《微型计算机常用外设接口》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机常用外设接口（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第10章章 常用外设接口技术常用外设接口技术10.1 显显示器与接口技术示器与接口技术10.2 键盘与鼠标键盘与鼠标10.1显示器与显示接口显示器与显示接口10.1.110.1.1显示器与显示卡显示器与显示卡1.1.显示器概述显示器概述 显示器（又称为监视器）是计算机的主要输出设备，是人机显示器（又称为监视器）是计算机的主要输出设备，是人机交流的重要桥梁，能将计算机的工作状态、运算结果和输入的文本交流的重要桥梁，能将计算机的工作状态、运算结果和输入的文本及程序等信息转换为字符、图形和图像等显示出来。从制造显示器及程序等信息转换为字符、图形和图像等显示出来。从制造显示器的器件或工作原理来分，显
2、示器有多种类型。的器件或工作原理来分，显示器有多种类型。（1 1）按照显示颜色的不同）按照显示颜色的不同 单色显示器：只能显示黑白两色；单色显示器：只能显示黑白两色； 彩色显示器：可以显示上万种颜色。彩色显示器：可以显示上万种颜色。（2）按照工作器件不同）按照工作器件不同阴极射线管（阴极射线管（CRTCRT）液晶显示器（液晶显示器（LCDLCD）等离子显示器（等离子显示器（PDPPDP）发光二极管（发光二极管（LEDLED）(3)(3)按支持最高显示模式按支持最高显示模式 MDAMDA CGA CGA EGA EGA VGA VGA SVGA SVGA XGA XGA2. 显示卡显示卡 显示卡
3、又称显示适配器，也就是现在我们所说的显卡，是连接显示卡又称显示适配器，也就是现在我们所说的显卡，是连接显示卡又称显示适配器，也就是现在我们所说的显卡，是连接显示卡又称显示适配器，也就是现在我们所说的显卡，是连接CPUCPUCPUCPU与显示器的接口电路。显卡将与显示器的接口电路。显卡将与显示器的接口电路。显卡将与显示器的接口电路。显卡将CPUCPUCPUCPU提供的指令和有关数据进行相应的处提供的指令和有关数据进行相应的处提供的指令和有关数据进行相应的处提供的指令和有关数据进行相应的处理并转换成显示器能够接受的文字和图形信号，然后通过屏幕显示出理并转换成显示器能够接受的文字和图形信号，然后通过
4、屏幕显示出理并转换成显示器能够接受的文字和图形信号，然后通过屏幕显示出理并转换成显示器能够接受的文字和图形信号，然后通过屏幕显示出来。来。来。来。（1 1）显卡的组成）显卡的组成）显卡的组成）显卡的组成 一般显卡是有显示控制芯片、显示内存、一般显卡是有显示控制芯片、显示内存、一般显卡是有显示控制芯片、显示内存、一般显卡是有显示控制芯片、显示内存、RAMDACRAMDAC、BIOSBIOS芯片、显示器接口及总线等芯片、显示器接口及总线等芯片、显示器接口及总线等芯片、显示器接口及总线等组成。组成。组成。组成。 核心频率核心频率 单位为单位为MHz 渲染管道的数量渲染管道的数量 ( (管线数量管线数
5、量) ) 低端芯片通常有低端芯片通常有4 4条，中端条，中端8-128-12条，高端条，高端1616条或更多。条或更多。 1 1、显示芯片（、显示芯片（GPUGPU）显示芯片是显示卡的核心部显示芯片是显示卡的核心部件，负责图形数据的处理。显卡件，负责图形数据的处理。显卡的等级直接由显示芯片来划分。的等级直接由显示芯片来划分。 2 2、显存显存显存显存 显显显显存存存存即即即即显显显显示示示示缓缓缓缓存存存存，主主主主要要要要作作作作用用用用是是是是将将将将显显显显示示示示芯芯芯芯片片片片处处处处理理理理的的的的数数数数据据据据临临临临时时时时储储储储存存存存起起起起来来来来，显显显显存存存存的
6、的的的工工工工作作作作速速速速度度度度和和和和容容容容量量量量直直直直接接接接关关关关系到显卡的性能。系到显卡的性能。系到显卡的性能。系到显卡的性能。3 3BIOSBIOS芯片芯片 通通常常是是一一颗颗闪闪存存，它它存存储储了了显显卡卡的的一一些些基基本本的的配配置置信信息息及及驱驱动程序，如核心频率和显存频率。动程序，如核心频率和显存频率。 系系统统启启动动后后，第第一一个个出出现现在在屏屏幕幕上上的的就就是是显显卡卡BIOSBIOS的的信信息息提提示。示。4 4RAMDAC RAMDAC (RAM (RAM Digital-to-Analog Digital-to-Analog Conve
7、rterConverter随随机机存存取取存存储储器器- -数数摸转换摸转换) ) 它它是是负负责责将将显显卡卡上上的的数数字字(Digital)(Digital)信信号号，转转成成为为能能够够用用于于显显示的模拟示的模拟(Analog) (Analog) 信号的芯片。信号的芯片。 5.5.显卡接口卡接口显示示卡卡是是连接接计算算机机主主机机与与显示示器器的的纽带，因因此此它它有有外外部部和和内内部部两两种种接接口口。靠靠近近机机箱箱的的一一边，可可以以看看到到显卡卡有有不不少少的的外外部部接接口口，从从左左往往右右分分别是是S-VideoS-Video、DVIDVI和和VGAVGA接口。接口
8、。 (1) (1) VGA(VideoVGA(VideoGraphicsArrayGraphicsArray视频视频图形阵列图形阵列) )接口接口, ,也就是也就是D-Sub15D-Sub15接口，作用是将转换好的模拟信号输出到接口，作用是将转换好的模拟信号输出到CRTCRT或者或者LCDLCD显示器显示器中。中。(2) (2) DVI(DigitalDVI(DigitalVisualInterfaceVisualInterface数字数字视频视频接口接口) )接口，接口，传输的数字传输的数字视频视频信号无需转换，信号无衰减或失真，显示效果提升显信号无需转换，信号无衰减或失真，显示效果提升显著
9、，将是著，将是VGAVGA接口的替代者。接口的替代者。 DVIDVI接口可以分为两种：仅支持数字信号的接口可以分为两种：仅支持数字信号的DVI-DDVI-D接口和同时支持接口和同时支持数字与模拟信号的数字与模拟信号的DVI-IDVI-I接口。接口。(3) S-(3) S-Video(SVideo(S端子，端子，SeparateVideo)SeparateVideo)接口，也叫二分量接口，也叫二分量视频视频接口，一般采用五线接头，它是用来将亮度和色度分离输出的设备。接口，一般采用五线接头，它是用来将亮度和色度分离输出的设备。 (4) HDMI （High Definition Multimedi
10、a Interface）高清晰度多）高清晰度多媒体接口，是一种全数位化影像和声音传送接口，可以传送无压缩的媒体接口，是一种全数位化影像和声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及音频信号及视频信号视频信号。 6.6.总线接口总线接口 在在显卡的一卡的一侧，有一排金色，有一排金色的接触点就是的接触点就是显卡与主机板卡与主机板连接接的的桥梁，目前比梁，目前比较流行的是流行的是AGPAGP接口接口和和PCI-EPCI-E接口接口规范。金手指范。金手指除了要提供除了要提供显卡芯片和主板之卡芯片和主板之间的数据交的数据交换外，外，还要提供整个要提供整个显卡的卡的电能。能。（2）显卡分类）显卡分类 显示方式
11、不同显示方式不同 是否具有处理图形功能是否具有处理图形功能 总线结构总线结构（3 3）VGAVGA接口接口接口接口 VGA（Video Graphics Array）还有一个名称叫D-Sub。VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号（水平和垂直信号）。使用VGA连接设备，线缆长度最好不要超过10米，而且要注意接头是否安装牢固，否则可能引起图像中出现虚影。10.1.2 CRT10.1.2 CRT显示器显示器 显射线管内部的电子枪通电，发出电子束，经强度控制、聚焦和加速后变显射线管内部的电子枪通电，
12、发出电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，由偏转线圈控制电子的方向，穿过荫罩的小孔或荫栅并经荫成细小的电子流，由偏转线圈控制电子的方向，穿过荫罩的小孔或荫栅并经荫罩或荫栅调正，然后高速轰击到荧光屏上的荧光粉从而发光，罩或荫栅调正，然后高速轰击到荧光屏上的荧光粉从而发光，RGB3色荧光点色荧光点被不同强度的电子流点亮，就会产生各种色彩。为了形成图像，电子束会从左被不同强度的电子流点亮，就会产生各种色彩。为了形成图像，电子束会从左到右进行水平扫描屏幕上的像素点，使每个荧光点发亮，并通过电压控制明暗到右进行水平扫描屏幕上的像素点，使每个荧光点发亮，并通过电压控制明暗程度。当电子束扫描到尾
13、端后，电子束会瞬间关闭，磁力线圈复位，然后从下程度。当电子束扫描到尾端后，电子束会瞬间关闭，磁力线圈复位，然后从下一条开始。就这样不断重复直至扫描完整个屏幕。一条开始。就这样不断重复直至扫描完整个屏幕。 CRTCRT显示器主要由阴极射线管、显示缓冲器、字符发生显示器主要由阴极射线管、显示缓冲器、字符发生器、器、CRTCRT控制器组成。控制器组成。1.1.阴极射线管阴极射线管CRTCRT2. 光栅扫描光栅扫描显示图形时，电子束依照固定的扫描线和规定的扫描顺序进行扫描。电子束先从荧光屏左上角开始，向右扫一条水平线，然后迅速地回扫到左边偏下一点的位置，再扫第二条水平线，照此固定的路径及顺序扫下去，直
14、到最后一条水平线，即完成了整个屏幕的扫描。在扫描过程中，CRT屏幕上形成了一条条水平扫描线被称为光栅。3.字符发生器 在CRT上显示字符时，将屏幕划分成许多方块，每个方块被称为字符窗口，要显示的字符就位于字符窗口中。把每个字符窗口对应的字符代码存储在显示缓冲器中，存放字符的ASCII码。 字符发生器用来产生字符的点阵，是用来存放各种字符的点阵字形辉亮数据的只读存储器，显示出时，从中读出有关的点整信息送给CRT作为辉亮信号，以控制电子束的强弱，从而在屏幕上显示出字符。 扫描方式 隔行扫描是先扫奇数行，后扫偶数行，通过两次扫描来隔行扫描是先扫奇数行，后扫偶数行，通过两次扫描来完成对图像的更新。缺点
15、：刷新率低，图像有闪烁感，近距完成对图像的更新。缺点：刷新率低，图像有闪烁感，近距观看时尤其明显，容易使眼睛疲劳。目前多数的电视机仍采观看时尤其明显，容易使眼睛疲劳。目前多数的电视机仍采用这种方式，但计算机的显示器一般不采用这种扫描方式。用这种方式，但计算机的显示器一般不采用这种扫描方式。 逐行扫描逐行扫描 隔行扫描隔行扫描 逐行扫描是连续扫描行图像，场频和帧频已经统一，这逐行扫描是连续扫描行图像，场频和帧频已经统一，这种扫描方式比较稳定没有闪烁感，对眼睛伤害比较小。逐行扫种扫描方式比较稳定没有闪烁感，对眼睛伤害比较小。逐行扫描比隔行扫描具有更加稳定的显示效果。描比隔行扫描具有更加稳定的显示效
16、果。字符显示原理 一般的字符CRT显示器所显示的西文字符都是在57点的矩阵范围内表示。图为字符A、E、H在屏幕上显示的情况。 字符显示原理 为了满足扫描的要求，必须把字符的代码（ASCII码）转换成字符的点阵，这可用字符发生器来完成。字符发生器的外特性是当代码输入端输入ASCII码、字符点阵行选择端输入点阵选择信号时，在输出端输出该字符选择行的点阵(高电平为亮点)。 4.CRT4.CRT控制器控制器用于光栅道门显示器与微机系统之间的接口，主要功能：用于光栅道门显示器与微机系统之间的接口，主要功能：（1 1）接受来自计算机要显示的代码；）接受来自计算机要显示的代码；（2 2）设定每行和每帧显示的
17、数目；）设定每行和每帧显示的数目；（3 3）控制光标位置；）控制光标位置；（4 4）产生光栅扫描的水平和垂直的同步信号。）产生光栅扫描的水平和垂直的同步信号。5.5.显示器接口显示器接口10.1.3 LCD10.1.3 LCD显示器及接口显示器及接口1.1.概述概述液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶，它的另一个特殊性质在于，如果给液晶施加则，因此取名液晶，它的另一个特殊性质在于，如果给液晶施
18、加一个电场，会改变它的分子排列，通电时，排列变得有秩序，使一个电场，会改变它的分子排列，通电时，排列变得有秩序，使光线容易通过，当不通电时，排列混乱，阻止光线通过。光线容易通过，当不通电时，排列混乱，阻止光线通过。2.2.分类分类（1 1）被动式）被动式LCDLCD TN-LCD TN-LCD，STN-LCDSTN-LCD和和DSTN-LCDDSTN-LCD（2 2）TFT-LCDTFT-LCDTFT-LCDTFT-LCD的构成主要由萤光管的构成主要由萤光管( (或者或者LED Light BarLED Light Bar）、）、导光板导光板、偏光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料
19、、薄模式滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管晶体管等等构成。首先，等等构成。首先，液晶显示器必须先利用液晶显示器必须先利用背光源背光源投射出光源，这些光源会先经过一个偏光投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶。这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶中传播板然后再经过液晶。这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶中传播的光线的偏振角度，然后这些光线还必须经过前方的彩色的滤光膜与另的光线的偏振角度，然后这些光线还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变加在液晶上的一块偏光板。因此我们只要改变加在液晶上的电压电压值就可以控制最后出值就可以控制最后出现的光线强
20、度与色彩，这样就能在现的光线强度与色彩，这样就能在液晶面板液晶面板上变化出有不同色调的颜色上变化出有不同色调的颜色组合了。组合了。 3.LCD3.LCD接口接口 目前，最常用目前，最常用的是的是1515针的针的D-SubD-Sub，另一种是，另一种是DVIDVI接接口。口。10.2 10.2 键盘与鼠标键盘与鼠标10.2.1 10.2.1 键盘键盘键盘: 键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘，可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。主要与键开关（按键）和键扫描电路组成。1.1.键盘的分类键盘的分类2.2.（1 1）构造原理：触点式开关按键键盘和无
21、触点开关按键键盘；）构造原理：触点式开关按键键盘和无触点开关按键键盘；3.3.（2 2）物理结构：机械式、薄膜式、电容式；）物理结构：机械式、薄膜式、电容式；4.4.（3 3）按键数目：）按键数目：8484、102102、104104、107107；5.5.（4 4）判断按键位置方法：编码键盘和非编码键盘；）判断按键位置方法：编码键盘和非编码键盘；6.6.（5 5）外形：标准、人体）外形：标准、人体; ;7.7.（6 6）与主机的连接方式：有线连接与无线连接）与主机的连接方式：有线连接与无线连接 每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个
22、按键的编码。矩阵的行线和列线分别是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别接在接在PA口低四位和口低四位和PA口高四位。每个按键的状态口高四位。每个按键的状态同样需变成数字量同样需变成数字量“0”和和“1”，开关的一端，开关的一端（列线）通过内部上拉电阻（列线）通过内部上拉电阻接接VCC，而接地是通而接地是通过程序输出数字过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。抖动。 PA口低四位口低四位和和P
23、A口高四位，一个输出扫描口高四位，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个输入按键状态，码，使按键逐行动态接地，另一个输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过多分支选择语句返回按键值。键，通过多分支选择语句返回按键值。3.3.键盘的工作原理键盘的工作原理(1)编码键盘的工作原理编码键盘主要依靠一块专用的大规模集成电路完成扫描、编码、传送之功能，编码键盘能够直接提供与按键相对应的编码信息 。静态编码键盘静态编码键盘采用硬件编码电路实现编码，当按下一个键时，通过硬件编码器直采用硬件编码电路实现编码，当按下一个键时，通过硬件编码器直
24、接产生其对应的代码送入主机，这种键盘响应速度快。接产生其对应的代码送入主机，这种键盘响应速度快。动态编码键盘动态编码键盘采用硬件电路扫描键盘的工作方式。采用硬件电路扫描键盘的工作方式。（2 2）非编码键盘的工作原理）非编码键盘的工作原理l与编码键盘不同，非编码键盘并不直接提供按键的编码信息，而是用较为简单的硬件和一套专用程序来识别按键的位置。l 非编码键盘由软件、硬件配合完成键盘的工作。利用软件驱动下的硬件来完成诸如扫描、编码、传送等功能，这个程序被称之为键盘处理程序。整个键盘处理程序由查询程序、传送程序、译码程序三部分组成。l非编码键盘的键盘处理程序已被计算机厂家固化在计算机内部的ROM中。
25、 查询是否有键按下；查询是否有键按下；查询案件的位置；查询案件的位置； 查询所在列；查询所在列； 查询所在行；查询所在行；10.2.310.2.3鼠标鼠标l是最常用的输入设备之一，它可以极大地方便软件的操作，尤其是在图形环境下，没有鼠标是很难操作的。 鼠标的分类鼠标的分类l按其结构分可分为机械式、光电式、光机式等，平时我们用得最多的是机械式和半光电式两种。 1.1.机械式鼠标机械式鼠标l机械式鼠标：价格便宜，维修方便，所以用这种鼠标的人较多。l把这种鼠标拆开，可以见到其中有一个橡胶球，紧贴着橡胶球的有两个互相垂直的传动轴，轴上有一个光栅轮，光栅轮的两边对应着有发光二极管和光敏三极管。当鼠标移动
26、时，橡胶球带动两个传动轴旋转，而这时光栅轮也在旋转，光敏三极管在接收发光二极管发出的光时被光栅轮间断地阻挡，从而产生脉冲信号，通过鼠标内部的芯片处理之后被CPU接受。信号的数量和频率对应着屏幕上的距离和速度。 机械鼠标的结构图2.2.光电鼠标光电鼠标l光电鼠标：光电鼠标没有机械装置，内部只有两对互相垂直的光电检测器，光敏三极管通过接收发光二极管照射到光电板反射的光进行工作，光电板上印有许许多多黑白相间的小格子，光照到黑色的格子上，由于光被黑色吸收，所以光敏三极管接收不到反射光；相反，若照到白色的格子上，光敏三极管可以收到反射光，如此往复，形成脉冲信号。3.3.光机式鼠标光机式鼠标是在机械式鼠标
27、的基础上发展而成的，光机式鼠标所采用的测量是在机械式鼠标的基础上发展而成的，光机式鼠标所采用的测量方法与光电式鼠标相似，但测量鼠标位移的部件不同。方法与光电式鼠标相似，但测量鼠标位移的部件不同。光电鼠标和机械鼠标外形跟踪球跟踪球l跟踪球：又称轨迹球，该鼠标从外观上看就像是翻转过来的机械鼠标，用手拨动轨迹球来控制光标的移动。有时在笔记本电脑上可以看到这种鼠标，它夹在笔记本的一侧，用起来十分贴手。 10.2.410.2.4鼠标的接口鼠标的接口l按照鼠标的接口分，可以分为三种，串口、PS/2口还有USB口。 l串口鼠标就是我们常说的“大口”，它接在计算机的串口上；还有一种是PS/2口的，即我们常说的“小口”，接在主板上专门给鼠标留的PS/2口上；USB口鼠标是最新上市的产品，价格较贵。 鼠标接口
