人機(jī)接口概述課件

14.1人機(jī)接口概述14.2鍵盤與鍵盤接口14.3其它輸入設(shè)備及接口14.4顯示設(shè)備及接口14.5打印機(jī)及接口退出第14章人機(jī)接口14.1人機(jī)接口概述

人機(jī)接口，又稱輸入/輸出接口（I/O接口），是計(jì)算機(jī)和人機(jī)交互設(shè)備之間的交接界面，通過接口可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的信息交換。14.1.1人機(jī)交互設(shè)備 人機(jī)交互設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最基本的設(shè)備之一，是人和計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交換信息的外部設(shè)備，常見的人機(jī)交互設(shè)備可分為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備兩類。1．輸入設(shè)備 輸入設(shè)備是人向計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。2．輸出設(shè)備 輸出設(shè)備是直接向人提供計(jì)算機(jī)運(yùn)行結(jié)果的設(shè)備。14.1.2人機(jī)接口的功能 人機(jī)接口是計(jì)算機(jī)同人機(jī)交互設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)目刂齐娐贰? 接口中要分別傳送數(shù)據(jù)信息、命令信息和狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)信息、命令信息和狀態(tài)信息都通過數(shù)據(jù)總線來傳送。大多數(shù)計(jì)算機(jī)都把外設(shè)的狀態(tài)信息視為輸入數(shù)據(jù)，而把命令信息看成輸出數(shù)據(jù)，并在接口中分設(shè)各自相應(yīng)的寄存器，賦以不同的端口地址，各種信息分時地使用數(shù)據(jù)總線傳送到各自的寄存器中去。所謂串行接口和并行接口，是指外設(shè)和接口一側(cè)的傳送方式，而在主機(jī)和接口一側(cè)，數(shù)據(jù)總是并行傳送的。14.2鍵盤與鍵盤接口

鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備，人們通過鍵盤上的按鍵直接向計(jì)算機(jī)輸入各種數(shù)據(jù)、命令及指令，從而使計(jì)算機(jī)完成不同的運(yùn)算及控制任務(wù)。14.2.1鍵開關(guān)與鍵盤類型 鍵盤上的每個按鍵起一個開關(guān)的作用，故又稱為鍵開關(guān)。鍵開關(guān)分為接觸式和非接觸式兩大類。 按照鍵碼的識別方法，鍵盤可分為兩大類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。14.2.2小型鍵盤接口 非編碼鍵盤常用的鍵盤掃描方法有逐行掃描法和行列掃描法。1．逐行掃描法 圖14-2是采用逐行掃描識別鍵碼的8×8鍵盤矩陣，8位輸出端口和8位輸入端口都在鍵盤接口電路中，其中輸出端口的8條輸出線接鍵盤矩陣的行線（X0～X7），輸入端口的8條輸入線接鍵盤矩陣的列線（Y0～Y7）。通過執(zhí)行鍵盤掃描程序?qū)︽I盤矩陣進(jìn)行掃描，以識別被按鍵的行、列位置。

鍵盤掃描程序處理的步驟如下： （1）查詢是否有鍵按下。 （2）查詢已按下鍵的位置。 （3）按行號和列號求鍵的位置碼，得到的行號和列號表示按下鍵的位置碼。2．行列掃描法 在掃描每一行時，讀列線，若讀得的結(jié)果為全“1”，說明沒有鍵按下，即尚未掃描到閉合鍵；若某一列為低電平，說明有鍵按下，而且行號和列號已經(jīng)確定。然后用同樣的方法，依次向列線掃描輸出，讀行線。如果兩次所得到的行號和列號分別相同，則鍵碼確定無疑，即得到閉合鍵的行列掃描碼。14.2.3微型機(jī)鍵盤及鍵盤接口1．鍵盤控制電路

PC系列鍵盤一般由鍵盤矩陣和以單片機(jī)或?qū)Ｓ每刂破鳛楹诵牡逆I盤控制電路組成，被稱為智能鍵盤。單片機(jī)通過執(zhí)行固化在ROM中的鍵盤管理和掃描程序，對鍵盤矩陣進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)、識別按下鍵的位置，形成與按鍵位置對應(yīng)的掃描碼，并以串行的方式送給微機(jī)主板上的鍵盤接口電路，供系統(tǒng)使用。2．鍵盤接口電路 鍵盤接口電路一般在微機(jī)主板上，通過電纜與鍵盤連接，串行地接收鍵盤送來的掃描碼，或者向鍵盤發(fā)送命令，要求鍵盤完成一定的工作（比如自檢）。其功能主要有： （1）將串行接收鍵盤送來的接通掃描碼和斷開掃描碼，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)并暫存； （2）收到一個完整的掃描碼后，立即向主機(jī)發(fā)中斷請求； （3）主機(jī)中斷響應(yīng)后讀取掃描碼，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ASCII碼存入鍵盤緩沖區(qū)。對于控制鍵，設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)； （4）接收主機(jī)發(fā)來的命令，傳送給鍵盤，并等候鍵盤的響應(yīng)，自檢時用以判斷鍵盤的正確性。14.3其它輸入設(shè)備及接口

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)常用的輸入設(shè)備除鍵盤外，還有鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、數(shù)字化儀等。鍵盤輸入的是字符和數(shù)字信息；鼠標(biāo)主要輸入矢量信息和坐標(biāo)數(shù)據(jù)；而掃描儀主要輸入圖形、圖像信息。14.3.1鼠標(biāo)器 鼠標(biāo)器是控制顯示器光標(biāo)移動的輸入設(shè)備，由于它能在屏幕上實(shí)現(xiàn)快速精確的光標(biāo)定位，可用于屏幕編輯、選擇菜單和屏幕作圖。隨著Windows操作系統(tǒng)環(huán)境越來越普及，鼠標(biāo)器已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必不可少的輸入設(shè)備。14.3.2掃描儀 掃描儀是一種光機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品，它是將各種形式的圖像信息輸入計(jì)算機(jī)的重要工具，是繼鍵盤和鼠標(biāo)之后的第三代計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，也是功能極強(qiáng)的一種輸入設(shè)備。14.4顯示設(shè)備及接口

按顯示原理可分為兩類。一類是主動顯示器件，如CRT顯示器、發(fā)光二極管等，它們是在外加電信號作用下，依靠器件本身產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行顯示的，因此也叫光發(fā)射器件。另一類叫做被動顯示器件，如液晶顯示器，這類器件本身不發(fā)光，工作時需另設(shè)光源，在外加電信號的作用下，依靠材料本身的光學(xué)特性變化，使照射在它上面的光受到調(diào)制，因此這類器件又叫光調(diào)制器件。14.4.1CRT顯示器及接口 顯示器輸出的內(nèi)容不能長期保存，當(dāng)顯示器關(guān)機(jī)或顯示別的內(nèi)容時，原有內(nèi)容就消失了，所以顯示設(shè)備屬于軟拷貝輸出設(shè)備。1．CRT顯示器概述

CRT顯示器由顯示適配器（顯示卡）和顯示器（監(jiān)視器）兩部分組成，顯示卡通常插在PC機(jī)的總線插槽上，也有的微機(jī)主板上集成有顯示卡電路。顯示卡到顯示器通過顯示專用接口連接。2．CRT顯示器的主要技術(shù)指標(biāo) （1）像素 像素是構(gòu)成圖像的最基本單位，一般是光點(diǎn)，所以又稱為像點(diǎn)。 （2）分辨率 分辨率指的是畫面的解析度，也就是一幅畫面由多少像素構(gòu)成。像素越多，分辨率越高，畫面也就越清晰。 在字符顯示方式中，將一屏中可顯示的最多字符數(shù)稱為分辨率。 在圖形顯示方式中，將一屏中可顯示的像素點(diǎn)數(shù)稱為分辨率。

（3）點(diǎn)距 點(diǎn)距（dotpitch）是指屏幕上兩個相鄰的同色熒光點(diǎn)之間的距離。點(diǎn)距越小，顯示的畫面就越精細(xì)，用顯示區(qū)域的寬和高分別除以點(diǎn)距，即得到顯示器在垂直和水平方向上最高可以顯示的點(diǎn)數(shù)（即極限分辨率）。 （4）屏幕尺寸 指屏幕對角線長度，一般有14、15、17、19、20、21英寸等。 （5）場頻 場頻是指每秒鐘屏幕刷新的次數(shù)，又稱屏幕的垂直掃描頻率，以Hz（赫茲）為單位。

（6）視頻帶寬 視頻帶寬是指每秒鐘掃描過的總像素?cái)?shù)，以MHz（兆赫茲）為單位。 視頻帶寬＝水平分辨率×垂直分辨率×場頻。 （7）灰度級與顏色數(shù) 像素具有明暗和色彩屬性。黑白圖像的明暗程度稱為灰度，明暗變化的數(shù)量稱為灰度級，所以在單色顯示器中，僅有灰度級指標(biāo)。彩色圖像是由多種顏色構(gòu)成的，不同的深淺也可算作不同的顏色，所以在彩色顯示器中能顯示的顏色種類稱為顏色數(shù)。3．CRT顯示原理 （1）CRT顯示器的掃描方式

CRT顯示器如同電視接收機(jī)一樣，普遍采用光柵掃描方式。在光柵掃描方式中，電子束在水平和垂直同步信號的控制下有規(guī)律地掃描整個屏幕。 （2）顯示器的顯示模式 顯示模式從功能上分為兩大類：字符模式和圖形模式。

（3）顯示緩沖區(qū) 為了不斷提供刷新畫面的信號，必須把字符或圖形信息存儲在一個顯示緩沖區(qū)中，這個緩沖區(qū)又稱為視頻存儲器（VRAM）。

VRAM的容量由分辨率和灰度級決定，分辨率越高，灰度級越高，VRAM的容量就越大。 字符模式的VRAM通常分成兩部分：字符代碼緩存和顯示屬性緩存。字符代碼緩存中存放著顯示字符的ASCII碼，每個字符占1個字節(jié)；顯示屬性緩存中存放著字符的顯示屬性，一般也占1個字節(jié)。

圖形方式的顯示信息以二進(jìn)制的形式存儲在VRAM中，這些信息是圖形元素的矩陣數(shù)組，在最簡單的情況下，只需要存儲兩值圖形，即用“0”表示黑色（暗點(diǎn)），用“1”表示白色（亮點(diǎn)）。用VRAM的1位表示1個點(diǎn)，所以VRAM的1個字節(jié)可以存放8個點(diǎn)。例如，一個CRT顯示器的分辨率為640×200，在無灰度級的單色顯示器中，只需要16KB的VRAM。在彩色顯示或單色多灰度顯示時，每個點(diǎn)需要若干位來表示。4．字符顯示器的工作原理 （1）字符顯示原理 為了在掃描過程中能及時取出對應(yīng)位置所需顯示的字符代碼（ASCII碼），應(yīng)將這些字符代碼預(yù)先由主機(jī)送入VRAM中，屏幕上每個字符窗口對應(yīng)于VRAM中的一個字節(jié)單元。

VRAM中存放的是字符的ASCII碼，不是點(diǎn)陣信息。若要顯示出字符的形狀，還要有字符發(fā)生器（字符庫）的支持。

顯示器的字符庫是用來存放各種字符的點(diǎn)陣字形輝亮數(shù)據(jù)的只讀存儲器。顯示時，從ROM中讀出有關(guān)的點(diǎn)陣信息送給CRT作為輝亮控制信號，以控制電子束的強(qiáng)弱，從而在屏幕上組成字符。顯示器的字符庫中存放的是字符的行點(diǎn)陣碼，字符庫的高位地址來自VRAM的ASCII碼，低位地址來自行計(jì)數(shù)器的輸出RA3～RA0（行掃描線序號）。

（2）VRAM的地址組織 在字符顯示器中，屏幕上每個字符位置對應(yīng)VRAM中的一個字節(jié)，VRAM中各字節(jié)單元的地址隨著屏幕由左向右，自上而下的顯示順序從低向高安排。 （3）字符顯示器的控制電路 字符顯示器的定時控制電路的核心是點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器（水平地址計(jì)數(shù)器）、行計(jì)數(shù)器和排計(jì)數(shù)器（垂直地址計(jì)數(shù)器），由它們來控制顯示器的逐點(diǎn)、逐字、逐行、逐屏幕的刷新顯示。5．圖形顯示器工作原理

VRAM中存放著顯示的圖形點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，由于計(jì)算機(jī)只能以二進(jìn)制方式存放數(shù)據(jù)，每位只有兩種狀態(tài)（“0”或“1”）。對于單色顯示，VRAM中的每一位對應(yīng)畫面上的一個像素點(diǎn)，該位為“1”即表示畫面上的這一點(diǎn)是亮點(diǎn)。而對于彩色顯示（如16種顏色），就需要用VRAM中的4位來定義一種顏色。14.4.2LCD顯示器

LCD（LiquidCrystalDisplay）就是液晶顯示器。 有四種基本的LCD選擇：無源陣列單色、無源陣列彩色、有源陣列模擬彩色和最新的有源陣列數(shù)字彩色。2．LCD的技術(shù)指標(biāo) （1）速度 結(jié)構(gòu)不同的LCD顯示器，其響應(yīng)輸入信號的速度差異很大，對于速度的要求取決于用途。 （2）亮度 高分辨率的顯示器已達(dá)到較高的亮度級，LCD的亮度取決于LCD的結(jié)構(gòu)和背景照明的類型。 （3）對比度 對比度通常是指開狀態(tài)像素與關(guān)狀態(tài)像素亮度的比率。 （4）視角 視角是指人們觀察顯示器的范圍，它用于垂直于顯示器平面的法向平面角度來度量。14.4.3視頻顯示標(biāo)準(zhǔn)1．MDA MDA（MonochromeDisplayAdapter）屬于單色顯示適配器，是IBM最早研制的視頻顯示適配器。2．CGA

在MDA推出的同時，IBM也推出了彩色圖形顯示適配器──CGA（ColorGraphicsAdapter）。3．EGA

增強(qiáng)圖形顯示適配器──EGA（EnhancedGraphicsAdapter）是IBM公司推出的第二代圖形顯示適配器，它兼容了MDA和CGA的全部功能。4．VGA

視頻圖形陣列顯示適配器──VGA（VideoGraphicsArray）是IBM公司推出的第三代圖形顯示適配器，它兼容了MDA、CGA和EGA的全部功能。5．TVGA TVGA是美國TridentMicrosysTems公司開發(fā)的超級VGA（SVGA）標(biāo)準(zhǔn)，與VGA完全兼容。6．XGA XGA（ExtendedGraphicsArray）是IBM公司繼VGA之后推出的擴(kuò)展圖形顯示適配器。14.4.4字母數(shù)字顯示器1．LED顯示器 七段LED顯示器由七個發(fā)光段構(gòu)成，每段均是一個LED二極管。

LED顯示器有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)。14.5打印機(jī)及接口

打印機(jī)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要輸出設(shè)備之一，打印機(jī)的功能是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果以字符或圖形的形式印刷到紙上，轉(zhuǎn)換為書面信息，便于人們閱讀和保存。由于打印輸出結(jié)果能永久性保留，故稱為硬拷貝輸出設(shè)備。14.5.1打印機(jī)概述 按照打印的工作原理不同，打印機(jī)分為擊打式和非擊打式兩大類。 打印機(jī)按照輸出工作方式可分為串行打印機(jī)、行式打印機(jī)和頁式打印機(jī)三種。 打印機(jī)按印字機(jī)構(gòu)不同，可分為固定字模（活字）式打印和點(diǎn)陣式打印兩種。 打印機(jī)通常有兩種工作模式，即文本模式（字符模式）和圖形模式。14.5.2打印機(jī)的主要性能指標(biāo)1．分辨率（DPI） 打印機(jī)的打印質(zhì)量是指打印出的字符的清晰度和美觀程度，用打印分辨率表示，單位為每英寸打印多少個點(diǎn)（DPI）。