第10章输入输出设备
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微机原理 第十章 基本人机交互设备接口
SEGPT C0H 0
DISMEM 01H
…
…
＋1 F9H 1
＋2 A4H 2 段 码 表
…
09H 09H 08H 10H
显 示 缓
01H 冲
＋15 ＋16
8EH 7FH
F.
00H 区
10H
…
…
多位动态显示存储区数据安排
10.2.1 LED显示器及接口
◆ 程序流程图：
入口 指向显示缓冲区首址
取显示位指针
10.2.1 LED显示器及接口 10.2.2 CRT显示器及接口 10.2.3 LCD显示器及接口
10-19
10.2.1 LED显示器及接口
LED显示器及显示原理 一位LED显示器接口 多位LED显示器接口
10.2.1 LED显示器及接口
1. LED显示器与显示原理
+5V/地
R×8
10-20
OUT DX, AL
;输出段码至锁存器
INC DI
;指向下一个要显示字符的段码
CALL DELAY
;调显示延时子程序
LOOP DISP
;0～F未显示完，转DISP
HLT SEGTAB：DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H, 99H,92H,82H,0F8H
DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
10-26
关显示
从缓冲区取显示字符 从段码表取段码
输出至段码寄存器 位指针送位寄存器
延时
修改缓冲区指针
修改显示位指针
N Y
到最右端位？ 转出口
DISEN D
10.2.1 LED显示器及接口
◆ 显示驱动程序：
第十章 数据采集与DAQmx
第十章 数据采集
10.1.4 DAQ VIs的组织结构 LabVIEW 中对于数据采集模块按照难易程度 做了分类 。 简易模入VIs
中级模入VIs
高级模入VIs 通用模入VIs
第十章 数据采集
① 简易VIs (Easy VIs) 该行的四个模块执行简单的DAQ操作。它们可以 作为单独的VI，也可以作为subVI来使用。这些模 块可以自动发出错误警告信息，在对话框中你可以 选择中断运行或忽略。但是比较复杂的应用需要使 用下面的类型。 ② 中级VIs (Intermediate VIs) 简易Easy VIs相比，中级VIs具有更多的硬件功 能，用户可以更加有效、更加灵活地开发应用程序。 在Easy VIs里操作一个AI Input，这里细分为AI Config, AI Start, AI Read, AI Single Scan以 及AI Clear。它可以描述更加细致、复杂的操作。
第十章 数据采集
③ 通用模入VIs (Utility VIs) 这里提供了三个常用的VIs，AI Read One Scan， AI Waveform Scan，及AI Continuous Scan。使用 一个VI就可以解决一个普通的DAQ问题，方便但缺 乏灵活性。 ④ 高级模入VIs ( Advanced VIs) 这些VIs是NI-DAQ数据采集软件的界面，是上面 三种类型VIs的基础。一般情况下，用户不需要直 接使用这个功能。
第十章 数据采集
例10.3.1 采集一个直流电压信号 ① 准备一个直流电源（例如0.5V）作为信号源 连接到数据采集卡的0通道模入端。 ② 构造前面板和框图如下面所示。 ③ 运行程序。可得到Meter指示0.5V。
Meter 0.2 0.4 0.6 0.8 0.0 1.0
第9章 输入输出(过程式)
FILE *fp=fopen("d:\\data\\file1.txt","w"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败\n");
exit(-1); }
往文件中写入数据
• 输出一个字符，输出成功时返回输出的字符
int fputc(int c, FILE *stream );
文件内部指针定位：
int fseek(FILE *stream,long offset,int origin); • origin指出参考位置，它可以是
SEEK_CUR（当前位置）， SEEK_END（文件末尾） SEEK_SET（文件头）；
• offset为相对origin移动的字节数（偏移量），它 可以为正值（向后移动）或负值（向前移动）。
第十章 输入/输出 －－过程式实现
控制台输出
把ch中的字符输出到标准输出设备，函数返回输出的 字符
• int putchar(int ch);
把p所指向的字符串输出到标准输出设备，操作成功 时函数返回一个非负整数
• int puts(const char *p);
提供对基本类型数据的输出操作，操作成功时返回输 出的字符个数
以文本方式打开的文件，在Windows环境中输入时， 会把'\r'和'\n'两个字符转换成'\n'一个字符。
对文件打开操作的成功与否进行判断
FILE *fp=fopen("d:\\data\\file1.txt","r"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败\n");
exit(-1); }
往文件中写入数据
• 输出一个字符，输出成功时返回输出的字符
int fputc(int c, FILE *stream );
文件内部指针定位：
int fseek(FILE *stream,long offset,int origin); • origin指出参考位置，它可以是
SEEK_CUR（当前位置）， SEEK_END（文件末尾） SEEK_SET（文件头）；
• offset为相对origin移动的字节数（偏移量），它 可以为正值（向后移动）或负值（向前移动）。
第十章 输入/输出 －－过程式实现
控制台输出
把ch中的字符输出到标准输出设备，函数返回输出的 字符
• int putchar(int ch);
把p所指向的字符串输出到标准输出设备，操作成功 时函数返回一个非负整数
• int puts(const char *p);
提供对基本类型数据的输出操作，操作成功时返回输 出的字符个数
以文本方式打开的文件，在Windows环境中输入时， 会把'\r'和'\n'两个字符转换成'\n'一个字符。
对文件打开操作的成功与否进行判断
FILE *fp=fopen("d:\\data\\file1.txt","r"); if (fp == NULL) { printf("文件打开失败\n");
输出设备工作原理
输出设备工作原理Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!输出设备是计算机系统中的一种硬件设备，用于将计算机处理结果显示或输出给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
这些设备通过不同的工作原理来实现将计算机输出信息呈现给用户的功能。
显示器是将计算机图像和文字显示在屏幕上的输出设备。
显示器可以分为CRT （阴极射线管）显示器和液晶显示器。
CRT 显示器的工作原理是通过阴极射线在屏幕上扫描得到的图像。
电子枪的发射的电子束在荧光屏上形成图像，用户可以看到图像内容。
教科版2020年物理九年级下册第10章《第3节 改变世界的信息技术》教案
教案：教科版2020年物理九年级下册第10章《第3节改变世界的信息技术》一、教学内容1. 信息与信息技术：介绍信息的定义、分类和传递方式，以及信息技术的概念和应用。
2. 计算机的工作原理：讲解计算机的基本工作原理，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘等主要部件的功能和作用。
3. 互联网技术：介绍互联网的基本概念、发展历程和主要应用，如电子邮件、浏览器、搜索引擎等。
二、教学目标1. 了解信息与信息技术的概念，掌握信息传递的基本方式。
2. 理解计算机的工作原理，认识主要硬件设备的功能。
3. 了解互联网技术的发展和应用，掌握基本的上网技能。
5. 培养学生的信息素养，提高他们在日常生活中运用信息技术的能力。
三、教学难点与重点四、教具与学具准备1. 教具：计算机、投影仪、黑板、粉笔。
2. 学具：笔记本、课本、练习题。
五、教学过程1. 实践情景引入：让学生谈谈在日常生活中接触到的信息技术，如手机、电脑、互联网等。
2. 讲解信息与信息技术的概念：介绍信息的定义、分类和传递方式，解释信息技术的概念和应用。
3. 讲解计算机的工作原理：介绍中央处理器（CPU）、内存、硬盘等主要部件的功能和作用。
4. 讲解互联网技术：介绍互联网的基本概念、发展历程和主要应用，如电子邮件、浏览器、搜索引擎等。
6. 例题讲解：选用一些与信息技术相关的例题，如计算机编程、网络通信等，帮助学生更好地理解所学知识。
7. 随堂练习：设计一些有关信息与信息技术的练习题，让学生在课堂上完成，巩固所学知识。
六、板书设计1. 信息与信息技术的概念2. 计算机硬件设备的功能3. 互联网技术的应用七、作业设计1. 请简述信息与信息技术的概念，并列举几种常见的信息技术。
2. 请介绍计算机硬件设备的功能，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘等。
3. 请谈谈你对互联网技术的了解，包括其发展历程和主要应用。
5. 请设计一个简单的信息传递过程，并说明其中所用到的信息技术。
《C++程序设计》电子教案第10章 流类库与输入输出
C++中所有流都是相同的 ， 但文件可以不同 。 中所有流都是相同的， 但文件可以不同。 中所有流都是相同的 使用流以后， 使用流以后 ， 程序用流统一对各种计算机设备 和文件进行操作，使程序与设备、 和文件进行操作 ， 使程序与设备 、 程序与文件 无关，从而提高了程序设计的通用性和灵活性。 无关 ， 从而提高了程序设计的通用性和灵活性 。 也就是说， 也就是说 ， 无论与流相联系的实际物理设备差 别有多大，流都采用相同的方式运行。 别有多大 ， 流都采用相同的方式运行 。 这种机 制使得流可以跨越物理设备平台， 制使得流可以跨越物理设备平台 ， 实现流的透 明运作，而与实际的物理设备无关。例如， 明运作 ， 而与实际的物理设备无关 。 例如 ， 往 显示器上输出字符和向磁盘文件或打印机输出 字符，尽管接受输出的物理设备不同， 字符 ， 尽管接受输出的物理设备不同 ， 但具体 操作过程是相同的。 操作过程是相同的。
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10.2 格式化 格式化I/O
10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 ios类中的枚举常量 类中的枚举常量 使用ios成员函数 使用 成员函数 使用I/O操作符 使用 操作符 检测流操作的错误
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10.2.1 ios类中的枚举常量 类中的枚举常量
在根基类ios中定义有三个用户需要使用的枚举类型， 在根基类 中定义有三个用户需要使用的枚举类型，由 中定义有三个用户需要使用的枚举类型 于它们是在公用成员部分定义的， 于它们是在公用成员部分定义的，所以其中的每个枚举类 型常量在加上ios::前缀后都可以为本类成员函数和所有外 型常量在加上 前缀后都可以为本类成员函数和所有外 部函数访问。 部函数访问。 在三个枚举类型中有一个无名枚举类型， 在三个枚举类型中有一个无名枚举类型，其中定义的每个 枚举常量都是用于设置控制输入输出格式的标志使用的。 枚举常量都是用于设置控制输入输出格式的标志使用的。 该枚举类型定义如下： 该枚举类型定义如下： enum { skipws,left,right,internal,dec,oct,hex,sh owbase,showpoint, uppercase,showpos,scientific,fixed,unitbuf, stdio };
人机交互设备接口
10.1 PC机与键盘的接口
• 键盘是计算机系统不可缺少的输入设备，人们通过键盘上 的按键直接向计算机输入各种数据、命令及指令，从而使 计算机完成不同的运算及控制任务。
1. 键开关与键盘类型 • 键盘上的每个按பைடு நூலகம்起一个开关的作用，故又称为键开关。
键开关分为接触式和非接触式两大类。 • 按照键码的识别方法，键盘可分为两大类型：编码键盘和
1. 显示器 表10.1 常用显示卡的主要指标
• 10.2.1 CRT显示器及接口
• 显示器输出的内容不能长期保存，当显示器关机或 显示别的内容时，原有内容就消失了，所以显示设 备属于软拷贝输出设备。
• 1．CRT显示器概述
• CRT显示器由显示适配器（显示卡）和显示器 （监视器）两部分组成，显示卡通常插在PC机的 总线插槽上，也有的微机主板上集成有显示卡电路。 显示卡到显示器通过显示专用接口连接。
明暗变化的数量称为灰度级，所以在单色显示器中，仅有 灰度级指标。彩色图像是由多种颜色构成的，不同的深浅 也可算作不同的颜色，所以在彩色显示器中能显示的颜色 种类称为颜色数。
• 1．输入设备
• 输入设备是人向计算机输入信息的设备。
• 2．输出设备
• 输出设备是直接向人提供计算机运行结 果的设备。
人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的 控制电路。
• 接口中要分别传送数据信息、命令信息和状态信息， 数据信息、命令信息和状态信息都通过数据总线来 传送。大多数计算机都把外设的状态信息视为输入 数据，而把命令信息看成输出数据，并在接口中分 设各自相应的寄存器，赋以不同的端口地址，各种 信息分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中去。 所谓串行接口和并行接口，是指外设和接口一侧的 传送方式，而在主机和接口一侧，数据总是并行传 送的。
输入输出设备概述(PPT 111页)
24.03.2020
8
4．终端设备
• 终端设备：与计算机网络的用户一端相连接的 设备。
• 在大型计算机系统中，通过通信线路连接到主 机的输入输出装置也是一种终端设备。
• 终端在不同系统不同场合有不同的含义。
• 智能终端：具有一定的数据处理能力的终端。
• 哑终端：只负责输入输出的终端。
• 本地终端：与主机距离较近的终端。如在一个 计算中心的机房中的终端。
• 如果由于CPU延缓接收而发生多键重叠，中间 的按键编码就会丢失。所以在功能更强的键盘 中，采取存储多个键码的方法，来解决重键问 题。
24.03.2020
23
• 硬件扫描键盘的优点： 不需要主机担负扫描任务。当键盘产生键码之 后，才向主机发出中断请求，CPU以响应中断 方式，接收随机按键产生的键码。
• 随着计算机技术的发展与进步，现代计算机的 外存储器，也同时具有I/O设备的功能。
• 主机：CPU与内存等在系统中主要进行数据运算 处理的部分。
• 外设（外部设备或外围设备）：主机以外的系 统中其余部分，如外存储器，I/O设备等。
• 传统意义上的I/O设备，只是外设的一个组成部 分。
24.03.2020
4
24.03.2020
5
1. 输入设备
• ① 字符输入设备：键盘、联机手写识别器等。 • ② 图形输入设备：数字化仪、鼠标器、跟踪球、
操纵杆等。 • ③ 图像输入设备：摄像机、扫描仪等。 • ④ 其它类型的设备：如数模转换、声音输入等。 • ⑤ 特殊的输入设备：磁盘，磁带及光盘等。
24.03.2020
• 现已很少用小规模集成电路来构成这种硬件扫 描键盘，而是尽可能利用全集成化的键盘接口 芯片，如Intel 8279。
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第10章
输入输出设备
本章主要内容
输入输出设备概述 常用输入设备组成与运行原理
键盘 鼠标
常用输出设备组成与运行原理
显示器 打印机
2
输入输出设备概述
计算机输入输出系统
计算机总线 输入输出接口 输入输出设备
计算机输入输出设备
概念：又称为计算机外部设备，具有一定操作功能
的比较完整和相对独立的精密机械电子装置；
导轨
衔铁
壳帽
外壳
打印针
28
针式打印机打印字符“E”的过程
29
针式打印机和CRT字符显示器工作原理比较
CRT字符显示器使用电子束撞击荧光粉产生发光点，针式 打印机是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维持稳定的 显示画面，故它需要有显示存储器VRAM，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 阵信息就不再有用了；
18
字形的产生过程
ASCII代码(41H) 指向这个字形
RA3 -RA0 D7
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1111
D0
10H 28H 44H 82H 82H FEH 82H 82H 00H
(a) “ A ”的点阵表示
ASCII 8 字符代码
字符
D0
输出设备
打印机（针式、喷墨、激光） 绘图仪
语音输出
4
输入输出设备概述
点阵式设备运行原理
把字形、图形、图像等信息以不同的点阵布局方式表现出来，在计算 机显示器屏幕上，这些被显示的内容，是以可见光形式表现出来的； 而在打印纸上，通常是以“印刷”（染色）的效果表现出来的。
它们共同的特点是，要表示的信息，最终要以平面上的各种可见的 “形状”体现出来，而这些“形状”原理上又都是以许多断续的点的 不同布局表示出来的。
偏光镜 电极 玻璃
光线
垂 直 排 列
(b) 不透光状态
23
等离子显示器
成像原理
利用惰性气体在一定电压作用下产生气体放电的特性 产生紫外线，紫外线激发荧光粉发光 在玻璃板之间隔开成象素，每个象素点内有惰性气体
和三色荧光粉，用电极控制
特点
易于实现大画面显示 全色显示，色纯度与CRT相当 视角达160度 寿命长 功耗大、成本高、对比度差。
尚需解决如下的一些问题：
抖动：按下和松开按键时按键在接通和断开位置之间 跳动几次才能稳定下来。
重键：多键同时按下，如何处理。
9
并行接口送来 1 0 … 1 的 n 位数值到二极管的负极，并行接口接收 键
盘线路 m 列送出的 m 位数据。当A键按下去后，5V电源送出经电阻、A键、 二极管到 0 信号处的电流，从而在 第 2列产生 0 电平（红线所示），其他各 列都给出高电平（黑线所示），故并行接口接收到的是 1 1 0 … 1 这样的 m 位数据。
+5V
并行接口 ...
键盘
10K 。. .。
。 键。 。.
。.
。 。 A键
1
。 。 ..0.
。
二极管
。.
0行
。
1行
1
。
0
110
1
。。。
…... 。
。 0列 1列
。1
。 m-1列
n-1行 1
... 1 1 0 并行接口 1
10
鼠标的运行原理
鼠标的产生
图形界面的出现，需要鼠标来进行拖动等操作
鼠标的功能
输出过程
压电陶瓷受振荡电脉冲激励产生电致伸缩，喷射出墨滴 充电电极给墨滴充电，电量多少决定了偏转距离 利用电场控制墨滴的垂直偏转方向，喷墨头移动控制墨
幕上进行相应的移动 鼠标命令由鼠标表面的按键决定
12
光电式鼠标
光电鼠标原理
没有机械滚动部分，代之以两个互成直角的光电探测 器，分别代表X和Y方向
特制鼠标垫配合，垫上有小格。发光二极管照到线条 和空白之上反射光使光敏三极管产生不同的电平
CPU根据感应的高低脉冲，即格数来计算鼠标的位移量
鼠标命令由鼠标表面的按键决定
电子线路部分：识别按键，给出编码；通过串行接口 把编码送给主机。由键盘上专门的CPU完成。
键盘接口
串口、USB接口
8
键盘的运行原理
识别闭合键的具体实现：
是用行列扫描的方法，即把每个键分配在一个 m 列 * n 行矩阵的一个交叉点上，通过并行接口向 n 行依次 送出仅有一行为 0、其余各行均为 1 的值，再用并行 接口读入 m 列上的取值。当该值不为 FFH （全 1 码） 时，表明有键按下，若该值仅含一位零，表明取值为 0 的行、列的交叉点的键被按下，用一个对照表即可得 到相应键的编码。
5
输入输出设备概述
点阵式举例
6
本章主要内容
输入输出设备概述 常用输入设备组成与运行原理
键盘 鼠标
常用输出设备组成与运行原理
显示器 打印机
7
键盘的运行原理
键盘功能
计算机的键盘是通过手工输入字符，用于向计算机送 入操作命令、源程序语句、运行程序所使用的数据等 内容的输入设备。
基本组成
机械部分：按键（导电件）＋弹簧＋金属件（有导电 件控制实现电信号连通与断开）
为有效地提供屏幕上要显示的内容，字符显示器内有一个 显示存储器VRAM，用于保存将显示在整个屏幕的全部字 符，显示存储器中保存的是这些字符的ASCII码和显示属 性，每个字符都配有一个属性字节，用来描述字符的显示 属性，即字符的颜色、亮度、是否显示等等。显示存储器 是一个可读写的存储器，被显示的字符将由计算机主机以 两个字节（ASCII码和显示属性）的方式提供并写进该存 储器中，由显示器的控制逻辑按需要从中读出准备显示的 一个字符的ASCII码的字节值和显示属性的字节值。 字符发生器，就是用于保存每个可显示字符字形的点阵数 据的逻辑部件，通常是一个只读存储器（ROM），如果 每个字符的字形用7（横向）×9（纵向）的点阵表示， 则每个字符字形的点阵数据要占用9个存储器字节（横向 的7个点的布局用一个字节表示）。
刷新
余辉时间：电子束打在荧光粉上发出的光的所持续时间 为了得到稳定的图象，需要重复扫描整个屏幕（每秒50场） 帧存储器：为了重复扫描，需要存储屏幕字符或者图象信息。
16
阴极射线管的构成和工作原理
阳极 阴极
栅极
偏转线圈
阳极帽 电子束
灯丝
聚焦极
电子枪
石墨层
显示屏 荧光屏
17
字符显示的一般原理
光栅扫描的CRT字符显示器，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依此打印出字符的 点阵列，几次后打印出一个完整的字符。
30
激光打印机
打印原理
激光技术和电子照相技术相结合，它由走纸机构、激光扫描系统、电子照相部分 和打印机控制器等几部分组成 激光扫描系统的功能，是控制激光束能扫描到光导鼓柱面的任何位置，它由 激光器，偏转调制器，扫描器和光路系统组成。 电子照相部分的核心部件是字形鼓，又称光导鼓，这是一个圆柱型的物体， 柱面高度光洁，镀有一层由硒—碲合金组成的具有良好光导特性（光线照射 后电阻率降为原来的1/100到1/1000）的材料，用于完成对打印内容的照相、 显影和转印。
基本组
分辨率
沿水平和垂直两个方向把屏幕分成许多小的区域，一个小的区域对应一个发 光点（称为象素），一个屏幕上所提供的全部象素的数目被称为分辨率
扫描
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 被称为扫描控制逻辑部件
光栅扫描：电子束从左到右，从上到下扫描整个屏幕（隔行扫描和逐行扫描） 随机扫描：电子束只扫描需要显示的点，而不是整个屏幕
输出过程
准备阶段：电晕放电装置使光导鼓表面充电，对光导鼓表面均匀的充上一层正电 荷；
照相阶段：激光束使光导鼓表面被照射的部分放电，未照射到的部分的带电情况 不变；
显影阶段：光导鼓表面带电部分吸附墨粉，从而形成了由墨粉显示出来的字形 转印阶段：光导鼓表面墨粉转移到打印纸上； 定影阶段：通过红外光加热或辐射加热的办法，高温将墨粉固定在打印纸上； 清除阶段：清扫器清除光导鼓表面上剩余墨粉，消电灯消除光导鼓上残存电荷
接口电路四部分
输出过程
字车将打印头横向移动到打印起始位置 取出输出对象点阵的第一列，驱动打印针撞击色带 字车移动一小格，输出下一列，直到本行输出完毕 回车 输纸机构进纸 输出下一行
26
针式打印机构造
打印纸 导轨
打印针
永磁铁 铁芯
滚筒
色带保护片 色带
衔铁
线圈
27
螺管式电磁铁
弹簧
电磁铁线圈
点阵式设备需要解决的问题
点阵布局规律：确定形状的对象（保存对象的布局） 无确定规律对象（保存所有点信息）
点阵的密度：更密的点可以把要表示的形状呈现得更精细准确，但表 示同样大小的形状，用到的数据数量会更多，对输入输出设备的处理 精度要求也越高。
点阵中点的属性：二值表示（0、1表示点的有、无） 单色表示（灰度级表示不同亮度） 彩色表示（RGB三基色混和表示彩色）
(来自VRAM)
发生器
RA3 - RA0 4
(ROM)
(来自光栅地址
D7
计数器输出)
(b)字符发生器的结构
19
字符显示的一般原理
视频 信号
移位 寄存器 SL
ＣＰＵ控制
字符 发生器
( ROM)
ＡＳＣＩＩ
代码 VRAM
RA3 - RA0
定时控制 电路
加载控制
水平消隐
行间消隐
垂直消隐
OSC
点振荡器
输入输出设备
本章主要内容
输入输出设备概述 常用输入设备组成与运行原理
键盘 鼠标
常用输出设备组成与运行原理
显示器 打印机
2
输入输出设备概述
计算机输入输出系统
计算机总线 输入输出接口 输入输出设备
计算机输入输出设备
概念：又称为计算机外部设备，具有一定操作功能
的比较完整和相对独立的精密机械电子装置；
导轨
衔铁
壳帽
外壳
打印针
28
针式打印机打印字符“E”的过程
29
针式打印机和CRT字符显示器工作原理比较
CRT字符显示器使用电子束撞击荧光粉产生发光点，针式 打印机是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维持稳定的 显示画面，故它需要有显示存储器VRAM，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 阵信息就不再有用了；
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字形的产生过程
ASCII代码(41H) 指向这个字形
RA3 -RA0 D7
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1111
D0
10H 28H 44H 82H 82H FEH 82H 82H 00H
(a) “ A ”的点阵表示
ASCII 8 字符代码
字符
D0
输出设备
打印机（针式、喷墨、激光） 绘图仪
语音输出
4
输入输出设备概述
点阵式设备运行原理
把字形、图形、图像等信息以不同的点阵布局方式表现出来，在计算 机显示器屏幕上，这些被显示的内容，是以可见光形式表现出来的； 而在打印纸上，通常是以“印刷”（染色）的效果表现出来的。
它们共同的特点是，要表示的信息，最终要以平面上的各种可见的 “形状”体现出来，而这些“形状”原理上又都是以许多断续的点的 不同布局表示出来的。
偏光镜 电极 玻璃
光线
垂 直 排 列
(b) 不透光状态
23
等离子显示器
成像原理
利用惰性气体在一定电压作用下产生气体放电的特性 产生紫外线，紫外线激发荧光粉发光 在玻璃板之间隔开成象素，每个象素点内有惰性气体
和三色荧光粉，用电极控制
特点
易于实现大画面显示 全色显示，色纯度与CRT相当 视角达160度 寿命长 功耗大、成本高、对比度差。
尚需解决如下的一些问题：
抖动：按下和松开按键时按键在接通和断开位置之间 跳动几次才能稳定下来。
重键：多键同时按下，如何处理。
9
并行接口送来 1 0 … 1 的 n 位数值到二极管的负极，并行接口接收 键
盘线路 m 列送出的 m 位数据。当A键按下去后，5V电源送出经电阻、A键、 二极管到 0 信号处的电流，从而在 第 2列产生 0 电平（红线所示），其他各 列都给出高电平（黑线所示），故并行接口接收到的是 1 1 0 … 1 这样的 m 位数据。
+5V
并行接口 ...
键盘
10K 。. .。
。 键。 。.
。.
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1
。 。 ..0.
。
二极管
。.
0行
。
1行
1
。
0
110
1
。。。
…... 。
。 0列 1列
。1
。 m-1列
n-1行 1
... 1 1 0 并行接口 1
10
鼠标的运行原理
鼠标的产生
图形界面的出现，需要鼠标来进行拖动等操作
鼠标的功能
输出过程
压电陶瓷受振荡电脉冲激励产生电致伸缩，喷射出墨滴 充电电极给墨滴充电，电量多少决定了偏转距离 利用电场控制墨滴的垂直偏转方向，喷墨头移动控制墨
幕上进行相应的移动 鼠标命令由鼠标表面的按键决定
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光电式鼠标
光电鼠标原理
没有机械滚动部分，代之以两个互成直角的光电探测 器，分别代表X和Y方向
特制鼠标垫配合，垫上有小格。发光二极管照到线条 和空白之上反射光使光敏三极管产生不同的电平
CPU根据感应的高低脉冲，即格数来计算鼠标的位移量
鼠标命令由鼠标表面的按键决定
电子线路部分：识别按键，给出编码；通过串行接口 把编码送给主机。由键盘上专门的CPU完成。
键盘接口
串口、USB接口
8
键盘的运行原理
识别闭合键的具体实现：
是用行列扫描的方法，即把每个键分配在一个 m 列 * n 行矩阵的一个交叉点上，通过并行接口向 n 行依次 送出仅有一行为 0、其余各行均为 1 的值，再用并行 接口读入 m 列上的取值。当该值不为 FFH （全 1 码） 时，表明有键按下，若该值仅含一位零，表明取值为 0 的行、列的交叉点的键被按下，用一个对照表即可得 到相应键的编码。
5
输入输出设备概述
点阵式举例
6
本章主要内容
输入输出设备概述 常用输入设备组成与运行原理
键盘 鼠标
常用输出设备组成与运行原理
显示器 打印机
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键盘的运行原理
键盘功能
计算机的键盘是通过手工输入字符，用于向计算机送 入操作命令、源程序语句、运行程序所使用的数据等 内容的输入设备。
基本组成
机械部分：按键（导电件）＋弹簧＋金属件（有导电 件控制实现电信号连通与断开）
为有效地提供屏幕上要显示的内容，字符显示器内有一个 显示存储器VRAM，用于保存将显示在整个屏幕的全部字 符，显示存储器中保存的是这些字符的ASCII码和显示属 性，每个字符都配有一个属性字节，用来描述字符的显示 属性，即字符的颜色、亮度、是否显示等等。显示存储器 是一个可读写的存储器，被显示的字符将由计算机主机以 两个字节（ASCII码和显示属性）的方式提供并写进该存 储器中，由显示器的控制逻辑按需要从中读出准备显示的 一个字符的ASCII码的字节值和显示属性的字节值。 字符发生器，就是用于保存每个可显示字符字形的点阵数 据的逻辑部件，通常是一个只读存储器（ROM），如果 每个字符的字形用7（横向）×9（纵向）的点阵表示， 则每个字符字形的点阵数据要占用9个存储器字节（横向 的7个点的布局用一个字节表示）。
刷新
余辉时间：电子束打在荧光粉上发出的光的所持续时间 为了得到稳定的图象，需要重复扫描整个屏幕（每秒50场） 帧存储器：为了重复扫描，需要存储屏幕字符或者图象信息。
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阴极射线管的构成和工作原理
阳极 阴极
栅极
偏转线圈
阳极帽 电子束
灯丝
聚焦极
电子枪
石墨层
显示屏 荧光屏
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字符显示的一般原理
光栅扫描的CRT字符显示器，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依此打印出字符的 点阵列，几次后打印出一个完整的字符。
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激光打印机
打印原理
激光技术和电子照相技术相结合，它由走纸机构、激光扫描系统、电子照相部分 和打印机控制器等几部分组成 激光扫描系统的功能，是控制激光束能扫描到光导鼓柱面的任何位置，它由 激光器，偏转调制器，扫描器和光路系统组成。 电子照相部分的核心部件是字形鼓，又称光导鼓，这是一个圆柱型的物体， 柱面高度光洁，镀有一层由硒—碲合金组成的具有良好光导特性（光线照射 后电阻率降为原来的1/100到1/1000）的材料，用于完成对打印内容的照相、 显影和转印。
基本组
分辨率
沿水平和垂直两个方向把屏幕分成许多小的区域，一个小的区域对应一个发 光点（称为象素），一个屏幕上所提供的全部象素的数目被称为分辨率
扫描
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 被称为扫描控制逻辑部件
光栅扫描：电子束从左到右，从上到下扫描整个屏幕（隔行扫描和逐行扫描） 随机扫描：电子束只扫描需要显示的点，而不是整个屏幕
输出过程
准备阶段：电晕放电装置使光导鼓表面充电，对光导鼓表面均匀的充上一层正电 荷；
照相阶段：激光束使光导鼓表面被照射的部分放电，未照射到的部分的带电情况 不变；
显影阶段：光导鼓表面带电部分吸附墨粉，从而形成了由墨粉显示出来的字形 转印阶段：光导鼓表面墨粉转移到打印纸上； 定影阶段：通过红外光加热或辐射加热的办法，高温将墨粉固定在打印纸上； 清除阶段：清扫器清除光导鼓表面上剩余墨粉，消电灯消除光导鼓上残存电荷
接口电路四部分
输出过程
字车将打印头横向移动到打印起始位置 取出输出对象点阵的第一列，驱动打印针撞击色带 字车移动一小格，输出下一列，直到本行输出完毕 回车 输纸机构进纸 输出下一行
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针式打印机构造
打印纸 导轨
打印针
永磁铁 铁芯
滚筒
色带保护片 色带
衔铁
线圈
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螺管式电磁铁
弹簧
电磁铁线圈
点阵式设备需要解决的问题
点阵布局规律：确定形状的对象（保存对象的布局） 无确定规律对象（保存所有点信息）
点阵的密度：更密的点可以把要表示的形状呈现得更精细准确，但表 示同样大小的形状，用到的数据数量会更多，对输入输出设备的处理 精度要求也越高。
点阵中点的属性：二值表示（0、1表示点的有、无） 单色表示（灰度级表示不同亮度） 彩色表示（RGB三基色混和表示彩色）
(来自VRAM)
发生器
RA3 - RA0 4
(ROM)
(来自光栅地址
D7
计数器输出)
(b)字符发生器的结构
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字符显示的一般原理
视频 信号
移位 寄存器 SL
ＣＰＵ控制
字符 发生器
( ROM)
ＡＳＣＩＩ
代码 VRAM
RA3 - RA0
定时控制 电路
加载控制
水平消隐
行间消隐
垂直消隐
OSC
点振荡器