第七章 輸入／輸出設備

1、1第七章 輸入輸出設備 2輸入輸出設備nI/o設備的分類nI/o設備的工作特點 I/O設備的工作速度比主機要慢得多 I/O設備處于與CPU異步的工作狀態(tài)(設置自身的獨立時鐘系統(tǒng)) 各種I/O設備的信息類型和結(jié)構(gòu)均不相同 各種I/O設備的電氣特性也不相同 nI/o設備與主機的聯(lián)系 設備 地址線控制 、狀態(tài)線數(shù)據(jù) 線主機控制邏輯電路I/O標準接口設備控制器外部設備圖 設 備 與 主 機 連 接 的 框 圖 原 理72 /OII/O3輸入設備 n 鍵盤 鍵盤輸入信息可分為三個步驟： (1) 查出按下的是哪個鍵； (2) 將該鍵翻譯成能被主機接收的編碼； (3) 將編碼送給主機。 鍵盤有編碼鍵盤和非編

2、碼鍵盤兩種。 編碼鍵盤采用硬件線路來實現(xiàn)鍵盤編碼 編碼鍵盤的原理，如圖7-3所示。 4主機環(huán)形計數(shù)器時鐘RO M接口換擋控制消振電路列譯碼器與鎖定電路88 矩陣鍵盤行譯碼器圖 編碼鍵盤的原理框圖73 1.若鍵盤未按下，掃描將隨計數(shù)器的循環(huán)計數(shù)反復地進行。2.若掃描到已按下的鍵，鎖定電路產(chǎn)生一個脈沖3.該脈沖關(guān)閉時鐘信號通往計數(shù)器的門電路，使計數(shù)器停止工作。 這時計數(shù)器的值即是按下鍵的位置碼，并作為ROM的低位輸入地址 4.換擋控制輸出ROM的高位地址，可從ROM相應單元讀出所按鍵的ASC碼。 保證在按鍵時間內(nèi)穩(wěn)定地將鍵盤編碼送往主機。 5 非編碼鍵盤利用簡單的硬件和專用軟件識別按鍵的位置，提供

3、位置碼，再由處理器執(zhí)行查表程序，將位置碼轉(zhuǎn)換成ASC碼。 6條碼掃描器 1條碼：由一組寬度和反射率（黑白）不同的平行相鄰的“條”和“空”按照預先規(guī)定的編碼規(guī)則組合起來，用以表示一組數(shù)據(jù)的符號。 a01a元素字符位空條空條高條寬（ ）條碼符號基本術(shù)語示意圖a（ ）條碼符號結(jié)構(gòu)b靜區(qū)起始字符 數(shù)據(jù)字符 檢驗字符 終止字符靜區(qū)0123a起始字符數(shù)據(jù)字符檢驗字符終止字符（起始位）（信息段）（校驗位）（終止位）a（ ） 條碼符號圖示c 圖 條碼符號74 靜區(qū)靜區(qū)72條碼閱讀器(1) 筆式掃描器 (2) CCD掃描器 (3) 激光掃描器 8輸出設備 n打印機一、打印機的分類n按工作方式:串行打印機、行式打

4、印機和頁式打印機 n按印字原理:擊打式打印機與非擊打式打印機 n按印字機構(gòu):活字(固定字模)式打印機和點陣式打印機 1.按打印顏色:單色打印機和彩色打印機 9輸出設備 二、點陣式打印機 1. 打印控制系統(tǒng) RAMROM控制程序ROM字庫接口1接口2針數(shù)據(jù)形成點路打印頭驅(qū)動電路打印電磁鐵接口電路面板開關(guān)主機面板顯示輸紙控制字車控制微處理器圖 打印控制系統(tǒng)原理圖75 專用 RAM為字符存儲器，存放主機送來的打印信息 ,其容量可存放一行打印數(shù)據(jù) ROM字庫存放各個ASC的點陣碼 10ROM容量的計算：對于一個字符的點陣碼為57西文打印機每個字符的點陣碼占5個字節(jié)又因為ASC碼可打印字符為96個，因此

5、，ROM字庫的容量至少為965=480B。對于漢字打印機，若每個漢字的點陣碼為2424，需占用72B，一級漢字共有3755個，則ROM字庫的容量至少為：375572=270360(264KB)。3*8112. 打印過程(1) ASC碼字符打印過程 R A MR O M 控 制 程 序R O M 字 庫接 口 1接 口 2針 數(shù) 據(jù) 形 成 點 路打 印 頭 驅(qū) 動 電 路打 印 電 磁 鐵接 口 電 路面 板 開 關(guān)主 機面板顯示輸紙控制字車控制微處理器圖打 印 控 制 系 統(tǒng) 原 理 圖75 1)在微處理器的控制下，打印機接收主機發(fā)來的7位ASC編碼2)將它存放到RAM中。3)根據(jù)該ASC碼

6、，就可以從ROM字庫中找出對應的點陣碼4)將此點陣碼按列的先后次序一列一列地送至針數(shù)據(jù)形成電路，經(jīng)功率放大，驅(qū)動打印頭動作，就可以印出對應的字符。12ASC碼在字庫中尋找點陣碼的公式為： 字符的列點陣碼地址高位=(ASC碼-20H) 字符的列點陣碼地址低位=列計數(shù)值某字模的點陣為57，即列計數(shù)器為3位，則：字符“A”(ASC碼為41H)，41H-20H=21H，其在字符發(fā)生器中的地址為：010 0001 000010 0001 100，即：108H10CH。列計數(shù)值13(2) 漢字打印過程 打印漢字的過程與ASC字符打印類似 14三、激光打印機 1. 激光打印機原理清潔刮刀充電輥激光器感光鼓打

7、印紙定影輥轉(zhuǎn)印輥磁輥粉倉圖 激光打印機原理76 15處理階段：計算機輸出二進制字符編碼信息 由接口控制器送到字形發(fā)生器，形成字符點陣的脈沖信息； 成像階段：字符點陣的脈沖信息經(jīng)過頻率合成和功率放大后加到聲光器件上，使射入的激光束衍射出字符的調(diào)制光束，并射入棱柱形多面轉(zhuǎn)鏡， 然后廣角聚焦鏡將光束聚焦成所要求的光點尺寸，使聚焦落在感光鼓表面上，在感光鼓表面形成靜電潛像； 然后經(jīng)過磁刷顯影，使?jié)撓褡兂煽梢姷奶挤巯瘢?轉(zhuǎn)印階段：由于轉(zhuǎn)印電極的電暈電場的作用，碳粉像轉(zhuǎn)印到紙張上，再由預熱板和熱滾定影，將碳粉像熔凝在紙張上即可形成打印的字符和圖形。16四、噴墨打印機 噴墨打印機的原理及機械結(jié)構(gòu)與一般點陣打

8、擊式打印機相似，主要不同之處在于打印頭的原理。它將撞擊針頭改為噴墨孔。連續(xù)式噴墨：通過電場控制墨水的運動方向，使墨水落在紙面上需要的位置間斷式噴墨：可分為氣泡式和多層壓電式兩種。 氣泡式噴頭通過電加熱，使墨水在蒸氣的作用下從噴頭噴射到紙上。 壓電式則靠電致伸縮作用使墨水噴出，噴頭的外側(cè)裝有一塊壓電體，當一電脈沖加到壓電體時，由于電致伸縮作用，使噴頭容積變小，從而將墨水噴出。 17顯示器 一、顯示器分類：陰極射線管（CRT）顯示器液晶顯示器（LCD）：在電場的作用下，條狀液晶分子的排列會發(fā)生變化，從而影響它的光學特性。 （需要另外的光源）等離子顯示器（PD）：在兩塊平板玻璃之間，將每個顯示單元分

9、隔成一個個密封的方格，充入混合氣體和熒光粉并用電極連接。當電極之間放電時，氣體發(fā)射的紫外線激發(fā)三原色熒光粉發(fā)光，從而形成顯示圖像。 二、顯示器的技術(shù)指標 1像素：光點，所以又稱為像點 2分辨率：一幅畫面由多少像素構(gòu)成 水平線上點數(shù)*垂直線上點數(shù) 3點距：屏幕上兩個相鄰的同色熒光點之間的距離 18顯示器 4刷新、刷新存儲器、刷新存儲器帶寬 把一幀圖像(所有像素)存儲于刷新存儲器 刷新存儲器容量=分辨率*每個像素所需的位數(shù) 刷新存儲器帶寬=刷新存儲器容量*刷新速率5視頻帶寬： 掃描完整個屏幕所構(gòu)成的一幅圖像稱為幀， 幀的顯示（刷新）速率稱為幀頻(畫面刷新次數(shù)) 行/場視頻=行/列分辨率幀頻。視頻也

10、就是點脈沖的頻率。 行頻：電子束每秒在屏幕上水平掃描次數(shù) 列頻：電子束每秒在屏幕上垂直掃描次數(shù) 視頻帶寬指每秒鐘電子槍掃描過的總像素數(shù) =水平分辨率垂直分辨率幀頻 以MHz為單位，越大，顯示控制能力越強，顯示效果愈佳。196.灰度級與顏色數(shù)： 明暗變化的數(shù)量稱為灰度級。 在彩色顯示器中能顯示的顏色種類稱為顏色數(shù)。 當色深為24位（3字節(jié)）時，此時可以顯示出224種顏色。7.隨機掃描、光柵掃描 隨機掃描：隨機掃描：是控制電子束在CRT屏幕上隨機地運動，從而產(chǎn)生圖形和字符。電子束只在需要做圖的地方掃描，而不必掃描全屏幕。驅(qū)動系統(tǒng)較復雜，價格較貴。 光柵掃描：光柵掃描：是電視中采用的掃描方法。在電視

11、中圖像充滿整個畫面，因此要求電子束掃過整個屏幕。光柵掃描是從上至下順序掃描，采用逐行掃描和隔行掃描兩種方式。 20三.字符顯示： 字符是由m mn n點陣點陣組成的，點陣存于由ROM構(gòu)成的字符發(fā)生器中。在CRT進行光柵掃描的過程中，從字符發(fā)生器中依次讀出某個字符的點陣，按照點陣中0和1代碼不同控制掃描電子束的開或關(guān)，從而在屏幕上顯示出字符。 字符窗口字符窗口是指每個字符在屏幕上所占的點數(shù)，它包括字符顯示點陣和字符間隔。 21例：80*25行=2000個字符的顯示器中，字符窗口為2000個。單色字符方式下，字符窗口為9*14，字符為7*9點陣。字符間隔間隔79FERA3-RA0(0000- )2

12、2 對應于每個字符窗口，所需顯示字符的ASCII代碼被存放在視頻存儲器VRAM（此時可兼做刷新存儲器）中。 字符發(fā)生器ROM的高位地址來自VRAM的ASCII代碼，低位地址來自光柵地址計數(shù)器的輸出RA3RA0，它具體指向這個字形點陣中的某個字節(jié)。例：“A”的ASCII代碼為41H，則其點陣存于 41 0000至41 1101在顯示過程中，按照VRAM中的ASCII碼和光柵地址計數(shù)器訪問ROM，依次取出字形點陣，就可以完成一個字符的輸出。23字符顯示器的原理：控制ROM中每行9個點依次輸出對點時鐘9分頻，控制移位寄存器的加載，當一個字符的9點輸出完，輸出同行的下一個字符對一行的顯示進行控制，送出

13、當前要顯示的這一行的VRAM地址。每行有效顯示80個字符。當光柵從一行結(jié)束回到另一行開始，屏幕上不顯示，稱為水平回歸消隱期（占18個字符時鐘）。產(chǎn)生水平同步信號輸出到顯示器，同時水平消隱信號控制移位寄存器不加載。24字符顯示器的原理：光柵地址計數(shù)器對字符窗口的高度進行控制，字高9，行間隔5。后5行進行行間消隱。垂直地址計數(shù)器控制一屏25行字符顯示。光柵從屏幕底部回到第一行的時間（需要一行的時間）稱為垂直回歸消隱。25四.圖形顯示五、IBM PC系列機的顯示系統(tǒng)1. 顯示標準(1) MDA (Monochrome Display Adapter，MDA)(2) CGA (Color Graphi

14、cs Adapter，CGA)(3) EGA (Enhanced Graphies Adapter，EGA)(4) VGA (Video Graphics Array，VGA)26漢字處理設備 n漢字的編碼與輸入 漢字輸入碼：數(shù)字編碼（國標區(qū)位碼、電報碼 ）、拼音編碼和字形編碼（五筆字形編碼 ）。 n漢字的存儲 漢字的存儲有兩個方面的含義，一是漢字機內(nèi)碼的存儲，二是字形碼的存儲。1. 漢字字形（模）碼的存儲 用點陣表示的漢字字形代碼，它是漢字的輸出形式。根據(jù)輸出漢字的要求不同，點陣的多少也不同。簡易型漢字為1616點陣，提高型漢字2424點陣，3232點陣，甚至更高。 點陣是以字節(jié)為單位存儲，

15、所占存儲空間也很大，因此字模點陣只能用來構(gòu)成“字庫”，而不能用于機內(nèi)存儲。 當顯示輸出時才檢索字庫，輸出字模點陣，得到字形。 270 0 .8 00 0 .8 02 0 .8 01 0 .8 01 1 .F E0 5 .0 20 9 .4 40 A .4 81 0 .4 01 0 .4 06 0 .A 02 0 .A 02 1 .1 02 1 .0 82 2 .0 40 C .0 30781 5051 01 5圖漢 字 字 形 點 陣 及 編 碼71 4 2. 漢字機內(nèi)碼的存儲 漢字的機內(nèi)碼是漢字信息在存儲交換和檢索等過程中使用的機內(nèi)代碼，通常用兩個字節(jié)表示，簡稱內(nèi)碼。 在漢字操作系統(tǒng)CCDOS中將國家標準局GB2312-80中規(guī)定的漢字國標碼的每個字節(jié)的最高位置1，作為漢字的機內(nèi)碼。以漢字“大”為例，國標碼為3473H，機內(nèi)碼為B4F3H。 當使用編輯程序（如word）輸入漢字