控制逻辑比较专用、复杂、产品生产批量不够大，价专用、复杂、产品生产批量不够大，价格较高。格较高。22 余辉时间余辉时间 电子束打在荧光粉上发出的光所持续的电子束打在荧光粉上发出的光所持续的时间，被称为余辉时间。余辉时间的长短主时间，被称为余辉时间。余辉时间的长短主要决定于荧光粉材料的特性，显示器中通常要决定于荧光粉材料的特性，显示器中通常使用余辉时间比较短的这一种。为了在屏幕使用余辉时间比较短的这一种。为了在屏幕上有稳定的、至少人们

17、看上去无明显闪烁感上有稳定的、至少人们看上去无明显闪烁感的画面，就要把显示的内容不断重复显示，的画面，就要把显示的内容不断重复显示，每秒显示的次数，用每秒显示的次数，用“场场”来说明，电子束来说明，电子束扫描完整个屏幕一遍为一场。目前计算机中扫描完整个屏幕一遍为一场。目前计算机中一般选用每秒一般选用每秒50场来显示画面。场来显示画面。23 显示存储器显示存储器VRAMVRAM 功能功能 ：保存将显示在整个屏幕上的全部字符。：保存将显示在整个屏幕上的全部字符。保存一个字符要占用保存一个字符要占用2字节：一个字节为字符字节：一个字节为字符ASCII码；一个字节为字符的属性（颜色、亮度等）码；一个字

18、节为字符的属性（颜色、亮度等） 例：若屏幕上每行显示例：若屏幕上每行显示80个字符，每屏显示个字符，每屏显示25行，则要占用行，则要占用VRAM 80252=4000字节。字节。 在屏幕上显示字符，显示的应该是字符的字形，在屏幕上显示字符，显示的应该是字符的字形，而表示字符的而表示字符的ASCII码，必须有办法从字符的码，必须有办法从字符的ASCII码找出组成相应字符字形的点阵数据。码找出组成相应字符字形的点阵数据。24 字符发生器字符发生器 功能：用于保存每个可显示字符字形的点阵数功能：用于保存每个可显示字符字形的点阵数据。通常据。通常ROM构成。构成。 若每个字符的字形用若每个字符的字形用

19、79个点阵表示，则每个字个点阵表示，则每个字符数据要占有符数据要占有9 个字节。为能显示个字节。为能显示95个个ASCII码字符码字符（含空格字符），那么应由（含空格字符），那么应由9 95 = 855个字节组成。个字节组成。若以若以ASCII码为地址，就能找到保存相应字符点阵的码为地址，就能找到保存相应字符点阵的那片存储区。那片存储区。 从扫描过程看，每次从字符发生器读出一个字符从扫描过程看，每次从字符发生器读出一个字符的一个点阵行的数据（字节），当先后的一个点阵行的数据（字节），当先后9 次读完次读完9 个个存储单元之后，就得到一个字符的全部点阵数据。存储单元之后，就得到一个字符的全部点阵

20、数据。25字符显示器的显示控制过程字符显示器的显示控制过程RA3RA0 移位移位 寄存器寄存器 S L字符字符发生器发生器（ROM）VRAM&OSC加载控制加载控制水平同水平同步电路步电路水平消隐水平消隐行间消隐行间消隐垂直消隐垂直消隐91128015911251垂直同垂直同步电路步电路字符字符时钟时钟水平同步信号水平同步信号水平同水平同步信号步信号1CPU控制控制ASCII代码代码定时控制电路定时控制电路点振荡器点振荡器点计数器点计数器光栅地址计数器光栅地址计数器 垂直地址计数器垂直地址计数器水平地址计数器水平地址计数器26 屏幕像素的显示控制屏幕像素的显示控制 VRAM、字符发生器、移位寄

21、存器放在显示卡上，由主、字符发生器、移位寄存器放在显示卡上，由主机机CPU控制。控制。 显示控制过程显示控制过程: 根据当前被显示字符在屏幕上的位置为地址，到根据当前被显示字符在屏幕上的位置为地址，到VRAM中中找出被显示字符的找出被显示字符的ASCII码；码； 再用字符再用字符ASCII码和电子束所处的字符点阵行位置为地址，码和电子束所处的字符点阵行位置为地址，到字母发生器中读出该字符的点阵行数据；到字母发生器中读出该字符的点阵行数据； 把字符点阵行数据送到移位寄存器，通过逐位移位操作，把字符点阵行数据送到移位寄存器，通过逐位移位操作，输出被显示内容的显示点控制信号，送输出被显示内容的显示点

22、控制信号，送CRT栅极实现对屏栅极实现对屏幕像素的显示控制幕像素的显示控制.27 （2）显示器的扫描控制）显示器的扫描控制 扫描控制电路是显示器的重要组成部分，扫描控制电路是显示器的重要组成部分，是整机的定时制电路。是整机的定时制电路。 功能功能：控制电子束：控制电子束重复扫描整个屏幕，产生多种时序控制信重复扫描整个屏幕，产生多种时序控制信号。号。 组成：组成： 点振荡器点振荡器 点计数器点计数器 水平地址计数器水平地址计数器 光栅地址计数器光栅地址计数器 垂直地址计数器垂直地址计数器28 点振荡器点振荡器 是驱动源，以一定的频率提供连续的脉冲信号，是驱动源，以一定的频率提供连续的脉冲信号，每

23、个脉冲周期对应一个像素的显示过程，故它的输每个脉冲周期对应一个像素的显示过程，故它的输出既作为视频信号移位寄存器的控制信号，又用于出既作为视频信号移位寄存器的控制信号，又用于驱动扫描控制逻辑按照扫描的时序要求，提供不同驱动扫描控制逻辑按照扫描的时序要求，提供不同频率关系的时序控制信号，包括在屏幕上一个点阵频率关系的时序控制信号，包括在屏幕上一个点阵行中区分字符分界控制信号（由点计数器提供），行中区分字符分界控制信号（由点计数器提供），正在显示的字符位置控制信号及点阵行扫描结束及正在显示的字符位置控制信号及点阵行扫描结束及水平回扫控制信号（由水平计数器提供），还包括水平回扫控制信号（由水平计数器

24、提供），还包括用于区分字符行和行间距的控制信号（由光栅地址用于区分字符行和行间距的控制信号（由光栅地址计数器提供），正在显示的字符行位置控制信号及计数器提供），正在显示的字符行位置控制信号及“场场”扫描结束及垂直回扫控制信号（由垂直地址扫描结束及垂直回扫控制信号（由垂直地址计数器提供）。计数器提供）。29字符显示器的显示控制过程字符显示器的显示控制过程RA3RA0 移位移位 寄存器寄存器 S L字符字符发生器发生器（ROM）VRAM&OSC加载控制加载控制水平同水平同步电路步电路水平消隐水平消隐行间消隐行间消隐垂直消隐垂直消隐91128015911251垂直同垂直同步电路步电路字符字符时钟时钟

25、水平同步信号水平同步信号水平同水平同步信号步信号1CPU控制控制ASCII代码代码定时控制电路定时控制电路点振荡器点振荡器点计数器点计数器光栅地址计数器光栅地址计数器 垂直地址计数器垂直地址计数器水平地址计数器水平地址计数器25行，每行行，每行25字符，每字符字符，每字符914点阵点阵30 该图表示的是分辨率为该图表示的是分辨率为720720350350的例子，的例子，每行显示每行显示8080个字符，一屏显示个字符，一屏显示2525行，每个字行，每个字符在屏幕上占据符在屏幕上占据9 91414个点阵（像素）位置，个点阵（像素）位置，在这样一个区域被称为一个字符窗口，点计在这样一个区域被称为一个

26、字符窗口，点计数器中的数器中的9 9和行计数器的和行计数器的1414，用于确定窗口，用于确定窗口的大小。若一个字符用的大小。若一个字符用7 79 9个像素显示，则个像素显示，则字符间距为字符间距为2 2个像素，行间距为个像素，行间距为5 5个像素。水个像素。水平回扫和垂直回扫过程不应有任何像素，这平回扫和垂直回扫过程不应有任何像素，这被称为水平消隐和垂直消隐。水平回扫中的被称为水平消隐和垂直消隐。水平回扫中的1818是指水平回扫要占用显示是指水平回扫要占用显示1818个字符点阵行个字符点阵行的时间，垂直地址计数器中的的时间，垂直地址计数器中的1 1，是指垂直，是指垂直回扫要占用显示一行字符的时

27、间。回扫要占用显示一行字符的时间。31RA3RA0 移位移位 寄存器寄存器 S L字符字符发生器发生器（ROM）VRAM&OSC加载控制加载控制水平同水平同步电路步电路水平消隐水平消隐行间消隐行间消隐垂直消隐垂直消隐91188015911251垂直同垂直同步电路步电路字符字符时钟时钟水平同步信号水平同步信号水平同水平同步信号步信号1CPU控制控制ASCII代码代码定时控制电路定时控制电路点振荡器点振荡器点计数器点计数器光栅地址计数器光栅地址计数器 垂直地址计数器垂直地址计数器字符显示器的显示控制过程字符显示器的显示控制过程水平地址计数器水平地址计数器25行，每行行，每行80字符，每字符字符，每

28、字符914点阵点阵32 点计数器点计数器 对点振荡器进行对点振荡器进行9 9 分频，提供屏分频，提供屏幕上一个点阵行中区分字符分界的控制信号幕上一个点阵行中区分字符分界的控制信号和字符时钟。和字符时钟。 水平地址计数器水平地址计数器 对点计数器进行（对点计数器进行（80+1880+18）分频，提供正在显示的字符位置控制信号，分频，提供正在显示的字符位置控制信号，点阵行扫描结束及水平回扫信号，水平同步点阵行扫描结束及水平回扫信号，水平同步信号。扫描完信号。扫描完8080个字符后，用个字符后，用1818个字符点阵个字符点阵行的时间回扫到下一行的起始点。回扫期间行的时间回扫到下一行的起始点。回扫期间

29、向向CRTCRT栅极加水平消隐脉冲。栅极加水平消隐脉冲。33RA3RA0 移位移位 寄存器寄存器 S L字符字符发生器发生器（ROM）VRAM&OSC加载控制加载控制水平同水平同步电路步电路水平消隐水平消隐行间消隐行间消隐垂直消隐垂直消隐91188015911251垂直同垂直同步电路步电路字符字符时钟时钟水平同步信号水平同步信号水平同水平同步信号步信号1CPU控制控制ASCII代码代码定时控制电路定时控制电路点振荡器点振荡器点计数器点计数器光栅地址计数器光栅地址计数器 垂直地址计数器垂直地址计数器字符显示器的显示控制过程字符显示器的显示控制过程水平地址计数器水平地址计数器25行，每行行，每行8

30、0字符，每字符字符，每字符914点阵点阵34 光栅地址计数器光栅地址计数器 对水平地址计数器的输出进行（对水平地址计数器的输出进行（9+59+5）分）分频，提供区分字符行和行间距控制信号。每频，提供区分字符行和行间距控制信号。每扫描了字符点阵的扫描了字符点阵的9 9行后，形成行后，形成5 5 行的行间行的行间消隐信号送消隐信号送CRTCRT栅极。栅极。 垂直地址计数器垂直地址计数器 对光栅地址计数器的输出进行（对光栅地址计数器的输出进行（25+125+1）分频，提供正在显示的字符行位置控制信号、分频，提供正在显示的字符行位置控制信号、场扫描结束及垂直回扫控制信号。每扫描完场扫描结束及垂直回扫控

31、制信号。每扫描完2525行字符后，用行字符后，用1 1行的时间回扫到屏幕左上行的时间回扫到屏幕左上角的起始点。回扫期间提供垂直消隐信号和角的起始点。回扫期间提供垂直消隐信号和垂直同步信号。垂直同步信号。35RA3RA0 移位移位 寄存器寄存器 S L字符字符发生器发生器（ROM）VRAM&OSC加载控制加载控制水平同水平同步电路步电路水平消隐水平消隐行间消隐行间消隐垂直消隐垂直消隐91188015911251垂直同垂直同步电路步电路字符字符时钟时钟水平同步信号水平同步信号水平同水平同步信号步信号1CPU控制控制ASCII代码代码定时控制电路定时控制电路点振荡器点振荡器点计数器点计数器光栅地址计

32、数器光栅地址计数器 垂直地址计数器垂直地址计数器字符显示器的显示控制过程字符显示器的显示控制过程水平地址计数器水平地址计数器25行，每行行，每行80字符，每字符字符，每字符914点阵点阵36 工作过程：工作过程： 开始时，电子定位在屏幕左上角位置，首先去取开始时，电子定位在屏幕左上角位置，首先去取VRAM中对应屏幕第一行第一个字符的中对应屏幕第一行第一个字符的ASCII码，码，接下来到字符发生器取来该字符的第一个点阵的数接下来到字符发生器取来该字符的第一个点阵的数据并送到移位寄存器，移位过程中的输出就是显示据并送到移位寄存器，移位过程中的输出就是显示要用的视频信号，显示完要用的视频信号，显示完

33、9 个像素的内容（包括字个像素的内容（包括字符间距）之后，符间距）之后， 再到再到VRAM中对应屏幕第一行的第中对应屏幕第一行的第二个字符二个字符ASCII码，接下来到字符发生器中取来该码，接下来到字符发生器中取来该字符的第一个点阵行的数据并送到移位寄存器，如字符的第一个点阵行的数据并送到移位寄存器，如此等等，此等等， 直到显示完直到显示完80个字符的第一个点阵个字符的第一个点阵行的内容，接着水平回扫；行的内容，接着水平回扫；37 再到再到VRAM中取对应屏幕第一行第一个字符中取对应屏幕第一行第一个字符ASCII码，接下来到字符发生器取来该字符第二个码，接下来到字符发生器取来该字符第二个点阵行

34、的数据送移位寄存器；点阵行的数据送移位寄存器； ，重复显示完，重复显示完80 个字符的第二个点阵行的内容；个字符的第二个点阵行的内容； 当显示完当显示完9 个点阵行全部数据后，第一行个点阵行全部数据后，第一行80个字符个字符就被显示在第一行位置；就被显示在第一行位置； 接着执行接着执行5 个点阵行的字符行间消隐，并开个点阵行的字符行间消隐，并开始第二始第二行的显示过程；行的显示过程； 当显示完当显示完25行之后，再执行一次垂直回扫，行之后，再执行一次垂直回扫，从而完成一屏字符的显示过程，这样的显示每秒重从而完成一屏字符的显示过程，这样的显示每秒重复复50次。次。 （每秒扫描（每秒扫描50场）场

35、）3820022002年年1 1月试题月试题 一、一、6 66. 6. 对西文输出的字符设备，在计算机的对西文输出的字符设备，在计算机的内存储器中存储的是字符数据的每个字内存储器中存储的是字符数据的每个字符的符的 码，输出（包括显示或打码，输出（包括显示或打印）的则是每个字符的印）的则是每个字符的 ，设备，设备在的字符发生器的主要功能是解决从字在的字符发生器的主要功能是解决从字符的符的 码和字符码和字符 间的间的对应关系。对应关系。答案：答案： ASCII ASCII 点阵信息点阵信息 ASCII ASCII 点阵信息点阵信息3920032003年年7 7月试题月试题 三、三、3 3 在在PC

36、PC机系统中，为了使选用的机系统中，为了使选用的CRTCRT器件的显示器器件的显示器既能显示字符又能显示简单的图形，在显示接口卡既能显示字符又能显示简单的图形，在显示接口卡中包括哪些功能部件？显示字符和显示简单的图形中包括哪些功能部件？显示字符和显示简单的图形的运行过程的主要区别是什么？的运行过程的主要区别是什么？答案：答案： 包括显示存储器，字符发生器，产生视频信号包括显示存储器，字符发生器，产生视频信号的移位寄存器等。显示字符时，是通过从显示存储的移位寄存器等。显示字符时，是通过从显示存储器取得被显示字符的器取得被显示字符的ASCII码和显示属性信息，再码和显示属性信息，再从字符发生器找到

37、该字符字形的相应点阵信息，并从字符发生器找到该字符字形的相应点阵信息，并经过移位寄存器给出视频信号送到经过移位寄存器给出视频信号送到CRT器件。而显器件。而显示图形时，显示存储器中存放的是图形中的每个显示图形时，显示存储器中存放的是图形中的每个显示点（像素）的显示属性，要求显示存储器的容量示点（像素）的显示属性，要求显示存储器的容量足够大，它不再使用字符发生器，而是直接把图形足够大，它不再使用字符发生器，而是直接把图形的点阵信息经移位寄存器送到的点阵信息经移位寄存器送到CRT器件。器件。406.2.4 CRT图形显示器图形显示器 （了解，自学）（了解，自学）6.2.5 计算机终端计算机终端 （

38、了解，自学）（了解，自学）6.2.6 液晶显示器的组成和运行原理液晶显示器的组成和运行原理 （了解，自学）（了解，自学）416.3 6.3 打印机设备的组成和运行原理打印机设备的组成和运行原理 针式打印机针式打印机 打印机打印机 喷墨式打印机喷墨式打印机 激光式打印机激光式打印机42优点优点缺点缺点应用场合应用场合针式打针式打印机印机对打印纸无特殊要求，对打印纸无特殊要求，可打印多层复印纸，可打印多层复印纸，价格低，打印成本低价格低，打印成本低打印速度慢打印速度慢噪声大噪声大打印质量差打印质量差通常打印；通常打印；需打印多层复印需打印多层复印纸的场合纸的场合喷模式喷模式打印机打印机打印速度快打

39、印速度快打印质量好打印质量好噪声底，价格低噪声底，价格低打印成本高打印成本高需用普通复印纸需用普通复印纸最广泛应用最广泛应用激光式激光式打印机打印机打印质量最好打印质量最好打印速度最快打印速度最快噪声最低噪声最低需用质量好的复需用质量好的复印纸；价格最高；印纸；价格最高；打印成本最高打印成本最高因价格贵，普及因价格贵，普及程度低，一般应程度低，一般应用于特殊场合用于特殊场合三种打印机的比较三种打印机的比较43 6.3.1.1.针式打印机的组成和它打印过程针式打印机的组成和它打印过程 针式打印机的构成针式打印机的构成 （1）机械部分：）机械部分： 走纸机构走纸机构 色带机构色带机构 打印头打印头

40、 （2）打印控制逻辑电路：）打印控制逻辑电路： 字形发生器字形发生器 缓冲存储器缓冲存储器44 走纸机构走纸机构 由步进电机驱动走纸，有压轮磨檫由步进电机驱动走纸，有压轮磨檫走纸和链式纸孔走纸两种驱动方式，每打走纸和链式纸孔走纸两种驱动方式，每打印完一行字符，走纸机构带动打印纸走一印完一行字符，走纸机构带动打印纸走一定距离。使用中切勿让两种驱动方式（如定距离。使用中切勿让两种驱动方式（如果都有）同时起作用。链式纸孔走纸驱动果都有）同时起作用。链式纸孔走纸驱动方式下，打印纸不会走斜。方式下，打印纸不会走斜。45 色带机构色带机构 色带机构的作用是提供打印色源色带机构的作用是提供打印色源 。色带通

41、常被安装在色带盒内，在打印过程色带通常被安装在色带盒内，在打印过程中，色带在传动机构的带动下不停地移动，中，色带在传动机构的带动下不停地移动，以便使打印针比较均匀地撞击在整条色带以便使打印针比较均匀地撞击在整条色带的各个位置，减少对某一个局部的磨檫，的各个位置，减少对某一个局部的磨檫，延长色带的使用时间。延长色带的使用时间。 46 打印头打印头 打印头是针式打印机中形成打字字形的关键打印头是针式打印机中形成打字字形的关键机构。通常由纵向排列的机构。通常由纵向排列的9个打印针（多用于西个打印针（多用于西文打印）或文打印）或24个打印针（多用于中文打印）两种个打印针（多用于中文打印）两种类型。（参

42、见教材类型。（参见教材P241图）图） 每根打印针是由具有刚性和韧性都很好的金每根打印针是由具有刚性和韧性都很好的金属材料制成，可以沿着导轨前后运动；运动的动属材料制成，可以沿着导轨前后运动；运动的动力来自电磁铁的正向（前进）推动和机械弹簧的力来自电磁铁的正向（前进）推动和机械弹簧的反向（后退）推动。当电磁铁的线圈中给出一个反向（后退）推动。当电磁铁的线圈中给出一个脉冲电流时将产生磁场，电磁衔铁会在这一磁场脉冲电流时将产生磁场，电磁衔铁会在这一磁场的作用下向前移动，推动打印针也向前冲击色带；的作用下向前移动，推动打印针也向前冲击色带；当线圈中的电流消失后，磁场消失，电磁衔铁也当线圈中的电流消失

43、后，磁场消失，电磁衔铁也失去作用，机械弹簧的反向推力把打印针推回原失去作用，机械弹簧的反向推力把打印针推回原位置。位置。47（2）打印控制逻辑电路）打印控制逻辑电路 字形发生器字形发生器 存放字符的点阵信息存放字符的点阵信息 构成构成 缓冲存储器缓冲存储器 存储被打印字符的编码存储被打印字符的编码 字符发生器字符发生器存放字符的点阵信息，包括西文、存放字符的点阵信息，包括西文、中文的点阵信息库。中文的点阵信息库。 缓冲存储器缓冲存储器存储存储CPU送来的被打印字符的编送来的被打印字符的编码，容量至少存储一行字符的编码。码，容量至少存储一行字符的编码。 由字符的编码找到它的点阵信息是在打印机控制

44、由字符的编码找到它的点阵信息是在打印机控制逻辑电路之内完成的，并用这些点阵信息控制打印针逻辑电路之内完成的，并用这些点阵信息控制打印针的运动。针式打印机和的运动。针式打印机和CRT字符显示器工作原理有许字符显示器工作原理有许多相同之处。多相同之处。48 针式打印机和针式打印机和CRTCRT字符显示器的差别：字符显示器的差别： 针式打印机用打印针撞击色带产生印染点；针式打印机用打印针撞击色带产生印染点；CRT字符显示器以整屏信息为单位连续扫描以字符显示器以整屏信息为单位连续扫描以维持稳定的显示画面，故它需要显示存储器维持稳定的显示画面，故它需要显示存储器VRAM，而针式打印机接收到要打印的一纵列

45、，而针式打印机接收到要打印的一纵列点阵信息并完成打印之后，这些点阵信息就不点阵信息并完成打印之后，这些点阵信息就不再有用了；光栅扫描的再有用了；光栅扫描的CRT显示器，电子束在显示器，电子束在整个屏幕上按逐个横行的扫描方式重复，扫描整个屏幕上按逐个横行的扫描方式重复，扫描完多个横行才完整显示出一行字符，针式打印完多个横行才完整显示出一行字符，针式打印机则是按逐列打印方式打印出字符的点阵列，机则是按逐列打印方式打印出字符的点阵列，几次后打印出一个完整的字符。几次后打印出一个完整的字符。49作业作业4.4. 4.4. 针式打印机由哪些部件组成？简述针式打印机由哪些部件组成？简述打印头的结构和打印出

46、一个字符的原理性过打印头的结构和打印出一个字符的原理性过程。程。 答：针式打印机由属于机械部分的走纸机答：针式打印机由属于机械部分的走纸机构、色带机构和打印头以及属于打印控制逻构、色带机构和打印头以及属于打印控制逻辑电路的字形发生器缓冲存储器组成。辑电路的字形发生器缓冲存储器组成。 打印头是针式打印机中形成打字字形的关打印头是针式打印机中形成打字字形的关键机构。通常由纵向排列的键机构。通常由纵向排列的9 9个打印针或个打印针或2424个打印针两种类型。每根打印针是由具有刚个打印针两种类型。每根打印针是由具有刚性和韧性都很好的金属材料制成，可以沿着性和韧性都很好的金属材料制成，可以沿着导轨前后运

47、动；运动的动力来自电磁铁的正导轨前后运动；运动的动力来自电磁铁的正向（前进）推动和机械弹簧的反向（后退）向（前进）推动和机械弹簧的反向（后退）推动。推动。50 打印控制逻辑电路中的字符发生器用于存打印控制逻辑电路中的字符发生器用于存放字符的点阵信息，缓冲存储器用于存储放字符的点阵信息，缓冲存储器用于存储CPUCPU送来的被打印字符的编码。由字符的编送来的被打印字符的编码。由字符的编码找到它的点阵信息，并用这些点阵信息控码找到它的点阵信息，并用这些点阵信息控制打印针的运动。针式打印机用打印针撞击制打印针的运动。针式打印机用打印针撞击色带产生印染点；在它接收到要打印的一纵色带产生印染点；在它接收到

48、要打印的一纵列点阵信息并完成打印之后，这些点阵信息列点阵信息并完成打印之后，这些点阵信息就不再有用了；它按逐列打印方式打印出字就不再有用了；它按逐列打印方式打印出字符的点阵列，几次后打印出一个完整的字符。符的点阵列，几次后打印出一个完整的字符。5120032003年年1 1月试题月试题 三、三、4 4简要说明常规针式打印机的简要说明常规针式打印机的组成和打印一个字符的工作过程。（组成和打印一个字符的工作过程。（9 9分）分）答案：答案： 针式打印机由属于机械部分的走纸机构、色带针式打印机由属于机械部分的走纸机构、色带机构和打印头以及属于打印控制逻辑电路的字形发机构和打印头以及属于打印控制逻辑电

49、路的字形发生器缓冲存储器组成。生器缓冲存储器组成。 打印控制逻辑电路中的字符发生器有于存放字打印控制逻辑电路中的字符发生器有于存放字符的点阵信息，缓冲存储器用于存储符的点阵信息，缓冲存储器用于存储CPU送来的被送来的被打印字符的编码。由字符的编码找到它的点阵信息，打印字符的编码。由字符的编码找到它的点阵信息，并用这些点阵信息控制打印针的运动。针式打印机并用这些点阵信息控制打印针的运动。针式打印机用打印针撞击色带产生印染点；在它接收到要打印用打印针撞击色带产生印染点；在它接收到要打印的一纵列点阵信息并完成打印之后，这些点阵信息的一纵列点阵信息并完成打印之后，这些点阵信息就不再有用了；它按逐列打印

50、方式打印出字符的点就不再有用了；它按逐列打印方式打印出字符的点阵列，几次后打印出一个完整的字符。阵列，几次后打印出一个完整的字符。52 6.3.2. 喷墨印字机的组成和它的印字过程喷墨印字机的组成和它的印字过程 喷墨头喷墨头 充电电极充电电极 字符发生器字符发生器构成构成 偏转电极偏转电极 高压电源高压电源 纸及走纸机构纸及走纸机构 墨水泵墨水泵 墨水循环流动系统：墨水循环流动系统： 墨水容器墨水容器 过滤器过滤器 收集槽收集槽53 喷墨印字机的打印过程：喷墨印字机的打印过程： 墨水在墨水泵的高压作用下及压电陶瓷的高频伸缩作用墨水在墨水泵的高压作用下及压电陶瓷的高频伸缩作用下，通过喷嘴喷出墨水

51、滴射流；下，通过喷嘴喷出墨水滴射流； 墨水滴通过受字符发生器控制的充电电极区，被充电到墨水滴通过受字符发生器控制的充电电极区，被充电到一定的电量；一定的电量； 充电后的墨水滴在接有高压的偏转电极的作用下，喷射充电后的墨水滴在接有高压的偏转电极的作用下，喷射到打印纸在垂直方向的位置，墨水滴在垂直方向的偏转距到打印纸在垂直方向的位置，墨水滴在垂直方向的偏转距离取决于其充电量；水平方向的位置则由移动喷墨头完成；离取决于其充电量；水平方向的位置则由移动喷墨头完成； 不偏转的墨水经回收器、过滤器、墨水容器、墨水泵循不偏转的墨水经回收器、过滤器、墨水容器、墨水泵循环流动。环流动。54 6.3.3. 激光印

52、字机的组成和它的打印过程激光印字机的组成和它的打印过程 激光印字机是激光技术和电子照相技术相结合的激光印字机是激光技术和电子照相技术相结合的产物。激光印字机的原理组成：产物。激光印字机的原理组成： 走纸机构走纸机构 激光扫描系统激光扫描系统 电子照相部分电子照相部分 印字字形发生器印字字形发生器 控制器控制器55 激光扫描系统激光扫描系统 功能功能：控制激光束能扫描到字形鼓（又称光控制激光束能扫描到字形鼓（又称光导鼓）柱面的任何位置。它由激光器、偏转调制器、导鼓）柱面的任何位置。它由激光器、偏转调制器、扫描器和光路组成。激光器提供印字机运行所使用扫描器和光路组成。激光器提供印字机运行所使用的光

53、源。偏转调制器通常用声光器件（在器件内，的光源。偏转调制器通常用声光器件（在器件内，用超声波改变媒体对光的衍射特性来改变光的传播用超声波改变媒体对光的衍射特性来改变光的传播方向）调制激光束的传播方向，扫描器实现激光束方向）调制激光束的传播方向，扫描器实现激光束沿字形鼓的轴线重复做横向移动，激光书的纵向运沿字形鼓的轴线重复做横向移动，激光书的纵向运动是靠字型鼓的旋转完成的。这样，通过字形鼓的动是靠字型鼓的旋转完成的。这样，通过字形鼓的旋转和激光束的水平移动，就可以扫描到柱面的任旋转和激光束的水平移动，就可以扫描到柱面的任何位置。何位置。56 电子照相部分电子照相部分 核心部件是字形鼓，又称光导鼓

54、，核心部件是字形鼓，又称光导鼓，这是一个圆柱形（鼓形）的物体，柱面这是一个圆柱形（鼓形）的物体，柱面高度光洁，镀有一层由硒高度光洁，镀有一层由硒-碲合金组成碲合金组成（P型半导体材料）的具有良好光导特型半导体材料）的具有良好光导特性（光线照射后电阻率降低为原来的性（光线照射后电阻率降低为原来的1/100到到1/1000）的材料，用于完成对打）的材料，用于完成对打印内容的照相、显影和转印。印内容的照相、显影和转印。57 电子照相的全过程：电子照相的全过程： 准备阶段准备阶段 照相阶段照相阶段 显影阶段显影阶段 转印阶段转印阶段 定影阶段定影阶段58 准备阶段准备阶段： 开始时，通过电晕放电装置（

55、用于开始时，通过电晕放电装置（用于使附近的空气电离）对光导鼓表面均匀使附近的空气电离）对光导鼓表面均匀地充上一层正电荷（离子化的空气分地充上一层正电荷（离子化的空气分子），其表面电位可达几百伏。光导材子），其表面电位可达几百伏。光导材料的内层感应出负电荷的电子，在没有料的内层感应出负电荷的电子，在没有光照的情况下，二者隔着光导层互相吸光照的情况下，二者隔着光导层互相吸引引 ，既不会中和也不会离去。，既不会中和也不会离去。59 照相阶段：照相阶段： 在在由被打印信息控制而提供出来的由被打印信息控制而提供出来的激光束扫描光导鼓时，光导鼓的不同部激光束扫描光导鼓时，光导鼓的不同部位发生了变化。在激光

56、束照射到的部分位发生了变化。在激光束照射到的部分电阻率降低，该处的电荷将被放掉；激电阻率降低，该处的电荷将被放掉；激光束未被照射到的部分的带电情况不变，光束未被照射到的部分的带电情况不变，这些剩下来的静电区就是被打印信息的这些剩下来的静电区就是被打印信息的潜像。潜像。60 显影阶段：显影阶段： 用的是墨粉和表面涂有树脂薄膜、直径用的是墨粉和表面涂有树脂薄膜、直径为几百微米的玻璃珠为载体的混合物，运动为几百微米的玻璃珠为载体的混合物，运动中它们互相摩檫产生静电，墨粉被吸引在载中它们互相摩檫产生静电，墨粉被吸引在载体表面。当这些载体流过正经过这里的带有体表面。当这些载体流过正经过这里的带有经典潜像

57、信息的光导体表面时，载体表面的经典潜像信息的光导体表面时，载体表面的墨粉被潜像的静电电荷所吸引，离开载体而墨粉被潜像的静电电荷所吸引，离开载体而留到了光导体表面，从而形成了由墨粉显示留到了光导体表面，从而形成了由墨粉显示出来的字形。出来的字形。61 转印阶段：转印阶段： 完成把光导体表面的字形墨粉转移完成把光导体表面的字形墨粉转移到打印纸上，多数采用在打印纸的背面到打印纸上，多数采用在打印纸的背面（打印纸的另一面贴到光导体表面）通（打印纸的另一面贴到光导体表面）通过电晕放出与墨粉所带电荷极性相反、过电晕放出与墨粉所带电荷极性相反、电位更高的电荷，通过强力电场把墨粉电位更高的电荷，通过强力电场把

58、墨粉抢到打印纸上来，这就在打印纸上有了抢到打印纸上来，这就在打印纸上有了静电吸附着的墨粉字形。静电吸附着的墨粉字形。62 定影阶段：定影阶段： 是把墨粉牢靠永久固定在打印纸上是把墨粉牢靠永久固定在打印纸上的工作。这是通过红外光加热或辐射加的工作。这是通过红外光加热或辐射加热的办法，要热的办法，要100oC的温度把墨粉熔化的温度把墨粉熔化并凝沾在打印纸上，从而完成完整的打并凝沾在打印纸上，从而完成完整的打印过程。印过程。63作业作业4.54.5说明激光印字机打印一页文字的原理性的说明激光印字机打印一页文字的原理性的工作过程。工作过程。答案：打印操作的运行过程：带电器在记录鼓表面答案：打印操作的运

59、行过程：带电器在记录鼓表面充一层电荷，印字机控制器把要打印的内容（如充一层电荷，印字机控制器把要打印的内容（如字符）的点阵信息以激光束的形式照射到已带电字符）的点阵信息以激光束的形式照射到已带电的记录鼓表面，以放掉无打印点要求的全部位置的记录鼓表面，以放掉无打印点要求的全部位置上的电荷，当记录鼓转动到碳粉盒处，有打印点上的电荷，当记录鼓转动到碳粉盒处，有打印点要求的位置上的电荷会将碳粉吸引上来，当带有要求的位置上的电荷会将碳粉吸引上来，当带有碳粉字形的记录鼓转动到转印装置处时，打印纸碳粉字形的记录鼓转动到转印装置处时，打印纸正处在记录鼓和转印装置之间，转印装置上所加正处在记录鼓和转印装置之间，

60、转印装置上所加的更强的反向电荷将把记录鼓上所带有字形碳粉的更强的反向电荷将把记录鼓上所带有字形碳粉吸引到打印纸上，加热部分将把纸上的碳粉熔化吸引到打印纸上，加热部分将把纸上的碳粉熔化并烘干，使已在打印纸上的字形牢固地保存下来，并烘干，使已在打印纸上的字形牢固地保存下来，完成了打印过程。完成了打印过程。 64试题一试题一 四、四、2.2.比较针式、喷墨式、激光比较针式、喷墨式、激光3 3类类打印机各自的优缺点和主要应用场所。打印机各自的优缺点和主要应用场所。优点优点缺点缺点应用场合应用场合针式打针式打印机印机对打印纸无特殊要求，对打印纸无特殊要求，可打印多层复印纸，可打印多层复印纸，价格低，打印