第8章系统扩展接口设计

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1、第第8章系统扩展接口设计章系统扩展接口设计8. 1 PC机与键盘的接口机与键盘的接口8. 2 PC机与显示器的接口机与显示器的接口8. 3 PC机与打印机的接口机与打印机的接口8. 4 PC机与鼠标的接口机与鼠标的接口8. 5 PC机与扫描仪的接口机与扫描仪的接口8. 6 PC机与数码相机的接口机与数码相机的接口 8. 1 PC机与键盘的接口机与键盘的接口8.1.1 键盘的分类键盘的分类 PC 系列微机的键盘主要包括系列微机的键盘主要包括 26 个大小写字母键、个大小写字母键、09 数字键、数字键、功能键、组合控制键、功能键、组合控制键、 光标控制键、标点符号及特殊符号键。根据按光标控制键、标

2、点符号及特殊符号键。根据按键本身的结构方式，键盘可分为接触式和电键本身的结构方式，键盘可分为接触式和电 容式两种；根据键盘控制容式两种；根据键盘控制形态的不同，可把键盘分为编码式键盘和非编码式键盘两种。形态的不同，可把键盘分为编码式键盘和非编码式键盘两种。返回下一页8. 1 PC机与键盘的接口机与键盘的接口8.1.2 键盘的工作原理键盘的工作原理 一般来说，对于非编码键盘主要考虑的问题是如何识别键盘矩阵一般来说，对于非编码键盘主要考虑的问题是如何识别键盘矩阵中的闭合键，在键盘中的闭合键，在键盘 中通常用硬件或软硬件结合的方法来识别键盘中中通常用硬件或软硬件结合的方法来识别键盘中的闭合键，常用的

3、按键识别方法有：扫描的闭合键，常用的按键识别方法有：扫描 法、反转法。法、反转法。1. 扫描法扫描法 把把 PC 系列键盘视为二维矩阵的行列结构，如系列键盘视为二维矩阵的行列结构，如图图 8.2 所示。以所示。以 8 行行8 列的键盘为例，列的键盘为例， 当采用扫描法来识别按键时，键盘扫描程序周期当采用扫描法来识别按键时，键盘扫描程序周期性地对按键进行扫描，然后根据回收的信性地对按键进行扫描，然后根据回收的信 息来确定按键的行和列的位息来确定按键的行和列的位置码。置码。上一页返回下一页8. 1 PC机与键盘的接口机与键盘的接口2. 反转法反转法 反转法是利用可编程并行接口反转法是利用可编程并行

4、接口(如如 8255A)来实现的，在硬件上要来实现的，在硬件上要求键盘的行和列分别连接到并行接口中。求键盘的行和列分别连接到并行接口中。8.1.3 键盘接口及应用键盘接口及应用 PC 系列微机使用编码式键盘，它的内部由专门的系列微机使用编码式键盘，它的内部由专门的 Intel 8048 芯芯片完成键盘开关矩阵的片完成键盘开关矩阵的 扫描、键盘扫描码的读取和发送等功能。键盘扫描、键盘扫描码的读取和发送等功能。键盘接口的作用主要有：接收键盘送来的扫描码；接口的作用主要有：接收键盘送来的扫描码； 输出缓冲区满，产生键输出缓冲区满，产生键盘中断；接收并执行系统命令，对键盘进行初始化、测试、复位等盘中断

5、；接收并执行系统命令，对键盘进行初始化、测试、复位等 操操作。目前作。目前 PC 常用的键盘接口有常用的键盘接口有 3 种。种。 上一页返回下一页8. 1 PC机与键盘的接口机与键盘的接口(1) 标准接口。一般用于早期的标准接口。一般用于早期的 AT 主板上，所以也称作主板上，所以也称作 AT 接口。标准接口。标准接口为圆形，接口为圆形， 比比 PS/2 接口要大，习惯上称之为大口。接口要大，习惯上称之为大口。(2) PS/2 接口。接口。PS/2 接口为具有接口为具有 6 针的圆形插座，目前针的圆形插座，目前 PC 上一般都具上一般都具有连接键盘的有连接键盘的PS/2 接口。接口。(3) U

6、SB 接口。由于接口。由于 USB 设备具有即插即用，支持热插拔等优点，很设备具有即插即用，支持热插拔等优点，很多设备都采用了多设备都采用了 USB 接口，键盘也不例外。选择接口，键盘也不例外。选择 USB 接口的键盘主接口的键盘主要考虑主机上是否具有空余的要考虑主机上是否具有空余的 USB接口。接口。上一页返回下一页8. 1 PC机与键盘的接口机与键盘的接口 当当 PC 机的键盘接口收到一个字节数据后，通过机内机的键盘接口收到一个字节数据后，通过机内 8259 向向 CPU 请求中断，请求中断，CPU 在在 中断允许的条件下，响应键盘中断，从而转中断允许的条件下，响应键盘中断，从而转入入 B

7、IOS 的键盘中断服务程序，主要处理的功的键盘中断服务程序，主要处理的功 能如下：能如下：(1) 从键盘接口读取键盘扫描码，判断是否合法；非法时结束中断，不从键盘接口读取键盘扫描码，判断是否合法；非法时结束中断，不予处理。予处理。(2) 如果是特殊键如果是特殊键(如如 CapsLock、Ins、Alt、Ctrl、Shift 等等)，将状态存，将状态存入入 BIOS 数据区数据区 的键盘标志单元。的键盘标志单元。(3) 将扫描码转换成将扫描码转换成 ASCII 码，判断转换后的码，判断转换后的 ASCII 码是否合法。码是否合法。(4) 判断键盘缓冲区是否已满，如果已经存满，则中断结束。键盘缓冲

8、判断键盘缓冲区是否已满，如果已经存满，则中断结束。键盘缓冲区未满时，将区未满时，将ASCII 码存入键盘缓冲区，并修改它的指针，结束中断，码存入键盘缓冲区，并修改它的指针，结束中断，正常返回。正常返回。(5) 对于系统复位组合键对于系统复位组合键(CtrlAltDel)、中止组合键、中止组合键(CtrlC 或或 CtrlBreak)、暂停、暂停(AltNumLock)、打印屏幕、打印屏幕(ShiftPrint)等则等则直接执行，完成其对应的操作功能。直接执行，完成其对应的操作功能。上一页返回8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口8.2.1 CRT 显示器显示器 CRT 显示器是计算机系

9、统的标准输出设备，它的结构及原理与显示器是计算机系统的标准输出设备，它的结构及原理与电视机相似，由阴极射电视机相似，由阴极射 线管、视频放大电路和同步控制电路组成。随线管、视频放大电路和同步控制电路组成。随着大规模集成电路技术的发展，着大规模集成电路技术的发展，CRT 接口采接口采 用了单片机的智能控制，用了单片机的智能控制，并且有了大容量屏幕缓冲存储器。近年来，在显示器的亮度、对并且有了大容量屏幕缓冲存储器。近年来，在显示器的亮度、对 比度、比度、行场中心调整等方面均由原来的模拟量控制方法改为数字量控制方法，行场中心调整等方面均由原来的模拟量控制方法改为数字量控制方法，使得彩色显使得彩色显

10、示器性能有了很大提高。示器性能有了很大提高。 CRT 显示器如果按照显像管的颜色来分，可分为单色显示器和显示器如果按照显像管的颜色来分，可分为单色显示器和彩色显示器。彩色显示彩色显示器。彩色显示 器通常是由红、绿、蓝三种颜色扫描叠加而成。器通常是由红、绿、蓝三种颜色扫描叠加而成。在实际使用中，人们习惯于以显示器所连在实际使用中，人们习惯于以显示器所连 接主机的显卡来区分，如接主机的显卡来区分，如 MDA 单色显示器、单色显示器、CGA 彩色显示器、彩色显示器、EGA 彩色显示器、彩色显示器、VGA 彩色彩色显示器、显示器、TVGA 彩色显示器等。彩色显示器等。返回下一页8.2 PC 机与显示器

11、的接口机与显示器的接口1. CRT 显示器性能指标显示器性能指标 CRT 显示器是目前台式机中最常用的显示设备，其性能指标主显示器是目前台式机中最常用的显示设备，其性能指标主要有以下几方面：要有以下几方面：(1) 显示尺寸。显示器的尺寸是指显示器屏幕对角线的长度。目前市场显示尺寸。显示器的尺寸是指显示器屏幕对角线的长度。目前市场上的显示器主上的显示器主 要有要有 14 英寸、英寸、15 英寸、英寸、17 英寸及以上的大屏幕显示器。英寸及以上的大屏幕显示器。(2) 屏幕形状。显示器的屏幕形状取决于使用的显像管，主要有球面、屏幕形状。显示器的屏幕形状取决于使用的显像管，主要有球面、平面直角、柱平面

12、直角、柱 面和纯平面和纯平 4 种，以平面直角和纯平最为常见。种，以平面直角和纯平最为常见。(3) 像素和分辨率。像素和分辨率。 (4) 扫描频率。扫描频率。 (5) 点距。点距。(6) 刷新频率。刷新频率。 (7) 带宽。带宽。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口2. CRT 显示器的基本结构及工作原理显示器的基本结构及工作原理 CRT 显示器主要由阴极射线管显示器主要由阴极射线管(电子枪电子枪)、视频放大驱动电路和、视频放大驱动电路和同步扫描电路等同步扫描电路等 3 部分部分 组成。彩色组成。彩色 CRT 显示器的组成结构框图如显示器的组成结构框图如图图 8.5

13、所示。所示。(1) 视频放大驱动电路。接收颜色编码器和亮度控制器输出的红、绿、视频放大驱动电路。接收颜色编码器和亮度控制器输出的红、绿、蓝和亮度控制蓝和亮度控制 信号，采用前置放大和末级功率推挽电路输出电流驱动信号，采用前置放大和末级功率推挽电路输出电流驱动阴极射线管。阴极射线管。(2) 阴极射线管。阴极射线管是阴极射线管。阴极射线管是 CRT 显示器的主要部分，是由阴极、栅显示器的主要部分，是由阴极、栅极、加速极和极、加速极和 聚焦极及荧光屏组成。当阴极射线管的灯丝加热后，由聚焦极及荧光屏组成。当阴极射线管的灯丝加热后，由视频放大驱动电路输出的电流驱动视频放大驱动电路输出的电流驱动 阴极，使

14、之发射电子束。阴极，使之发射电子束。(3) 同步扫描电路。分为水平同步和垂直同步扫描电路，分别接收水平同步扫描电路。分为水平同步和垂直同步扫描电路，分别接收水平和垂直同步信和垂直同步信 号，并输出相应的扫描控制电流，驱动各自的偏转线圈，号，并输出相应的扫描控制电流，驱动各自的偏转线圈，使电子束在偏转磁场的作用下进使电子束在偏转磁场的作用下进 行有规律的扫描。行有规律的扫描。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口 彩色彩色 CRT 显示器的工作原理是：由阴极射线管发射的红、绿、显示器的工作原理是：由阴极射线管发射的红、绿、蓝的三色电子束，经栅蓝的三色电子束，经栅 极、加速

15、极极、加速极(第一阳极第一阳极)和聚焦极和聚焦极(第二阳极第二阳极)，并在高极并在高极(第三阳极第三阳极)的作用下，形成具有一定的作用下，形成具有一定 能量的电子束射向荧光能量的电子束射向荧光屏。在垂直偏转线圈和水平偏转线圈经相应扫描电流驱动产生的磁屏。在垂直偏转线圈和水平偏转线圈经相应扫描电流驱动产生的磁 场场控制下，三色电子束被会聚到荧光屏内侧金属荫罩板上的某一小孔中，控制下，三色电子束被会聚到荧光屏内侧金属荫罩板上的某一小孔中，并轰击荧光屏的并轰击荧光屏的 某一位置。此时，涂有荧光粉的屏幕被激发而出现红、某一位置。此时，涂有荧光粉的屏幕被激发而出现红、绿、蓝三基色之一或由三基色组成绿、蓝

16、三基色之一或由三基色组成 的其他各种彩色亮点，从而达到显的其他各种彩色亮点，从而达到显示的目的。示的目的。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口3. 显示器接口的种类及应用显示器接口的种类及应用显示器接口就是显示器的适配器，简称显卡。常见的显卡有以下几种：显示器接口就是显示器的适配器，简称显卡。常见的显卡有以下几种：(1) MDA 标准。标准。MDA 是单色字符显示接口。它只支持是单色字符显示接口。它只支持 25 行行80 列单色列单色字符显示，不字符显示，不 支持图形方式，仅在早期的支持图形方式，仅在早期的 PC 中使用。中使用。(2) CGA 标准。标准。CGA 是

17、彩色图形适配器。与是彩色图形适配器。与 MDA 相比，增加了彩色相比，增加了彩色显示和图形显示显示和图形显示 两大功能，它支持字符、图形两种方式，但分辨率不两大功能，它支持字符、图形两种方式，但分辨率不高，颜色种类较少，是最早的彩色显高，颜色种类较少，是最早的彩色显 卡产品，目前已不使用。卡产品，目前已不使用。(3) EGA 标准。标准。EGA 为增强型图形适配器，其字符、图形功能比为增强型图形适配器，其字符、图形功能比 CGA 卡有较大提高，卡有较大提高， 显示分辨率也较高，显示方式也比显示分辨率也较高，显示方式也比 CGA 卡丰富，有卡丰富，有 11 种标准模式。种标准模式。上一页返回下一

18、页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口(4) VGA 标准。标准。VGA 是视频图形阵列彩色显示接口，颜色可达是视频图形阵列彩色显示接口，颜色可达 256 色。色。当分辨率为当分辨率为800600 时，可显示时，可显示 16 色。色。VGA 卡兼容了上述各种显卡卡兼容了上述各种显卡的显示模式，支持更高的分辨率和的显示模式，支持更高的分辨率和 更多的颜色种类。更多的颜色种类。(5) SVGA 标准。标准。SVGA 是超级是超级 VGA。它是比。它是比 VGA 更强的显示标准。更强的显示标准。SVGA 的标准模的标准模 式是式是 800600，新型显示器分辨率可达，新型显示器分辨率可达

19、12801024、16001200 等。等。(6) TVGA 标准。标准。TVGA 是全功能视频图形阵列显示接口，它兼容是全功能视频图形阵列显示接口，它兼容 VGA 全部显示标准，全部显示标准， 并扩展了若干字符显示和图形显示的新标准，具有更并扩展了若干字符显示和图形显示的新标准，具有更高的分辨率和更多的色彩选择。当分高的分辨率和更多的色彩选择。当分 辨率为辨率为 1024768 时，可显示高时，可显示高彩色或真彩色。彩色或真彩色。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口显卡性能主要有以下几个方面：显卡性能主要有以下几个方面：(1) 显示分辨率。显示器上每个点的信号来自显

20、示接口，显卡的分辨率显示分辨率。显示器上每个点的信号来自显示接口，显卡的分辨率不应低于显示不应低于显示 器的分辨率。器的分辨率。(2) 刷新速度。显卡的刷新频率与显示器的扫描频率相同时，才能得到刷新速度。显卡的刷新频率与显示器的扫描频率相同时，才能得到满意的效果。满意的效果。(3) 颜色和灰度。除了可显示的点数，每个点的色彩数也是一个重要指颜色和灰度。除了可显示的点数，每个点的色彩数也是一个重要指标。色彩数量标。色彩数量 由显卡上每个像素使用的存储器位数决定。例如，每个由显卡上每个像素使用的存储器位数决定。例如，每个点用点用 16 位存储，可以有位存储，可以有 65536 种不种不 同的色彩，

21、也称为同的色彩，也称为“16 位色位色”。彩色图形卡连接单色显示器时，用灰度等级代替颜色。彩色图形卡连接单色显示器时，用灰度等级代替颜色。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口 目前，绝大部分显示系统采用的是模拟信号接口。在模拟信号接目前，绝大部分显示系统采用的是模拟信号接口。在模拟信号接口中，显示适配器只需口中，显示适配器只需 3 路信号线向路信号线向 CRT 显示器传送表征显示颜色显示器传送表征显示颜色的模拟信号，模拟信号的幅值范围为的模拟信号，模拟信号的幅值范围为 05V， 不同的幅值表示不同的不同的幅值表示不同的颜色深度。由于模拟信号的连续性，这颜色深度。由于模

22、拟信号的连续性，这 3 个信号可以组合出无限的个信号可以组合出无限的 颜颜色。目前的色。目前的 VGA 和和 TVGA 显示系统采用的就是这种显示系统采用的就是这种 15 针模拟信号针模拟信号接口。接口。 上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口8.2.2 LCD 显示器显示器 LCD 显示器也称液晶显示器，采用的技术主要分为有源和无源显示器也称液晶显示器，采用的技术主要分为有源和无源两种。有源液晶显示器两种。有源液晶显示器 又称为薄膜晶体管液晶显示器，其每一个像素又称为薄膜晶体管液晶显示器，其每一个像素点都用一个薄膜晶体管来控制液晶的透光率。点都用一个薄膜晶体管来控制液

23、晶的透光率。 它的优点是色彩鲜艳，它的优点是色彩鲜艳，视角宽，图像质量高，响应速度快。但其成品率低，导致价格昂贵；视角宽，图像质量高，响应速度快。但其成品率低，导致价格昂贵； 无源液晶显示器是用电阻代替有源晶体管，成本低，制造较为容易。无源液晶显示器是用电阻代替有源晶体管，成本低，制造较为容易。其缺点是色彩饱和度其缺点是色彩饱和度 差，图像不够清晰，对比度也较低，视角窄，响差，图像不够清晰，对比度也较低，视角窄，响应速度慢。应速度慢。 LCD 显示器的成像原理与显示器的成像原理与 CRT 显示器完全不同。显示器完全不同。LCD 显示器显示器不是用体积较大的显像不是用体积较大的显像 管进行成像，

24、而是利用液晶的物理特性成像，管进行成像，而是利用液晶的物理特性成像，如如图图 8.9 所示。所示。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口 LCD 显示器具有低眩目的全平面屏幕。有源的显示器具有低眩目的全平面屏幕。有源的 LCD 面板的色面板的色彩质量实际上超过了大彩质量实际上超过了大 多数多数 CRT 显示器。显示器。LCD 显示器提供比同尺寸显示器提供比同尺寸 CRT 显示器更大的可视图像，有显示器更大的可视图像，有 4 种基本的种基本的 LCD 选择：无源单色、选择：无源单色、无源彩色、有源模拟彩色和最新的有源数字彩色。与无源彩色、有源模拟彩色和最新的有源数字彩色。

25、与 CRT 显示器显示器 相相比，比，LCD 显示器的特点是体积小、外形薄、重量轻、功耗小、低发显示器的特点是体积小、外形薄、重量轻、功耗小、低发热、工作电压低、无热、工作电压低、无 污染、无辐射、无静电感应、显示信息量大、无污染、无辐射、无静电感应、显示信息量大、无闪烁，并能直接与闪烁，并能直接与 CMOS 集成电路相匹配，集成电路相匹配， 同时，它是真正的同时，它是真正的“平平板式板式”显示设备，但价格高，分辨率稍低。液晶显示器，特别是点阵显示设备，但价格高，分辨率稍低。液晶显示器，特别是点阵式液晶，已经成为现代仪器仪表用户界面的主要发展方向。式液晶，已经成为现代仪器仪表用户界面的主要发展

26、方向。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口8.2.3 LED 显示器显示器 LED 是一种由半导体组成的固态发光器件，在正向导电时能发是一种由半导体组成的固态发光器件，在正向导电时能发出可见光，常用的出可见光，常用的 LED 有红色、绿色、黄色和蓝色。有红色、绿色、黄色和蓝色。LED 的发光颜的发光颜色与发光效率取决于制造材料与工艺，发光强色与发光效率取决于制造材料与工艺，发光强 度与其工作电流有关。度与其工作电流有关。它的工作寿命可长达十万小时以上，可靠性高。它具有类似于普通它的工作寿命可长达十万小时以上，可靠性高。它具有类似于普通 半半导体二极管的特性，在正向导电

27、时端电压近于恒定，通常约为导体二极管的特性，在正向导电时端电压近于恒定，通常约为 1.6V2.4V，工作电流一，工作电流一 般约为般约为 10mA200mA。它适合于与低电压的数字。它适合于与低电压的数字集成电路器件匹配工作。集成电路器件匹配工作。上一页返回下一页8.2 PC 机与显示器的接口机与显示器的接口 LED 显示器通常用显示器通常用 7 段发光二极管组成，按段发光二极管组成，按“日日”字形排列。字形排列。这这 7 段发光二极管称为段发光二极管称为 a、b、c、d、e、f、g，有的还带有小数点，有的还带有小数点，用用 h 表示，如表示，如图图 8.10(a)所示。通过所示。通过 7 段

28、发光段发光 二极管的不同组合，可二极管的不同组合，可以显示以显示 09 和和 AF 等等 16 个字符，见个字符，见表表 8-8。 各个各个 LED 可以按照共阴极和共阳极连接，共阴极可以按照共阴极和共阳极连接，共阴极 LED 的发光二的发光二极管阴极共地，当某个二极管的阳极为高电平时，该发光二极管点亮，极管阴极共地，当某个二极管的阳极为高电平时，该发光二极管点亮，如如图图 8.10(b)所示；共阳极所示；共阳极 LED 的发光的发光 二极管的阳极并接于电源二极管的阳极并接于电源5V，如，如图图 8.10(c)所示。所示。上一页返回8.3 PC 机与打印机的接口机与打印机的接口 8.3.1 打

29、印机的工作原理打印机的工作原理 针式打印机针式打印机 针式打印机是最早的一种机械式打印机，它的主要工作是接收外针式打印机是最早的一种机械式打印机，它的主要工作是接收外部部 送来的数据或控制命令，然后根据控制命令的格式要求，将要打印送来的数据或控制命令，然后根据控制命令的格式要求，将要打印的数据变为打印头的动的数据变为打印头的动 作，利用针头撞击打印机色带将文字或图像数作，利用针头撞击打印机色带将文字或图像数据记录在打印纸上。由于在打印时会产生相据记录在打印纸上。由于在打印时会产生相 当大的噪声，故已逐渐被当大的噪声，故已逐渐被淘汰。但是它的价格便宜，经久耐用。淘汰。但是它的价格便宜，经久耐用。

30、 激光打印机激光打印机 激光打印机属于一种高精度、高速度、低噪声的非击打式打印机，激光打印机属于一种高精度、高速度、低噪声的非击打式打印机， 它是通过激光技术和电子照相技术完成印字功能的，主要由激光扫描它是通过激光技术和电子照相技术完成印字功能的，主要由激光扫描系统、电子照相系统系统、电子照相系统 和控制系统和控制系统 3 部分组成。部分组成。 激光扫描系统的主要作用是使激光器产生的激光经调制后，变成激光扫描系统的主要作用是使激光器产生的激光经调制后，变成载有字符或图形信息载有字符或图形信息 的激光束，经过在感光鼓上扫描，形成的激光束，经过在感光鼓上扫描，形成“静电潜静电潜像像”。返回下一页8

31、.3 PC 机与打印机的接口机与打印机的接口 喷墨打印机喷墨打印机 喷墨打印机也属于非击打式打印机，按其工作原理可以分为固体喷墨打印机也属于非击打式打印机，按其工作原理可以分为固体喷喷 墨和液体喷墨两种，经常见到的大多是液体喷墨打印机。通过接口墨和液体喷墨两种，经常见到的大多是液体喷墨打印机。通过接口接收计算机发送的打印接收计算机发送的打印 控制命令，经过处理后将图文信息转换为打印控制命令，经过处理后将图文信息转换为打印数据信号，送往打印头控制与驱动电路，驱数据信号，送往打印头控制与驱动电路，驱 动墨水喷出，通过喷头往动墨水喷出，通过喷头往复运动，形成一行行的字符，从而完成打印过程。这种打印机

32、字复运动，形成一行行的字符，从而完成打印过程。这种打印机字 迹清迹清晰、美观、速度快，但打印成本高。晰、美观、速度快，但打印成本高。 上一页返回下一页8.3 PC 机与打印机的接口机与打印机的接口8.3.2 打印机接口及应用打印机接口及应用 计算机和打印机之间的数据传输可以用并行方式，也可以用串行计算机和打印机之间的数据传输可以用并行方式，也可以用串行方式。在串行接口中，方式。在串行接口中， 早期的打印机采用的都是早期的打印机采用的都是 RS-232 接口，现在接口，现在的打印机通常都配有的打印机通常都配有 USB 接口。而并行接口接口。而并行接口 仍是目前打印机的首选仍是目前打印机的首选接口

33、。以并行接口为例，打印机与计算机之间通过一根电缆线连接，接口。以并行接口为例，打印机与计算机之间通过一根电缆线连接， 电缆线一端为电缆线一端为 36 芯，与打印机相连，另一端为芯，与打印机相连，另一端为 25 芯，与计算机并行芯，与计算机并行接口相连。目前，并接口相连。目前，并 行打印机的接口通常采用行打印机的接口通常采用 Centronics 并行接口并行接口标准，该标准定义了标准，该标准定义了 36 个引脚，部分引脚含个引脚，部分引脚含 义如义如表表 8-9 所示。所示。上一页返回下一页8.3 PC 机与打印机的接口机与打印机的接口 计算机的并行打印机接口的逻辑框图如计算机的并行打印机接口

34、的逻辑框图如图图 8.11 所示，内部有所示，内部有 3 个寄存器，分别对应个寄存器，分别对应3个端口地址，即数据口、控制口和状态口，计个端口地址，即数据口、控制口和状态口，计算机可以分别对它们进行读算机可以分别对它们进行读/写操作。其中，写操作。其中， 控制寄存器的格式如控制寄存器的格式如图图 8.12 所示，状态寄存器的格式如所示，状态寄存器的格式如图图 8.13 所示。当主机要向打印机所示。当主机要向打印机 写写数据时，由命令译码器产生的控制信号将数据送至数据寄存器，等待数据时，由命令译码器产生的控制信号将数据送至数据寄存器，等待写入打印机；主机写入打印机；主机 向打印机发送命令时，欲写

35、入的控制信号送至控制向打印机发送命令时，欲写入的控制信号送至控制寄存器；反之，主机欲读取状态寄存器寄存器；反之，主机欲读取状态寄存器 时，可以将状态寄存器的内容时，可以将状态寄存器的内容传送至主机。传送至主机。上一页返回下一页8.3 PC 机与打印机的接口机与打印机的接口 要想让打印机打印字符，可以使用三种方法。一是采用要想让打印机打印字符，可以使用三种方法。一是采用 BIOS 功能调用，在功能调用，在 ROM BIOS中固化有打印机中固化有打印机 I/O 功能调用程序，可利用功能调用程序，可利用软件中断软件中断 INT 17H 来调用该功能程序，它共包括来调用该功能程序，它共包括 3 个子功

36、能，如个子功能，如表表 8-10 所示。二是采用所示。二是采用 DOS 功能调用，功能调用，INT 21H 中的中的 5 号子功能的作号子功能的作 用就是打印一个字符，只要是先把想打印的字符送入到用就是打印一个字符，只要是先把想打印的字符送入到 DL 中即可，中即可，值得注意的是值得注意的是 DOS 下下 没有初始化打印接口的功能。三是直接利用端没有初始化打印接口的功能。三是直接利用端口地址。口地址。上一页返回8.4 PC 机与鼠标的接口机与鼠标的接口8.4.1 鼠标的工作原理鼠标的工作原理 鼠标通常通过鼠标接口与计算机连接，当在桌面上移动鼠标时，鼠标通常通过鼠标接口与计算机连接，当在桌面上移

37、动鼠标时，把鼠标移动的方向和把鼠标移动的方向和 距离转换成相应脉冲信号传送给计算机，在计算距离转换成相应脉冲信号传送给计算机，在计算机中安装的鼠标驱动程序将脉冲信号转换机中安装的鼠标驱动程序将脉冲信号转换 为鼠标的水平方向、垂直方为鼠标的水平方向、垂直方向的位移量，从而达到移动鼠标箭头的目的。向的位移量，从而达到移动鼠标箭头的目的。1. 机械式鼠标机械式鼠标 机械式鼠标的构造最为简单，成本低廉，易于维修。将此类鼠标机械式鼠标的构造最为简单，成本低廉，易于维修。将此类鼠标翻过来看时，会发现翻过来看时，会发现 其底部有一个橡胶球，紧靠着橡胶球有两个相互其底部有一个橡胶球，紧靠着橡胶球有两个相互垂直

38、的转轴，在转轴的末端安装有译码轮，垂直的转轴，在转轴的末端安装有译码轮， 译码轮通过金属导电片与译码轮通过金属导电片与电刷直接接触。电刷直接接触。 机械式鼠标的工作原理是：当移动鼠标时，其底部的橡胶球会随机械式鼠标的工作原理是：当移动鼠标时，其底部的橡胶球会随之移动，再通过摩擦之移动，再通过摩擦 作用使两个转轴旋转，从而带动译码轮旋转，接作用使两个转轴旋转，从而带动译码轮旋转，接触译码轮的电刷及相应电路可计算沿水平触译码轮的电刷及相应电路可计算沿水平 方向和垂直方向的偏移量，方向和垂直方向的偏移量，随即产生与二维空间位移相关的脉冲信号。随即产生与二维空间位移相关的脉冲信号。返回下一页8.4 P

39、C 机与鼠标的接口机与鼠标的接口2. 光机式鼠标光机式鼠标 顾名思义，光机式鼠标就是光电和机械相结合的鼠标。其外形与顾名思义，光机式鼠标就是光电和机械相结合的鼠标。其外形与机械式鼠标没什么区机械式鼠标没什么区 别，它只是在机械式鼠标的基础上，将磨损最厉别，它只是在机械式鼠标的基础上，将磨损最厉害的接触式电刷和译码轮改进成为光栅轮，害的接触式电刷和译码轮改进成为光栅轮， 光栅轮上安装有发光二极光栅轮上安装有发光二极管和光敏三极管，用于光电检测。管和光敏三极管，用于光电检测。 光机式鼠标的工作原理是：当移动鼠标时，其底部的橡胶球会带光机式鼠标的工作原理是：当移动鼠标时，其底部的橡胶球会带动两个转轴

40、及光栅轮动两个转轴及光栅轮 旋转，使发光二极管发出的光束有时会照射到光旋转，使发光二极管发出的光束有时会照射到光敏三极管上，有时光线被遮挡，照射不到。敏三极管上，有时光线被遮挡，照射不到。 当光束照射到光敏三极管当光束照射到光敏三极管时，其阻值减少；光线被遮挡时，光敏三极管的阻值增大，经过时，其阻值减少；光线被遮挡时，光敏三极管的阻值增大，经过 信号信号处理后使光敏三极管产生与二维空间位移相关的高低电平，形成脉冲处理后使光敏三极管产生与二维空间位移相关的高低电平，形成脉冲信号。信号。 上一页返回下一页8.4 PC 机与鼠标的接口机与鼠标的接口3. 光电式鼠标光电式鼠标 光电式鼠标的底部没有橡胶

41、球及转轴，仅靠发光二极管与光敏三光电式鼠标的底部没有橡胶球及转轴，仅靠发光二极管与光敏三极管的组合，通过光极管的组合，通过光 学原理来测量鼠标的位移量，然后将光信号转变学原理来测量鼠标的位移量，然后将光信号转变为电信号。光电式鼠标最大的特点是传送速率快，灵敏度和准确度高，为电信号。光电式鼠标最大的特点是传送速率快，灵敏度和准确度高，可靠性好。可靠性好。上一页返回下一页8.4 PC 机与鼠标的接口机与鼠标的接口8.4.2鼠标接口及应用鼠标接口及应用(1) 串行接口。传统的鼠标是通过串行通信接口与计算机进行连接的，串行接口。传统的鼠标是通过串行通信接口与计算机进行连接的，同其他通信设同其他通信设

42、备一样，鼠标是使用一个备一样，鼠标是使用一个 9 芯的连接器与计算机进行连芯的连接器与计算机进行连接的。接的。(2) PS/2 接口。接口。PS/2 鼠标最早由于用在鼠标最早由于用在 IBM PS/2 系列微机上而得名。系列微机上而得名。它使用专用的它使用专用的 6 芯鼠标连接插座，安装灵活方便，不占用串口资源。芯鼠标连接插座，安装灵活方便，不占用串口资源。现在的现在的 PC 主板都有支持主板都有支持 PS/2 鼠标接鼠标接 口的插座。口的插座。(3) USB 接口。由于接口。由于 USB 设备具有即插即用、支持热插拔等优点，鼠标设备具有即插即用、支持热插拔等优点，鼠标也采用了也采用了 USB

43、接口。选择接口。选择 USB 接口的鼠标要注意主机上是否具有空接口的鼠标要注意主机上是否具有空余的余的 USB 接口位置。接口位置。 鼠标中断功能调用都是采用指令鼠标中断功能调用都是采用指令 1NT 33H 实现实现的，的，表表 8-11 列出了鼠标所有的中断功能调用。列出了鼠标所有的中断功能调用。上一页返回8.5 PC 机与扫描仪的接口机与扫描仪的接口8.5.1扫描仪的工作原理扫描仪的工作原理 平板式平板式 CCD 扫描仪由顶盖、玻璃平台和底座等基本部件构成。扫描仪由顶盖、玻璃平台和底座等基本部件构成。玻璃平台用于放置被扫玻璃平台用于放置被扫 描的图稿，塑料上盖内侧有一个黑色描的图稿，塑料上

44、盖内侧有一个黑色(或白色或白色)的胶垫，其作用是在顶盖放下时，能压紧被的胶垫，其作用是在顶盖放下时，能压紧被 扫描文件，目前大多数扫扫描文件，目前大多数扫描仪采用了浮动顶盖，以适应扫描不同厚度的对象。描仪采用了浮动顶盖，以适应扫描不同厚度的对象。 透过扫描仪的玻璃平台，能看到安装在底座上的机械传动机构、透过扫描仪的玻璃平台，能看到安装在底座上的机械传动机构、扫描头及电路系统。扫描头及电路系统。 机械传动机构的功能是带动扫描头沿着扫描仪纵机械传动机构的功能是带动扫描头沿着扫描仪纵向移动；扫描头的功能是将光信号转换为向移动；扫描头的功能是将光信号转换为 电信号；电路系统的功能是电信号；电路系统的功

45、能是处理和传输图像。处理和传输图像。 扫描仪的基本原理是通过传动装置驱动扫描组件，将各类文档、扫描仪的基本原理是通过传动装置驱动扫描组件，将各类文档、相片、幻灯片、底片相片、幻灯片、底片 等稿件经过一系列的光等稿件经过一系列的光/电转换，最终形成计算电转换，最终形成计算机能识别的数字信号，再由控制扫描仪操作机能识别的数字信号，再由控制扫描仪操作 的扫描软件读出这些数据，的扫描软件读出这些数据，并重新组成数字化的图像文件，供计算机存储、显示、修改、并重新组成数字化的图像文件，供计算机存储、显示、修改、 完善，完善，以满足人们各种形式的需要。以满足人们各种形式的需要。图图 8.14 给出了图像扫描

46、的过程示意图。给出了图像扫描的过程示意图。返回下一页8.5 PC 机与扫描仪的接口机与扫描仪的接口8.5.2扫描仪的主要性能指标及接口扫描仪的主要性能指标及接口(1) 分辨率。分辨率是指每英寸图像上所能容纳的颜色点数量，用每英分辨率。分辨率是指每英寸图像上所能容纳的颜色点数量，用每英寸长度上扫描寸长度上扫描 图像所含有像素点的个数来表示，单位为图像所含有像素点的个数来表示，单位为 dpi。如。如 1200dpi 表示的是在表示的是在 1 英寸之内包含英寸之内包含 1200 个颜色点。扫描仪的分辨率个颜色点。扫描仪的分辨率越高，能分析的图像画面就越精细，扫描效果也越好。此外，越高，能分析的图像画

47、面就越精细，扫描效果也越好。此外， 分辨率分辨率又有以下又有以下 3 种表现形式：光学分辨率。最大分辨率。插值分辨率。种表现形式：光学分辨率。最大分辨率。插值分辨率。 上一页返回下一页8.5 PC 机与扫描仪的接口机与扫描仪的接口(2) 色彩深度值。色彩深度值是指扫描仪对色彩识别的能力大小。它决色彩深度值。色彩深度值是指扫描仪对色彩识别的能力大小。它决定了图像的细定了图像的细 腻程度、层次和色彩动态范围，具有和光学分辨率同样腻程度、层次和色彩动态范围，具有和光学分辨率同样的重要性。比如一台拥有的重要性。比如一台拥有 30 位色彩位色彩 深度的扫描仪，能表现深度的扫描仪，能表现 230 种不种不

48、同颜色，而拥有同颜色，而拥有 42 位、位、48 位色彩深度的扫描仪，能表现的位色彩深度的扫描仪，能表现的 颜色数就颜色数就更多。更多。(3) 灰度值。灰度值是指进行灰度扫描时，对图像由纯黑到纯白整个色灰度值。灰度值是指进行灰度扫描时，对图像由纯黑到纯白整个色彩区域进行划彩区域进行划 分的级数。灰度值越高，扫描仪能够表现的层次就越细。分的级数。灰度值越高，扫描仪能够表现的层次就越细。(4) 扫描幅面。扫描幅面是表示可扫描图稿的最大尺寸。常见的扫描幅扫描幅面。扫描幅面是表示可扫描图稿的最大尺寸。常见的扫描幅面有面有 A4、A3 等不同规格。大幅面的扫描仪其价位比较高，对于一般等不同规格。大幅面的

49、扫描仪其价位比较高，对于一般的家庭及办公用户可以选择的家庭及办公用户可以选择 A4 的的 扫描仪就可以满足需求了。扫描仪就可以满足需求了。上一页返回下一页8.5 PC 机与扫描仪的接口机与扫描仪的接口(5) 扫描速度。扫描速度是表示在指定分辨率前提下，在单位时间内所扫描速度。扫描速度是表示在指定分辨率前提下，在单位时间内所扫描的图像尺寸大小。它与每行的感光时间有关，一般在扫描的图像尺寸大小。它与每行的感光时间有关，一般在 3ms20ms 之间。彩色扫描仪的扫描速度低于之间。彩色扫描仪的扫描速度低于 单色扫描仪。单色扫描仪。上一页返回8.6 PC 机与数码相机的接口机与数码相机的接口8.6.1数

50、码相机的工作原理数码相机的工作原理 数码相机与传统相机从外观上看区别不是很大，其共同点都是由数码相机与传统相机从外观上看区别不是很大，其共同点都是由光学镜头、取景器、光学镜头、取景器、 对焦系统、光圈、快门、闪光灯等组成。但数码对焦系统、光圈、快门、闪光灯等组成。但数码相机有其特殊的结构，如相机有其特殊的结构，如 CCD 或或 CMOS 图像传感器、图像传感器、A/D 转换器、转换器、LCD 显示屏、图像处理器、存储介质等部件单元。显示屏、图像处理器、存储介质等部件单元。 数码相机的工作原理是：首先利用镜头把要拍摄图像的有关光信数码相机的工作原理是：首先利用镜头把要拍摄图像的有关光信号汇聚到号

51、汇聚到 CCD 图像传图像传 感器上，然后通过感器上，然后通过 CCD 将有关图像的光信号将有关图像的光信号转换成仿真的电信号，实现光转换成仿真的电信号，实现光/电转换。由于电转换。由于 该仿真信号是模拟信号，该仿真信号是模拟信号，需用需用 A/D 转换器将仿真电信号转换为数字信号，再经图像处理器转换器将仿真电信号转换为数字信号，再经图像处理器 对对数字信号进行优化和压缩后，存储到存储介质中。通过数字信号进行优化和压缩后，存储到存储介质中。通过 I/O 接口，接口，只要将存储器与计算只要将存储器与计算 机连接，即可在计算机的显示器上显示存储介质机连接，即可在计算机的显示器上显示存储介质中所存放

52、的图像，并可以进行加工处理或中所存放的图像，并可以进行加工处理或 打印机输出。数码相机的工打印机输出。数码相机的工作原理如作原理如图图 8.15 所示。所示。返回下一页8.6 PC 机与数码相机的接口机与数码相机的接口8.6.2数码相机主要技术指标及接口数码相机主要技术指标及接口(1) 像素数。像素是指在影像感应器上将光信号转换为电信号的基本工像素数。像素是指在影像感应器上将光信号转换为电信号的基本工作单位，其决作单位，其决 定了照片的分辨率。定了照片的分辨率。CCD 图像传感器是数码相机的成图像传感器是数码相机的成像器件，它由一种高感光度的半导体像器件，它由一种高感光度的半导体 材料制成，能

53、把光线转变为电荷，材料制成，能把光线转变为电荷，数字相机的数字相机的 CCD 内含的晶体管数量越多，分辨率也越高。内含的晶体管数量越多，分辨率也越高。 CCD 的的像素数常被用作划分数码相机档次的主要依据。像素数常被用作划分数码相机档次的主要依据。(2) 分辨率。分辨率是指数码相机的最大分辨率，它的高低取决于相机分辨率。分辨率是指数码相机的最大分辨率，它的高低取决于相机中中 CCD 芯片上像素的多少。像素如果越多，分辨率就越高，图像也芯片上像素的多少。像素如果越多，分辨率就越高，图像也越清晰，但生成的数据文件越大。越清晰，但生成的数据文件越大。(3) 颜色深度。颜色深度是描述数码相机对色彩的分

54、辨能力，它取决于颜色深度。颜色深度是描述数码相机对色彩的分辨能力，它取决于 CCD 的光的光/电转电转 换精度。目前，大多数码相机的颜色深度都达到换精度。目前，大多数码相机的颜色深度都达到 24 位，甚至位，甚至 36 位。位。上一页返回下一页8.6 PC 机与数码相机的接口机与数码相机的接口 (4) 存储介质。数码相机的存储介质有内置式和可移动式两种。内置式存储介质。数码相机的存储介质有内置式和可移动式两种。内置式存储介质是与存储介质是与 数码相机固化在一起的，采用内置式存储介质的优点是数码相机固化在一起的，采用内置式存储介质的优点是一旦想拍就可以拍摄，而不需要另一旦想拍就可以拍摄，而不需要

55、另 配存储介质。可移动式存储介质是配存储介质。可移动式存储介质是随时可装入数码相机或从数码相机中取出的存储介质，随时可装入数码相机或从数码相机中取出的存储介质， 存储满后可随存储满后可随时更换。时更换。(5) 液晶显示屏。用来预览或回放拍摄的图像。当发现拍摄得不太好的液晶显示屏。用来预览或回放拍摄的图像。当发现拍摄得不太好的图像时，就可图像时，就可 以立即删除，直观性是其最大的特点。以立即删除，直观性是其最大的特点。(6) 光学变焦和数码变焦。光学变焦是真正的变焦，是依靠光学镜头结光学变焦和数码变焦。光学变焦是真正的变焦，是依靠光学镜头结构来实现变焦构来实现变焦 的，达到了真正拉近的效果，而数

56、码变焦实际上是一种的，达到了真正拉近的效果，而数码变焦实际上是一种画面放大，把原来画面放大，把原来 CCD 上的一部分上的一部分 图像放大到整幅画面，以复制相图像放大到整幅画面，以复制相邻像素平均值的方法补进一个中间值，在视觉上给人一种邻像素平均值的方法补进一个中间值，在视觉上给人一种 画面被拉近画面被拉近了的错觉，实际意义不明显。了的错觉，实际意义不明显。上一页返回下一页8.6 PC 机与数码相机的接口机与数码相机的接口(7) 镜头。数码相机的成像面积和镜头。数码相机的成像面积和 CCD 的面积有关，而不同数码相机的的面积有关，而不同数码相机的 CCD 面积又面积又 不尽相等，所以其成像面积

57、是不一样的。这和传统相机不尽相等，所以其成像面积是不一样的。这和传统相机不同，传统相机的成像面积固定，如不同，传统相机的成像面积固定，如 135 相机的成像面积等于相机的成像面积等于 135 胶胶卷的感光面积，即卷的感光面积，即 36mm24mm。在镜头焦距一定时，。在镜头焦距一定时， 成像面积越成像面积越小，镜头的视角也越小，因此一个镜头在一种数码相机中是广角镜头，小，镜头的视角也越小，因此一个镜头在一种数码相机中是广角镜头，而在另而在另 一些数码相机中可能就是一般镜头了。在数码相机的各项指标一些数码相机中可能就是一般镜头了。在数码相机的各项指标中，大多数的数码相机都有中，大多数的数码相机都

58、有 光学变焦镜头，但其变焦范围非常有限，光学变焦镜头，但其变焦范围非常有限，很少有超过很少有超过 10 倍的，所以这类相机一般都可以安倍的，所以这类相机一般都可以安 装附加的远距照相装附加的远距照相镜头和过滤器。镜头和过滤器。(8) 快门。通常普通数码相机的快门大多在快门。通常普通数码相机的快门大多在 1/1000 秒之内，基本上可以秒之内，基本上可以应付大多数的应付大多数的 日常拍摄。快门不单要看日常拍摄。快门不单要看“快快”还要看还要看“慢慢”，就是快，就是快门的延时。如相机最长具有门的延时。如相机最长具有 15 秒的秒的 慢快门，用来拍摄夜景足够了。慢快门，用来拍摄夜景足够了。上一页返回

59、表表 8-8 LED 显示器字符段码表显示器字符段码表显示字符共阴极段码共阳极段码显示字符共阴极段码共阳极段码03FHC0H87FH80H106HF9H96FH90H25BHA4HA77H88H34FHB0HB7CH83H466H99HC39HC6H56DH92HD5EHA1H67DH82HE79H86H707HF8HF71H8EH返回表表 8-9 Centronics 标准主要引脚功能标准主要引脚功能引脚方向功能1输入数据选通，有效时接收数据29输入数据线10输入响应信号，有效时准备接收数据11输出忙信号，有效时不能接收数据12输出纸用完13输出选择联机，指出打印机不能工作14输入自动换行3

60、1输入打印机复位32输出出错36输入有效时，打印机不能工作返回表表 8-10 打印机打印机 BIOS 中断调用中断调用(INT 17H)AH 值功能入 口 参 数出 口 参 数AH00H打印一个字符AL打印字符，DX打印机号AH打印机状态AH01H初始化打印机DX打印机号AH打印机状态AH02H读打印机状态DX打印机号AH打印机状态返回表表 8-11 鼠标中断功能表鼠标中断功能表(INT 33H)编号作用编号作用AH00H初始化鼠标AH01H显示鼠标指针AH02H隐藏鼠标指针AH03H读取按键状态和指针位置AH04H设置指针位置AH05H读取按键按下信息AH06H读取按键释放信息AH07H设置

61、光标横向移动范围AH08H设置光标纵向移动范围AH09H设置图形指针类型AH0AH设置文本指针类型AH0BH读取鼠标移动计数器AH0CH为鼠标事件安装中断处理程序AH0DH打开光笔仿真AH0EH关闭光笔仿真AH0FH设置 mickey 与像素的比率AH10H设置指针禁止区AH13H设置倍速阈值AH14H调用鼠标事件中断AH15H获取鼠标驱动状态缓冲区大小AH16H保存鼠标驱动器状态AH17H恢复鼠标驱动器状态AH18H安装鼠标事件的可选处理器AH19H获取可选处理器的地址AH1AH设置鼠标灵敏度AH1BH获取鼠标灵敏度AH1CH设置鼠标中断速率AH1DH选择指针的显示页AH1EH获取指针的显示

62、页AH1FH禁止鼠标驱动器AH20H允许鼠标驱动器AH21H重置鼠标驱动器AH22H设置鼠标驱动器信息的语种AH23H获取语种数AH24H获取鼠标信息返回图图 8.2 扫描法原理图扫描法原理图返回图图8一一5彩和彩和CRT组成结构组成结构框框图图返回图图8一一9 LCD显示器结构图显示器结构图返回图图 8.10 LED 显示器结构图显示器结构图返回图图8一一11并行接口逻辑图并行接口逻辑图返回图图8一一12控制寄存器格式控制寄存器格式返回图图8一一13状态寄存器格式状态寄存器格式返回图图8一一14扫描仪扫描过程示意图扫描仪扫描过程示意图返回图图 8.15 数码相机工作原理框图数码相机工作原理框图返回