接口技术第十一章人机接口课件

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1、本章内容提要本章内容提要: :l人机接口概述人机接口概述l键盘接口键盘接口l显示器接口显示器接口l打印机接口打印机接口 第十一章第十一章 人机接口人机接口 11.1人机接口概述人机接口概述 11.1.1 11.1.1人机交互设备人机交互设备人机交互设备人机交互设备 人机交互设备是指在人和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备，常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两类。11.1.111.1.1人机交互设备人机交互设备人机交互设备人机交互设备1.输入设备 输入设备是向计算机输入信息的设备，常用的输入设备有： 1) 键盘。 这是人向计算机输入信息的最基本的设备。它主要由按键、键盘架、编码器、接

2、口电路等部分组成。每个按键相当于一个开关。按键可分为触点式和无触点式两类。常用的按键有机械触点式、薄膜式、电容式等。11.1.111.1.1人机交互设备人机交互设备人机交互设备人机交互设备2) 鼠标器。 鼠标器是一种相对坐标输入设备，用于输入位移量。它将移位信息传送给主机。鼠标器在桌上的移动使屏幕上的鼠标光标作相应的移动。鼠标器主要有机械式和光电式的两种。在便携式计算机中采用一种更简便的定位输入设备，它的功能和鼠标器相同，分为触摸式、摇杆式和滚球式等。11.1.111.1.1人机交互设备人机交互设备人机交互设备人机交互设备3) 触摸屏。 触摸屏是一种具有触摸式输入功能的显示屏或者附加在显示屏上

3、的输入设备。它分为嵌入式和外挂式两种，用于输入屏幕位置信息，通常与屏幕菜单配合使用。在嵌入结构中，触摸屏安放在显示器的内部，其控制电路也安装在显示器中，通过显示器接口与主机连接。外挂式触摸屏是一种附加在显示器上的触摸式输入设备。按照触摸屏检测触摸点的方法，可分为红外式、电阻式、电容式和声表面波式触摸屏。11.1.111.1.1人机交互设备人机交互设备人机交互设备人机交互设备2.输出设备 输出设备是直接向人提供计算机运算结果的设备，常用的输出设备有： 1) 显示器。显示器是计算机的主要输出设备，它以文字、图形、图像等方式显示计算机处理信息的结果，它有许多种不同的类型。按显示器件分类，有阴极射线管

4、CRT(cathode ray tube)显示器、液晶显示器LCD(liquid crystal display)、等离子显示器PDP(plasma display panel)、LED(light emitting diode)显示器和投影仪等。11.1.111.1.1人机交互设备人机交互设备人机交互设备人机交互设备2) 打印机。 打印机为用户提供计算机信息的硬拷贝。打印机最常用的输出形式是字符，也可以是图形或图像的直接输出。 常用的打印机有击打式打印机(点阵式和字模式)、喷墨打印机和激光打印机等，此外还有用于特殊用途的静电打印机、热敏打印机等。 除上述常用的人机交互设备外，在高档微机系统中

5、还有语音输入输出设备、手写联机输入设备等新型人机交互设备，可改善人机交互界面，促进计算机在各领域中的普及与应用。 11.1.2 11.1.2 人机接口人机接口人机接口人机接口 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。人机接口电路与人机交互设备一起完成两个任务：一个是信息形式的转换，把外界信息转换成计算机能接受、处理的信息，或把计算机处理后的信息转换成外部设备能显现的形式；另一个是计算机与外部设备的速率匹配，也就是完成信息速率与传输速率的匹配，即信息传输的控制问题。 有的人机交互设备与接口的任务分工明确，如键盘和打印机，这两种外设都能独立完成信息形式的转换，而第二个任务速度匹配

6、，则由相应的接口来完成。另有一些人机接口，不仅要完成速度匹配任务，还要完成信息的转换任务，如CRT显示接口，不仅要从主机中准确地取得显示的信息，而且要将他们转换成打点的控制电压，产生各种同步信号等，这就要求这种接口完成两个任务。因此，CRT显示接口就比较复杂。11.1.211.1.2人机接口人机接口人机接口人机接口 在人机交互设备与人机接口之间的信息传输中，目前大多采用并行通信方式，因为在计算机系统内的数据传送也是采用并行通信方式，这为接口的设计带来方便。另外在联络方式上大部分采用中断控制方式以实现异步数据传输。至于在一些要求传输速度高，传输数据量大的情况，可以采用DMA(直接存储器存取)控制

7、方式。 11.2 键键 盘盘 接接 口口 11.2.1 11.2.1键盘的工作原理键盘的工作原理键盘的工作原理键盘的工作原理 键盘由一组排列成矩阵的按键开关组成，通常由编码键盘和非编码键盘两种类型。 (1)编码键盘 编码键盘本身带有实现接口功能所必须的硬件电路，能自动检测被按下的键，并完成去抖动、防串键等功能。能提供与该键相对应的编码信息给CPU。编码键盘接口简单、使用方便。编码键盘的缺点是硬件设备会随着键数的增加而增加，因此价格较贵。 (2)非编码键盘 非编码键盘简单地提供按键开关的行列矩阵，键的识别、去抖动等功能需要由软件来完成。 这样非编码键盘就为系统软件在定义键盘的某些操作上提供了个更

8、大的灵活性。11.2.111.2.1键盘的工作原理键盘的工作原理键盘的工作原理键盘的工作原理 由于键盘通常排列成矩阵格式，因此可以用硬件或软件的方法对行、列分别进行扫描，去查找按动着的键。常用的方法有行反转法、行扫描法等多种。 (1)行反转法 通过行列颠倒两次扫描来识别闭合键。具体做法为先对行送全“1”，再对列送全“0”。结果行线上凡有键按下的地方原来的“1”被列上送来的“0”所代替，记录下相对应的行寄存器的8位信息。反过来，把列送全“1”，再对行送全“0”，于是对应列上有键按下的线便变为“0”，再把列上的信息送到另一个寄存器并记录下来，这样就可以确定按下键的位置。 (2)行扫描法 通过程序对

9、键盘进行逐行扫描，检测列输出的状态来识别闭合键。具体做法为先对第一行送0，其他行送1，读取列信息，如果列信息不全为1，则可以根据行列的信息识别闭合键。 11.2.2 11.2.2非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口 非编码键盘和微处理器的接口电路如图11.1所示。在图11.1中的8255A，若端口A的工作方式为0时，可用作输出口，若端口B的工作方式为0时，可用作输入口。在按下一个键时，与它对应的行和列短接，形成了通路，通过查找闭合键所在的行和列的位置，程序就能解决按下的键所代表的代码。11.2.211.2.2非编码键盘与微处理

10、器的接口非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口11.2.211.2.2非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口非编码键盘与微处理器的接口 检测键盘输入过程如下：端口A送全“0”到8根行线上，CPU再从端口B读入8根列线上的信息。如果读入的信息为全“1”(高电平)，则表示目前尚无键闭合；否则，表示现在已有按下的键。为进一步查找闭合键所在的行和列的位置，CPU再向端口A的PA0引线上送出低电平信号，其余(PA7PA1)引线上输出高电平信号。CPU再次通过B端口读入列线上的电平信号，并判断是否全为“1”。如果是全“1”，则

11、表示在第0行上无键闭合；否则，表示闭合键在第0行上。再进一步找出读入的字节数据中“0”所在的位，即按下的键所在的列的位置。在第0行上无键闭合的情况下，则依次对行1，行2，行7进行上述操作，找出被按下的键所在行和列的编号。由此，可以通过软件的办法，找到被按下的键所代表的编码。 11.3 显示器接口显示器接口 11.3.1 11.3.1LEDLED显示器接口显示器接口显示器接口显示器接口 在微型计算机应用系统中，特别是在工业过程的计算机监视和控制系统中，LED显示器可以用来显示工作状态和参数数值等。 LED显示器是由发光二极管显示字段的显示器件，又称数码管。管脚配置如图11.2(a)所示，7段LE

12、D实际上包含8个LED(7段字形加上小数点DP)，图11.2(b)为共阴极接法，图11.2(c)为共阳极接法。11.3.111.3.1 LEDLED显示器接口显示器接口显示器接口显示器接口11.3.111.3.1 LEDLED显示器接口显示器接口显示器接口显示器接口 8位LED接口电路如图11.3所示。在图11.3中，共有8个数码管。为了减少所用器件的数量,这个电路可以和两个8位并行输出口连接。8个数码管共用同一组段选码输出线，但通过数位选择线，在任何时间内只有一个数码管能够显示其代码。例如，在图11.3中8个数码管上显示8位十六进制数，每个数码管显示其中的一位数。为了实现这一功能，可让每个数

13、码管接通2ms，以显示其对应的数，并且保证周而复始的逐个显示这8位数。这样，人们看上去好像8个数码管都在同时显示。11.3.111.3.1 LEDLED显示器接口显示器接口显示器接口显示器接口 11.3.2 11.3.2 CRTCRT显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理1.CRT(cathode ray tube，阴极射线管)显示器 显示器是微机系统中一种最常用的人机交互设备，它可以用来显示字符、图形和图像，CRT显示器可分为单色和彩色两种，单色显示器屏幕显示呈绿色，分辨率为720350；而彩色显示器的分辨率通常为1024768、12801024、1

14、6001200、17921364、18001440、19201440以及20481536等，可显示真彩色(32位)的彩色图形。11.3.211.3.2 CRTCRT显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理 CRT显示器采用光栅扫描技术利用CRT中高速电子束的不断扫描来实现屏幕上的图形/字符显示。CRT显示器上的字符是以点阵的形式显示的。每个字符一般由57、79或更多的点阵图形来表示的，点阵点数越多，显示清晰度越高。在57点阵中，每个字符用35个点的点阵表示，如图11.4所示。图中黑、白点(注：除黑点外剩余均为白点)分别对应“1”与“0”代码。为了显示时上

15、下行字符分开。图中每个字符上下各空开1和2线，这样一个字符占用10条扫描线，把显示一个字符所占的扫描线数称为字符行。通常CRT一屏可显示24行字符行，每行可显示80个字符，在光栅扫描时是先扫描出某字符行第一线上每个字符中属于该线的所有点，再扫描出这些字符第二线上的各点当扫描完第7线时。全部扫出该字符行的所有字符。在图11.4所示的点阵图中，以“A”字符为例，其隔行扫描线的编码分别为04H、0AH、11H、1FH 、11H、11H和11H共7个字节，这7个字节称为“字符点阵”(点阵代码)。11.3.211.3.2 CRTCRT显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口

16、的基本原理11.3.211.3.2 CRTCRT显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理2.CRT显示接口基本原理 CRT显示器接口的主要任务是：接收来自计算机欲显示字符的代码；按规定产生各种有用的定时信息；取出显示字符，按扫描次序变换成控制各光点的找点信号；按时产生并加入行同步、场同步以及消隐信号，形成“全电视信号”(合成电视信号)。 CRT字符显示接口电路如图11.5所示。11.3.211.3.2 CRTCRT显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理11.3.211.3.2 CRTCRT显示器接口的基本原理显示

17、器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理 由图11.5可见，CRT显示接口主要由如下几部分组成： 1) 显示缓冲存储器(显示缓存)：显示缓冲存储器存放准备显示的字符信息，这是个双口存储器，一方面要受主机的控制，从系统总线上获取欲显示的字符代码，另一方面其内容又要按扫描的速度被读出。 2) 字符发生器：字符发生器的作用是将显示缓冲存储器中表示一个字符的ASCII码变换成57点阵信息，字符发生器实质上是一个将ASCII码转换成57“点阵代码”的码制转换电路。 3) 移位寄存器：由于在显示字符过程中，光栅扫描是逐行自左向右进行的，所以用来控制光点亮度的视频信号必须是与之对应的串行脉冲

18、信号串，移位寄存器的作用是将字符发生器输出的“点阵代码”在打点时钟脉冲的作用下，变成串行码送往视频输出电路。11.3.211.3.2 CRTCRT显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理显示器接口的基本原理 4) 定时与控制：产生接口中所需的各种定时和控制信号，协调各部分的动作。 5) 光标逻辑：产生打点用的时钟，用来控制移位寄存器的并/串转换，使移位寄存器按此时钟的速率产生串行显示数据，即每个脉冲产生一个光电控制信号。 6) 行同步驱动和列同步驱动：用来产生行同步信号和列同步信号。 CRT控制器是执行全部控制工作的核心，把上述各组成部分的功能电路集成在一个芯片中，且设计成

19、可编程器件，如Motorola公司的6845、Intel公司的8275。 11.3.3 11.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理1.液晶显示器工作原理 (1)液晶的物理特性 液晶的物理特性是，当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透，从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态

20、下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 (2)单色液晶显示器的原理 LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90)。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直

21、射出去，而不发生任何扭转。 LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。自然光线是朝四面八方随机发散的。极化滤光器实际是一系列越来越细的平行线，这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线。极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透，如图11.6所示。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 LCD正是由这样两个相互垂直的极

22、化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电压将光线阻断，不加电压则使光线射出，如图11.7所示。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 然而，可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电压时射

23、出，而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电压将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。 从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5m均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元

24、格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 (3)彩色LCD显示器的工作原理 对于笔记本电脑或者桌面型的需要采用更加复杂的彩色显示器的LCD显示器而言，还要具备专门处理彩色显

25、示的色彩过滤层。通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由3个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。彩色的滤光片其实是一片很多电晶体的玻璃，如图11.8所示，具有红绿蓝(R、G、B)三种颜色的彩色滤光(注：这RGB三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰度变化，然后把邻近的三个RGB显示的点，当做一个像素的基本单位，这个像素就可以拥有不同的色彩变化)。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原

26、理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 例如，当屏幕显示蓝天的时候，有电晶体的玻璃就会发出信号，只让蓝色光可以穿透彩色滤光片，而将红色光及黄色光留在显示器里面，这样我们在显示器上就只能看到蓝色的光了。因此，我们只要改变刺激液晶的电压值，就可以控制最后出现的光线强度与色彩，并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但也同时带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等问题.CRT显示可选择一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以调整，但

27、LCD屏只含有固定数量的液晶单元，只能在全屏幕使用一种分辨率显示(每个单元就是一个像素)。CRT通常有3个电子枪，射出的电子流必须精确聚集，否则就得不到清晰的图像显示。但LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。LCD也不必关心刷新频率和闪烁，液晶单元要么开，要么关，所以在4060Hz这样的低刷新频率下显示的图像不会比75Hz下显示的图像更闪烁。不过，LCD屏的液晶单元会很容易出现瑕疵。对1024768的屏幕来说，每个像素都由3个单元构成，分别负责红色、绿色和蓝色的显示，所以总共约需240万个单元(102476832359296)

28、。很难保证所有这些单元都完好无损。最有可能的是，其中一部分己经短路(出现“亮点”)，或者断路(出现“黑点”)。所以说，并不是如此高昂的显示产品就不会出现瑕疵。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 现在，应用于笔记本或桌面系统的LCD都使用薄膜晶体管(TFT)激活液晶层中的单元格。TFT LCD技术能够显示更加清晰，明亮的图像。早期的LCD由于是非主动发光器件，速度低，效率差，对比度小，虽然能够显示清晰的文字，但是在快速显示图像时往往会产生阴影，影响视频的显示效果。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本

29、原理显示器的基本原理显示器的基本原理2.液晶显示器驱动 液晶显示器按驱动方式可分为静态驱动(static)、单纯矩阵驱动(simple matrix)以及主动矩阵驱动(active matrix)3种。其中，单纯矩阵驱动(也叫被动矩阵型)又可分为扭转式向列型(twisted nematic,TN)、超扭转式向列型(super twisted nematic,STN)及其他被动矩阵驱动液晶显示器；而主动矩阵型大致可区分为薄膜式晶体管型(thin film transistor, TFT)及二端子二极管型(metal insulator metal,MIM)两种方式。目前TFT液晶显示器已经成为主

30、流产品。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 TFT型的液晶显示器较为复杂，结构如图11.9所示，它的内部就好像一块夹心饼，主要的构成包括荧光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等。TFT的显示采用“背透式”照射方式，光源路径是从下向上，这样的做法是在液晶的背部设置类似日光灯的灯管。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 光源照射时先

31、通过下偏光板向上透出，它主要利用液晶的物理特性来进行显示，即通电时液晶排列有序，光线容易通过；不通电时液晶排列混乱，光线很难通过。TFT LCD最大的特点就是利用薄膜技术所做成的硅晶体管电极来产生电压以控制液晶转向，并利用扫描法来选择任意一个像素的开与关。 除了TFT LCD外，还有一种黑矩阵LCD，它的原理是采用防光泄漏的特殊镀膜，结合TFT技术，用以加深黑度、提高对比度、减少高亮眩光的高新显示技术，主要用于高档笔记本电脑。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 3.液晶显示器的性能指标 (1)分辨率 LCD的分辨率与CRT显示

32、器不同，一般不能任意调整，它是制造商所设置和规定的。分辨率是指屏幕上每行有多少像素点、每列有多少像素点，一般用矩阵行列式来表示，其中每个像素点都能被计算机单独访问。现在LCD的分辨率一般是800点600行的SVGA显示模式和1024点768行的XGA显示模式。 (2)刷新率 LCD刷新频率是指显示帧频，亦即每个像素为该频率所刷新的时间，与屏幕扫描速度及避免屏幕闪烁的能力相关。也就是说刷新频率过低，可能出现屏幕图像闪烁或抖动。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 (3)防眩光防反射 防眩光防反射主要是为了减轻用户眼睛疲劳所增设的功

33、能。由于LCD屏幕的物理结构特点，屏幕的前景反光，屏幕的背景光与漏光，以及像素自身的对比度和亮度都将对用户眼睛产生不同程度的反射和眩光。特别是视角改变时，表现更明显。 (4)观察屏幕视角 观察屏幕视角是指操作员可以从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度，这与LCD是STN还是TFT有很大关系。因为前者是靠屏幕两边的晶体管扫描屏幕发光，后者是靠自身每个像素后面的晶体管发光，其对比度和亮度的差别，决定了它们观察屏幕的视角有较大区别。STN LCD一般只有60，TFT LCD则有160。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理 (5)

34、可视角度 一般而言，LCD的可视角度都是左右对称的，但上下就不一定了。而且，常常是上下角度小于左右角度。当然了，可视角度是愈大愈好。然而，大家必须要了解的是可视角度的定义。当我们说可视角度是80左右时，表示站在始于屏幕法线80的位置时仍可清晰看见屏幕图像，但每个人的视力不同，因此我们以对比度为准。在最大可视角时所量到的对比愈大愈好。一般而言，业界有CR3 10及CR3 5两种标准，CR是Contrast Ratio 的缩写，即对比度。 (6)亮度、对比度 TFT液晶显示器的可接受亮度为150cd/m2以上，目前国内能见到的TFT液晶显示器亮度都在200cd/m2左右，亮度低一点则感觉暗，再亮当

35、然更好，然而对绝大多数用户而言却没有什么实际意义。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理(7)响应时间 响应时间愈小愈好，它反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，即pixel由暗转亮或由亮转暗的速度。响应时间越小则使用者在看运动画面时就不会出现尾影拖拽的感觉。一般将反应速率分为两个部分：Rising 和Falling；而表示时以两者之和为准。(8)显示色素 几乎所有15英寸 LCD都只能显示高彩 (256K)，因此许多厂商使用了所谓的FRC (frame rate control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面。当然，

36、此全彩画面必须依赖显示卡的显存，并非使用者的显示卡可支持16百万色全彩就能使LCD 显示出全彩。11.3.311.3.3 LCDLCD显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理显示器的基本原理4.液晶显示器的优点1)超精致影像画质，液晶显示器的液晶技术可产生比一般显像管显示器更清晰、更精准的影像画质，与更真实、更饱和的色彩呈现。2)十足平面显示，液晶显示技术免除了笨重的映像管，体积更加扁平、轻巧。3)节省空间，一台普通17英CRT显示器厚度大约为43cm，而一台15英LCD显示器加上后面支架也不过20cm左右，如银行、证券等寸土寸金的办公室，这一项费用的节省也不可小视，另外，空间节省带来

37、的另一项直接好处是您可以购买更加精简的办公桌。4)节省能源，CRT显示器需要加热电极元件使电子枪以极高的速度发射电子束，所以我们经常会感觉CRT的后壳总是很热，这也是CRT耗能的主要原因，而一台15 英寸LCD显示器功耗大约是一台17英寸CRT显示器的1/3 左右。5)有利于健康，TFT LCD无辐射、无闪烁，因而会使使用者眼睛感觉非常舒适。 11.3.4 11.3.4 等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理1.等离子显示器的工作原理 等离子显示器是一种利用气体放电的显示装置，这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。大量的等离子管排列在一起构成屏幕

38、。每个等离子对应的每个小室内部充有氖氙气体。在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，从而激励平板显示器上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像，与显像管发光相似。等离子体技术同其他显示方式相比存在明显的差别，在结构和组成方面领先一步。其工作机理类似普通日光灯，等离子显示器的3层结构如图11.10所示。一般由3层玻璃板组成。在第1层的里面涂有导电材料的垂直条，中间层是灯泡阵列，第3层是表面涂有导电材料的水平条。要点亮某个地址的灯泡，开始要在相应行上加较高的电压，等该灯泡点亮后，可用低

39、电压维持氖气灯泡的亮度。关掉某个灯泡，只要将相应的电压降低。灯泡开关的周期时间是15ms，通过改变控制电压，可以使等离子板显示不同灰度的图形。彩色等离子板目前还处于快速发展阶段。等离子电视彩色图像由各个独立的荧光粉像素发光综合而成，因此图像鲜艳、明亮、干净而清晰。11.3.411.3.4等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理11.3.411.3.4等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理2.PDP等离子显示器的特点 等离子显示器具有以下比较突出的特点: 1)亮度、高对比度：据计算等离子电视具有亮度

40、和高对比度，对比度达到5001，完全能满足眼睛的需求；亮度达到330/850尼特(cd/m2)，比普通电视的250尼特(cd/m2)高很多，因此，其色极还原性非常好。 2) 纯平面图像无扭曲：PDP的RGB发光栅格在平面中呈均匀分布，这样就使得PDP的图像即使在边缘也没有扭曲现象出现。而在纯平CRT彩电中，由于在边缘的扫描速度不均匀，很难控制到不失真的水平。 3) 超薄设计、超宽视角：由于等离子电视显示原理的关系，使其整机厚度大大低于传统的CRT彩电和投影类彩电。其视角与CRT传统彩电具有相同的水平。11.3.411.3.4等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离

41、子显示器的基本原理 4) 具有良好的防电磁干扰功能：与传统的CRT彩电相比，由于其显示原理不需要借助于电磁场，所以来自外界的电磁干扰，如马达、扬声器，甚至地磁场等，对等离子的图像没有影响，不会像CRT彩电受电磁场的影响会引起图像变形变色或图像的倾斜。 5) 环保无辐射：等离子电视在结构设计上采用了良好的电磁屏蔽措施，其屏幕前置环境也能起到电磁屏蔽和防止红外辐射的作用，对眼睛几乎没有伤害，具有良好的环保特性。11.3.411.3.4等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理等离子显示器的基本原理 由于PDP等离子显示屏的结构特殊也带来一些缺憾。比如由于等离子显示是平面设计

42、，显示屏上的玻璃极薄，所以它的表面不能承受太大或太小的大气压力，更不能承受意外的重压。PDP显示屏的每一颗像素都是独立地自行发光，相比于显像管电视机使用一支电子枪而言，耗电量自然大增。一般等离子显示器的耗电量高于300W，是未来家电中不折不扣的耗电大户。由于发热量大，所以PDP显示器背板上装有多组风扇用于散热。 11.4 打印机接口打印机接口 11.4.1 11.4.1并行接口标准并行接口标准并行接口标准并行接口标准CentronicsCentronics 并行接口的点阵打印机普遍遵从Centronics并行标准，该标准规定了一个36芯的连接口，对每个引脚信号作了明确的规定，如表11.1所示。

43、见书293页。11.4.111.4.1并行接口标准并行接口标准并行接口标准并行接口标准CentronicsCentronics 表中信号说明如下。 STB：数据选通信号。由主机送往打印机的选通信号，有效时，打印机接收主机送来的8位并行数据。 DATA1DATA8：数据信号。主机送往打印机的8位并行数据。 ACK：响应信号。打印机接收数据后，向主机发出的回答信号，主机在收到该信号后，才能继续发送下一个数据。 BUSY：忙信号。由打印机送给主机的状态信号，无效时(低电平)，表示打印机正处于空闲(准备好)状态，主机可以向打印机传送数据。有效时(高电平)，表示打印机现在不能接收数据。可能由如下原因造成

44、：打印数据缓冲器已满；正在打印；打印机处于脱机状态；打印机有故障。11.4.111.4.1并行接口标准并行接口标准并行接口标准并行接口标准CentronicsCentronics PE：纸尽信号。打印机处于无打印纸状态下向主机发出的信号，通知主机停止送数据。 SLCT：选中信号。打印机向主机发送的信号，有效时，说明打印机处于同主机联机的状态。 INIT：初始化信号。主机向打印机送出的控制信号，有效时(低电平)，打印机开始初始化工作。 ERRO：出错信号。当打印机的打印缓冲区溢出，或其他控制出错时，向主机发出该信号，要求主机停止送数。 AUTOFEEDXT：自动走纸信号。主机向打印机送出的控制信

45、号，有效时(低电平)表示打印完一行，打印机自动走纸。11.4.111.4.1并行接口标准并行接口标准并行接口标准并行接口标准CentronicsCentronics 表中信号方向是相对于打印机而言的。在Centronics标准定义的信号线中，最主要的是8位并行数据线，2条握手联络线STB、ACK和1条忙线BUSY，这4种信号线工作时序如图11.11所示。 由图11.11可见，当CPU通过接口要求打印机打印数据时，先要查看BUSY信号，BUSY=“L”时，才能向打印机输出数据，在把数据送上DATA线后，先发STB信号通知打印机，打印机接到STB后，发出BUSY=“H”，接收数据，当数据接收好并存

46、入内部打印缓冲器后，送出ACK信号，表示打印机已准备好接收数据，并撤销BUSY信号(为低电平)。11.4.111.4.1并行接口标准并行接口标准并行接口标准并行接口标准CentronicsCentronics 11.4.2 11.4.2 打印机接口打印机接口打印机接口打印机接口1.打印机的工作过程及接口电路 当接通打印机电源后，打印机在控制电路中的CPU控制下，先完成初始化，然后打印机开始处于接码状态，接受由主机送来的信息并进行判断。若是功能码，则进入相应的处理；若是字符码，则送入字符缓冲器。再从点阵字库中找出相应的字符点阵信息存入打印码缓冲区。当接收的数据为打印命令(如回车、换行符等)或一行

47、缓冲打印码已满，则进入打印过程。11.4.211.4.2打印机接口打印机接口打印机接口打印机接口 打印机接口电路也称打印机适配器，可以用锁存器、三态缓冲器等器件实现，也可用通用的可编程并行接口芯片来实现。图11.12就是用8255A作为接口电路的逻辑图。 在图11.12中，8255A的PA口工作为方式1，并作为数据的输出端口，用于传送主机送来的数据信息DATA1DATA8。此时，PC6、PC7和PC3分别规定为配合方式1工作的ACK、OBFA和INTRA信号。PC4定义为输入，作为打印机送来的SLCT状态信息。8255A的B组工作于方式0，PB口作为输出控制口，利用PB3PB0产生AUTOFE

48、EDXT、SLCTIN、INIT和STROBE控制信号，而PC2PC0用作输入状态口，分别定义为打印机的PE、ERROR和BUSY状态信号。图11.2中的非门用来增强驱动能力和缓冲作用。11.4.211.4.2打印机接口打印机接口打印机接口打印机接口11.4.211.4.2打印机接口打印机接口打印机接口打印机接口2.8255A的应用编程 图11.12所示的打印机接口电路可采用程序控制I/O方式或中断控制I/O方式实现数据的输出传送。若采用中断控制I/O方式，中断请求INTRA应连接到中断控制器8259A的IR输入端，作为一个中断源，自动进入打印中断服务。下面就是采用中断控制I/O方式时，825

49、5A的初始化程序和打印中断服务程序。11.4.211.4.2打印机接口打印机接口打印机接口打印机接口 1) 8255A的初始化程序段。若8255A的I/O端口地址为2C0H2C3H，则8255A的初始化程序段如下： MOV DX， 2C3H；写方式控制字。MOV AL，10101001B；A方式1,输出,PC5、PC5为输入；OUT DX，AL；B方式0,输出，PC2PC0为输入MOV AL，00001101B；使INTEA=1,允许PA口中断OUT DX，AL MOV DX，02C1H； 使SLCTIN、AUTOFEEDXT为低 电平,INIT和STB位高电平MOV AL，00001100B

50、OUT DX，AL 11.4.211.4.2打印机接口打印机接口打印机接口打印机接口 2) 打印机中断服务程序。打印机中断服务程序的任务是从主机的打印数据缓冲区中输出一个字符到打印机。假定输出数据的有效地址已存于BX中，则中断服务程序如下所示：PRINT PROC NEARPUSH AXPUSH DXMOV DX，02C0H；读取一个打印数据，送入PA口MOV AL，BXOUT DX，AL11.4.211.4.2打印机接口打印机接口打印机接口打印机接口MOV DX，02C1H；输出选通脉冲STROBEIN AL，DXOR AL，01H；PB0=1OUT DX，ALAND AL，0FEHOUT DX，AL；PB0 =0INC BXPOP DXPOP AXIRET PRINT ENDP