微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口

1、第10章 常用外設(shè)接口技術(shù)10.1 顯示器與接口技術(shù)10.2 鍵盤(pán)與鼠標(biāo)微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口10.1顯示器與顯示接口10.1.1顯示器與顯示卡顯示器概述 顯示器（又稱為監(jiān)視器）是計(jì)算機(jī)的主要輸出設(shè)備，是人機(jī)交流的重要橋梁，能將計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)、運(yùn)算結(jié)果和輸入的文本及程序等信息轉(zhuǎn)換為字符、圖形和圖像等顯示出來(lái)。從制造顯示器的器件或工作原理來(lái)分，顯示器有多種類型。（1）按照顯示顏色的不同 單色顯示器：只能顯示黑白兩色； 彩色顯示器：可以顯示上萬(wàn)種顏色。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口（2）按照工作器件不同陰極射線管（CRT）液晶顯示器（LCD）等離子顯示器（PDP）發(fā)光二極管（LED）(3)按支持最高顯示

2、模式 MDA CGA EGA VGA SVGA XGA微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口2. 顯示卡 顯示卡又稱顯示適配器，也就是現(xiàn)在我們所說(shuō)的顯卡，是連接CPU與顯示器的接口電路。顯卡將CPU提供的指令和有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理并轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接受的文字和圖形信號(hào)，然后通過(guò)屏幕顯示出來(lái)。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口（1）顯卡的組成 一般顯卡是有顯示控制芯片、顯示內(nèi)存、RAMDAC、BIOS芯片、顯示器接口及總線等組成。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口 核心頻率 單位為MHz 渲染管道的數(shù)量 (管線數(shù)量) 低端芯片通常有4條，中端8-12條，高端16條或更多。 1、顯示芯片（GPU）顯示芯片是顯示卡的核心部件，負(fù)責(zé)圖形數(shù)

3、據(jù)的處理。顯卡的等級(jí)直接由顯示芯片來(lái)劃分。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口 2、顯存 顯存即顯示緩存，主要作用是將顯示芯片處理的數(shù)據(jù)臨時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)，顯存的工作速度和容量直接關(guān)系到顯卡的性能。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口3BIOS芯片 通常是一顆閃存，它存儲(chǔ)了顯卡的一些基本的配置信息及驅(qū)動(dòng)程序，如核心頻率和顯存頻率。 系統(tǒng)啟動(dòng)后，第一個(gè)出現(xiàn)在屏幕上的就是顯卡BIOS的信息提示。4RAMDAC (RAM Digital-to-Analog Converter隨機(jī)存取存儲(chǔ)器-數(shù)摸轉(zhuǎn)換) 它是負(fù)責(zé)將顯卡上的數(shù)字(Digital)信號(hào)，轉(zhuǎn)成為能夠用于顯示的模擬(Analog) 信號(hào)的芯片。 微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口5.顯卡

4、接口顯示卡是連接計(jì)算機(jī)主機(jī)與顯示器的紐帶，因此它有外部和內(nèi)部?jī)煞N接口?？拷鼨C(jī)箱的一邊，可以看到顯卡有不少的外部接口，從左往右分別是S-Video、DVI和VGA接口。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口 (1) VGA(VideoGraphicsArray視頻圖形陣列)接口,也就是D-Sub15接口，作用是將轉(zhuǎn)換好的模擬信號(hào)輸出到CRT或者LCD顯示器中。(2) DVI(DigitalVisualInterface數(shù)字視頻接口)接口，傳輸?shù)臄?shù)字視頻信號(hào)無(wú)需轉(zhuǎn)換，信號(hào)無(wú)衰減或失真，顯示效果提升顯著，將是VGA接口的替代者。 DVI接口可以分為兩種：僅支持?jǐn)?shù)字信號(hào)的DVI-D接口和同時(shí)支持?jǐn)?shù)字與模擬信號(hào)的DVI

5、-I接口。(3) S-Video(S端子，SeparateVideo)接口，也叫二分量視頻接口，一般采用五線接頭，它是用來(lái)將亮度和色度分離輸出的設(shè)備。 (4) HDMI （High Definition Multimedia Interface）高清晰度多媒體接口，是一種全數(shù)位化影像和聲音傳送接口，可以傳送無(wú)壓縮的音頻信號(hào)及視頻信號(hào)。 微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口6.總線接口 在顯卡的一側(cè)，有一排金色的接觸點(diǎn)就是顯卡與主機(jī)板連接的橋梁，目前比較流行的是AGP接口和PCI-E接口規(guī)范。金手指除了要提供顯卡芯片和主板之間的數(shù)據(jù)交換外，還要提供整個(gè)顯卡的電能。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口（

6、2）顯卡分類 顯示方式不同 是否具有處理圖形功能 總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口（3）VGA接口 VGA（Video Graphics Array）還有一個(gè)名稱叫D-Sub。VGA接口共有15針，分成3排，每排5個(gè)孔，是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型，絕大多數(shù)顯卡都帶有此種接口。它傳輸紅、綠、藍(lán)模擬信號(hào)以及同步信號(hào)（水平和垂直信號(hào)）。使用VGA連接設(shè)備，線纜長(zhǎng)度最好不要超過(guò)10米，而且要注意接頭是否安裝牢固，否則可能引起圖像中出現(xiàn)虛影。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口10.1.2 CRT顯示器微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口 顯射線管內(nèi)部的電子槍通電，發(fā)出電子束，經(jīng)強(qiáng)度控制、聚焦和加速后變成細(xì)小的電子流，由偏轉(zhuǎn)線圈

7、控制電子的方向，穿過(guò)蔭罩的小孔或蔭柵并經(jīng)蔭罩或蔭柵調(diào)正，然后高速轟擊到熒光屏上的熒光粉從而發(fā)光，RGB3色熒光點(diǎn)被不同強(qiáng)度的電子流點(diǎn)亮，就會(huì)產(chǎn)生各種色彩。為了形成圖像，電子束會(huì)從左到右進(jìn)行水平掃描屏幕上的像素點(diǎn)，使每個(gè)熒光點(diǎn)發(fā)亮，并通過(guò)電壓控制明暗程度。當(dāng)電子束掃描到尾端后，電子束會(huì)瞬間關(guān)閉，磁力線圈復(fù)位，然后從下一條開(kāi)始。就這樣不斷重復(fù)直至掃描完整個(gè)屏幕。 CRT顯示器主要由陰極射線管、顯示緩沖器、字符發(fā)生器、CRT控制器組成。1.陰極射線管CRT微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口2. 光柵掃描光柵掃描顯示圖形時(shí)，電子束依照固定的掃描線和規(guī)定的掃描順序進(jìn)行掃描。電子束先從熒光屏左上角開(kāi)始，向右掃一條水平

8、線，然后迅速地回掃到左邊偏下一點(diǎn)的位置，再掃第二條水平線，照此固定的路徑及順序掃下去，直到最后一條水平線，即完成了整個(gè)屏幕的掃描。在掃描過(guò)程中，CRT屏幕上形成了一條條水平掃描線被稱為光柵。3.字符發(fā)生器 在CRT上顯示字符時(shí)，將屏幕劃分成許多方塊，每個(gè)方塊被稱為字符窗口，要顯示的字符就位于字符窗口中。把每個(gè)字符窗口對(duì)應(yīng)的字符代碼存儲(chǔ)在顯示緩沖器中，存放字符的ASCII碼。 字符發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生字符的點(diǎn)陣，是用來(lái)存放各種字符的點(diǎn)陣字形輝亮數(shù)據(jù)的只讀存儲(chǔ)器，顯示出時(shí)，從中讀出有關(guān)的點(diǎn)整信息送給CRT作為輝亮信號(hào)，以控制電子束的強(qiáng)弱，從而在屏幕上顯示出字符。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口 掃描方式 隔行掃描

9、是先掃奇數(shù)行，后掃偶數(shù)行，通過(guò)兩次掃描來(lái)完成對(duì)圖像的更新。缺點(diǎn)：刷新率低，圖像有閃爍感，近距觀看時(shí)尤其明顯，容易使眼睛疲勞。目前多數(shù)的電視機(jī)仍采用這種方式，但計(jì)算機(jī)的顯示器一般不采用這種掃描方式。 逐行掃描 隔行掃描 逐行掃描是連續(xù)掃描行圖像，場(chǎng)頻和幀頻已經(jīng)統(tǒng)一，這種掃描方式比較穩(wěn)定沒(méi)有閃爍感，對(duì)眼睛傷害比較小。逐行掃描比隔行掃描具有更加穩(wěn)定的顯示效果。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口字符顯示原理 一般的字符CRT顯示器所顯示的西文字符都是在57點(diǎn)的矩陣范圍內(nèi)表示。圖為字符A、E、H在屏幕上顯示的情況。 微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口字符顯示原理 為了滿足掃描的要求，必須把字符的代碼（ASCII碼）轉(zhuǎn)換成字符的

10、點(diǎn)陣，這可用字符發(fā)生器來(lái)完成。字符發(fā)生器的外特性是當(dāng)代碼輸入端輸入ASCII碼、字符點(diǎn)陣行選擇端輸入點(diǎn)陣選擇信號(hào)時(shí)，在輸出端輸出該字符選擇行的點(diǎn)陣(高電平為亮點(diǎn))。 微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口4.CRT控制器用于光柵道門(mén)顯示器與微機(jī)系統(tǒng)之間的接口，主要功能：（1）接受來(lái)自計(jì)算機(jī)要顯示的代碼；（2）設(shè)定每行和每幀顯示的數(shù)目；（3）控制光標(biāo)位置；（4）產(chǎn)生光柵掃描的水平和垂直的同步信號(hào)。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口5.顯示器接口微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口10.1.3 LCD顯示器及接口1.概述液晶是一種介于固體和液體之間的特殊物質(zhì)，它是一種有機(jī)化合物，常態(tài)下呈液態(tài)，但是它的分子排列卻和固體晶體一樣非常規(guī)則，因此

11、取名液晶，它的另一個(gè)特殊性質(zhì)在于，如果給液晶施加一個(gè)電場(chǎng)，會(huì)改變它的分子排列，通電時(shí)，排列變得有秩序，使光線容易通過(guò)，當(dāng)不通電時(shí)，排列混亂，阻止光線通過(guò)。2.分類（1）被動(dòng)式LCD TN-LCD，STN-LCD和DSTN-LCD微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口（2）TFT-LCDTFT-LCD的構(gòu)成主要由螢光管(或者LED Light Bar）、導(dǎo)光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等等構(gòu)成。首先，液晶顯示器必須先利用背光源投射出光源，這些光源會(huì)先經(jīng)過(guò)一個(gè)偏光板然后再經(jīng)過(guò)液晶。這時(shí)液晶分子的排列方式就會(huì)改變穿透液晶中傳播的光線的偏振角度，然后這些光線還必須

12、經(jīng)過(guò)前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光板。因此我們只要改變加在液晶上的電壓值就可以控制最后出現(xiàn)的光線強(qiáng)度與色彩，這樣就能在液晶面板上變化出有不同色調(diào)的顏色組合了。 3.LCD接口 目前，最常用的是15針的D-Sub，另一種是DVI接口。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口10.2 鍵盤(pán)與鼠標(biāo)10.2.1 鍵盤(pán)鍵盤(pán): 鍵盤(pán)是最常用也是最主要的輸入設(shè)備，通過(guò)鍵盤(pán)，可以將英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等輸入到計(jì)算機(jī)中，從而向計(jì)算機(jī)發(fā)出命令、輸入數(shù)據(jù)等。主要與鍵開(kāi)關(guān)（按鍵）和鍵掃描電路組成。鍵盤(pán)的分類（1）構(gòu)造原理：觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵鍵盤(pán)和無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)按鍵鍵盤(pán)；（2）物理結(jié)構(gòu)：機(jī)械式、薄膜式、電容式；（3）按鍵數(shù)目：84、102、

13、104、107；（4）判斷按鍵位置方法：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)；（5）外形：標(biāo)準(zhǔn)、人體;（6）與主機(jī)的連接方式：有線連接與無(wú)線連接微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口 每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別接在PA口低四位和PA口高四位。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開(kāi)關(guān)的一端（列線）通過(guò)內(nèi)部上拉電阻接VCC，而接地是通過(guò)程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。鍵盤(pán)處理程序的任務(wù)是：確定有無(wú)鍵按下，判斷哪一個(gè)鍵按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開(kāi)時(shí)的抖動(dòng)。 PA口低四位和PA口高四位，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地，另一個(gè)輸

14、入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵，通過(guò)多分支選擇語(yǔ)句返回按鍵值。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口3.鍵盤(pán)的工作原理(1)編碼鍵盤(pán)的工作原理編碼鍵盤(pán)主要依靠一塊專用的大規(guī)模集成電路完成掃描、編碼、傳送之功能，編碼鍵盤(pán)能夠直接提供與按鍵相對(duì)應(yīng)的編碼信息 。靜態(tài)編碼鍵盤(pán)采用硬件編碼電路實(shí)現(xiàn)編碼，當(dāng)按下一個(gè)鍵時(shí)，通過(guò)硬件編碼器直接產(chǎn)生其對(duì)應(yīng)的代碼送入主機(jī)，這種鍵盤(pán)響應(yīng)速度快。動(dòng)態(tài)編碼鍵盤(pán)采用硬件電路掃描鍵盤(pán)的工作方式。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口（2）非編碼鍵盤(pán)的工作原理與編碼鍵盤(pán)不同，非編碼鍵盤(pán)并不直接提供按鍵的編碼信息，而是用較為簡(jiǎn)單的硬件和一套專用程序來(lái)識(shí)別按鍵的位置。 非編碼鍵盤(pán)由軟件

15、、硬件配合完成鍵盤(pán)的工作。利用軟件驅(qū)動(dòng)下的硬件來(lái)完成諸如掃描、編碼、傳送等功能，這個(gè)程序被稱之為鍵盤(pán)處理程序。整個(gè)鍵盤(pán)處理程序由查詢程序、傳送程序、譯碼程序三部分組成。非編碼鍵盤(pán)的鍵盤(pán)處理程序已被計(jì)算機(jī)廠家固化在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的ROM中。 微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口查詢是否有鍵按下；查詢案件的位置； 查詢所在列； 查詢所在行；微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口10.2.3鼠標(biāo)是最常用的輸入設(shè)備之一，它可以極大地方便軟件的操作，尤其是在圖形環(huán)境下，沒(méi)有鼠標(biāo)是很難操作的。 鼠標(biāo)的分類按其結(jié)構(gòu)分可分為機(jī)械式、光電式、光機(jī)式等，平時(shí)我們用得最多的是機(jī)械式和半光電式兩種。 微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口1.機(jī)械式鼠標(biāo)機(jī)械式鼠標(biāo)：價(jià)

16、格便宜，維修方便，所以用這種鼠標(biāo)的人較多。把這種鼠標(biāo)拆開(kāi)，可以見(jiàn)到其中有一個(gè)橡膠球，緊貼著橡膠球的有兩個(gè)互相垂直的傳動(dòng)軸，軸上有一個(gè)光柵輪，光柵輪的兩邊對(duì)應(yīng)著有發(fā)光二極管和光敏三極管。當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，橡膠球帶動(dòng)兩個(gè)傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，而這時(shí)光柵輪也在旋轉(zhuǎn)，光敏三極管在接收發(fā)光二極管發(fā)出的光時(shí)被光柵輪間斷地阻擋，從而產(chǎn)生脈沖信號(hào)，通過(guò)鼠標(biāo)內(nèi)部的芯片處理之后被CPU接受。信號(hào)的數(shù)量和頻率對(duì)應(yīng)著屏幕上的距離和速度。 微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口機(jī)械鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)圖微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口2.光電鼠標(biāo)光電鼠標(biāo)：光電鼠標(biāo)沒(méi)有機(jī)械裝置，內(nèi)部只有兩對(duì)互相垂直的光電檢測(cè)器，光敏三極管通過(guò)接收發(fā)光二極管照射到光電板反射的光進(jìn)行工作，光電板上印有許許多多黑白相間的小格子，光照到黑色的格子上，由于光被黑色吸收，所以光敏三極管接收不到反射光；相反，若照到白色的格子上，光敏三極管可以收到反射光，如此往復(fù)，形成脈沖信號(hào)。3.光機(jī)式鼠標(biāo)是在機(jī)械式鼠標(biāo)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，光機(jī)式鼠標(biāo)所采用的測(cè)量方法與光電式鼠標(biāo)相似，但測(cè)量鼠標(biāo)位移的部件不同。微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口光電鼠標(biāo)和機(jī)械鼠標(biāo)外形微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口跟蹤球跟蹤球