第十二章人机交互设备及其接口.ppt

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1、第12章 人机交互设备及其接口,12.1 键盘及其接口12.2 鼠标器及其接口12.3 液晶显示器及其接口12.4 打印机及其接口12.5网络接入设备12.6 其他人机交互设备,12.1 键盘及其接,12.1.1 键盘的工作原理12.1.2 微机键盘及键盘接口,返 回,12.1.1 键盘的工作原理,1键盘的类型2键盘的功能3键盘的工作原理,返 回,（1）编码键盘。键盘内部能自动检测被按下的键，并提供与被按键功能对应的键码（如ASCII码），以并行或串行方式送给CPU。（2）非编码键盘。只简单地提供按键的行列位置（位置码或扫描码），而按键的识别和键码的确定与输入等功能均由软件完成。,1键盘的类型

2、,返 回,2键盘的功能,（1）识别键盘矩阵中的被按键；（2）清除按键时产生的抖动干扰；（3）防止按键操作的串键错误；（4）产生被按键相应的键码。,返 回,3键盘的工作原理,逐行扫描法由程序对键盘进行逐行扫描，通过检测到的列输出状态来确定闭合键。需要设置输入口、输出口各一个。行列扫描法通过行列颠倒扫描来识别闭合键。在扫描每一行时，读列线；然后依次向列线扫描输出，读行线。需要提供两个可编程的双向输入/输出端口。,返 回,例8-1,L1：OUT 40H，AL ROL AL MOV AH，AL IN AL，41H AND AL，CL CMP AL，CL JNZ L2 ADD CH，BH MOV AL，

3、AH DEC BL JNZ L1 JMP BEGINL2：INC CH RCR AL JC L2 MOV AL，CH JMP KEYTABLE,假定有一个34的矩阵键盘通过并行接口芯片8255A与微机相连。8255A的A口定义为输出口，与键盘行线相连；B口定义为输入口，与键盘列线相连。设8255A A口地址为40H，B口地址为41H，控制寄存器地址为43H。MOV AL，82H OUT 43H，ALBEGIN：MOV AL，0 OUT 40H，ALWAIT:IN AL，41H AND AL，0FH CMP AL，0FH JZ WAIT MOV CX，7FFH L0：LOOP L0 ST：MOV

4、 BL，3 MOV BH，4 MOV AL，0FEH MOV CL，0FH MOV CH，0FFH,返 回,12.1.2 微机键盘及键盘接口,1PC微机键盘的特点 2PC键盘与PC机接口3键盘与主机之间的通信方式4PC机键盘接口标准,返 回,1PC微机键盘的特点,（1）键盘由单片机、译码器和16行8列的键开关矩阵三大部分组成。（2）按键采用电容开关，即按键时的上下动作使电容量发生变化，从而实现开关接通或断开的目的。（3）它是一种由单片机扫描、编码的智能化键盘。（4）键盘通常通过设在主板上的键盘接口连到主机上，人们通过键盘输入的数据是在主机的BIOS程序的控制下，传送到主机的CPU中进行处理的。

5、,返 回,2PC键盘与PC机接口,返 回,3.键盘与主机之间的通信方式,（1）将串行接收键盘送来的接通扫描码和断开扫描码，转换成并行数据并暂存（2）收到一个完整的扫描码后，立即向主机发中断请求（3）主机中断响应后读取扫描码，并转换成相应的ASCII码存入键盘缓冲区（4）接收主机发来的命令，传送给键盘，并等候键盘的响应，自检时用以判断键盘的正确性,返 回,4PC机键盘接口标准,5芯接口（即俗称大口）PS/2接口（即俗称小口）USB接口,返 回,12.2 鼠标器及其接口,12.2.1 鼠标器的工作原理12.2.2 鼠标器的技术指标12.2.3 鼠标器接口,返 回,12.2.1 鼠标器的工作原理,1

6、机械式鼠标由鼠标底部的胶质小球带动X方向滚轴和Y方向滚轴，在滚轴的末端有译码轮，译码轮附有金属导电片与电刷直接接触。2光电式鼠标光电式鼠标是利用发光二极管（LED）发出来的光投射到鼠标板上，其反射光经过光学透镜聚焦投射到光敏管上。3光机式鼠标光机鼠标在机械鼠标的基础上，将磨损最厉害的接触式电刷和译码轮改进成为非接触式的LED对射光路元件。,返 回,12.2.2 鼠标器的技术指标,1分辨率分辨率是衡量鼠标器性能的最重要参数，一般以dpi（像素点/英寸）为单位。分辨率越高，必须移动鼠标器到目的地的距离越短。目前我们使用的产品的分辨率多为400dpi以上，甚至更高。高分辨率的鼠标通常用于制图和精确计

7、算机绘图等。2采样率 鼠标器的采样率可以认为是Windows操作系统确认鼠标器位置的速率。一般情况下，PS/2接口的鼠标器默认接口采样率为60次/s，采用USB接口的鼠标器采样率为120次/s。3扫描次数 扫描次数是光电鼠标器特有的指标，是指每秒钟鼠标器的光学接收器将接收到的光反射信号转换为电信号的次数。次数越多，鼠标器在高速移动的时候屏幕指针就越不会由于无法判别光反射信号而乱飘。,12.2.3 鼠标器接口,1串行接口2专用主板鼠标器端口（PS/2）3USB接口4.红外接口5无线接口,返 回,12.3 液晶显示器及其接口,12.3.1 液晶显示器的工作原理 12.3.2 液晶显示器的性能指标

8、12.3.3 液晶显示器的驱动方式 12.3.4 液晶显示器接口,返 回,12.3.1 CRT显示器的工作原理,返 回,12.3.2 液晶显示器的性能指标,1.分辨率2.可视角度3.响应时间4.亮度5.对比度,12.3.3 液晶显示器的驱动方式,静态驱动法是指在像素前后电极上施加驱动电压时呈显示状态，不施加驱动电压时呈非显示状态的一种直接驱动方法。静态驱动多用于段式驱动，即段电极和背电极做成段数码形式。背电极连在一起作为公共电极引线，段电极每段都需加驱动信号，所以每段要有一根引线，如果段数多，引线也多。动态驱动也称时间分割驱动或多路驱动。是在液晶显示器件上把水平一组显示像素的背电极连在一起引出

9、，称为行电极，又称为公共极，而把纵向一组显示像素的段电极连在一起，称为列电极。每个液晶显示像素都由其所在的行与列的位置唯一确定。在驱动方式上采用了循环地给每行电极施加选通脉冲，同时所有列电极给出该行像素的选通或非选通的驱动脉冲，从而实现某行所有显示像素的驱动。,12.3.4 液晶显示器接口,1.D-Sub接口D-Sub接口，也称为VGA接口，接口为D字型，共15针分3排，每排5针，用于传送模拟信号。D-Sub有着成熟的制造工艺、广泛的使用范围，它是模拟信号传输中最常见的一种接口。2.DVI数字输入接口DVI（digital visual interface，数字视频接口）该标准不仅对接口的物理

10、方式、电气指标、编码方式、时钟方式、数据格式以及传输方式等进行了严格的定义，以保证计算机生成图像的完整再现，而且还增加了一个插拔检测信号，从而真正实现了“即插即用”。3.HDMI数字输入接口HDMI（high definition multimedia interface，高清晰度多媒体接口）。HDMI所传输的视频信号和8声道音频信号都是未经压缩的，而且无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。此外，HDMI的设备具有“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动选择最合适的视频/音频格式。4.DisplayPort接口 高带宽。最大程度整合周边设备。支持内部和

11、外部接口。内容保护技术更可靠。可简化相关产品的设计，节省大量的费用和空间。具备高度的可扩展特性，可以在今后不断加入更多新内容。,返 回,12.4 打印机及其接口,12.4.1 打印机工作原理 12.4.2 打印机接口,返 回,12.4.1 打印机工作原理,1针式打印机2喷墨打印机3激光打印机,返 回,1.针式打印机,针式打印机是以行列点阵的形式来打印字符或图形的，所以也叫点阵式打印机,返 回,2喷墨打印机,（1）连续式喷墨打印机连续式喷墨打印机只有一个喷嘴，利用墨水泵对墨水加以固定压力，使之连续不断地喷射。（2）随机式喷墨打印机 墨滴只在需要打印时才喷出，因此，不需要墨水回收装置。,返 回,3

12、激光打印机,返 回,12.4.2 打印机接口,1并行打印机接口标准（1）信号线的定义（2）数据传送时序2并行接口逻辑及编程应用,返 回,（1）信号线的定义,返 回,（2）数据传送时序,返 回,2并行接口逻辑及编程应用,例12-2,设3个端口的地址分别为数据口378H，状态口379H，控制口37AH。试对3个端口编程，实现将AL的字符送打印机输出。MOV DX，0378H OUT DX，AL；将打印字符送数据口 INC DXWAIT：IN AL，DX；读状态 TEST AL，80H；检测BUSY位 JNZ N-OUT；不忙则输出选通 JMP WAIT；忙则等待N-OUT：MOV AL，0DH I

13、NC DX OUT DX，AL MOV AL，0CH OUT DX，AL；在控制口写入，使选通有效,返 回,12.5 网络接入设备,12.5.1一般局域网适配器网卡12.5.2一般广域网适配器调制解调器,12.5.1一般局域网适配器网卡,1网卡概述2网卡工作原理及组成（1）网卡组成（2）工作原理3网卡的分类4网卡的有关参数,1网卡概述,作为网络硬件来说，网卡是最基本、应用最广泛的一种网络设备。网卡是网络接口卡（network interface card）的简称，它的标准是由IEEE来定义的。网卡是物理上连接计算机与网络的硬件，是计算机与局域网通信介质间的直接接口。在局域网中，微机只有通过网卡

14、才能与网络连接和通信，网卡是局域网中最基本的部件之一。网卡通常插在微机主板的扩展槽中或集成到主板上，通过它尾部的接口与网络线缆相连。每种网卡的设计都是针对一种特定的网络，例如以太网、令牌环网、FDDI网、ARCNENT网等等。,2网卡工作原理及组成,（1）网卡组成（2）工作原理网卡的主要工作原理是将计算机的数据封装为帧，并通过网线或电磁波将数据发送到网络上。,3网卡的分类,按总线接口类型分ISA网卡、PCI网卡、服务器上的PCI-X网卡、笔记本电脑上的PCMCIA网卡及USB接口网卡。按网络带宽（传输速度）分10Mb/s网卡、100Mb/s 网卡、10/100Mb/s自适应网卡、1000Mb/

15、s网卡4种，10000Mb/s的网卡也已面世。按网络接口类型分太网的RJ-45接口、细同轴电缆的BNC接口和粗同轴电AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。,4网卡的有关参数,MAC地址MAC地址，又称物理地址，每块网卡都有一个全球唯一的网络节点地址。IRQ中断号IRQ 为 Interrupt Request的缩写，中文可译为中断请求。中断请求是每一个计算机外设和CPU通信的基本参数。I/O端口在PC系列机中，I/O端口共有64KB，系统资源常用的是0000H03FFH，网卡一般分配范围是0200H03FFH。在Windows操作系统中，I/O端口的分配也是由系统自动设置的。,12.5.2一般

16、广域网适配器调制解调器,1调制解调器概述2调制解调器的基本结构3调制解调器分类4几种常用的广域网接入调制解调器,1调制解调器概述,调制解调器（Modem）是调制器（modulator）和解调器（demodulator）的总称，是将微机接入广域网，实现网上两台微机之间通过具有有限带宽的模拟信道进行远距离通信的适配设备。计算机内的信号是由“0”、“1”字符串组成的数字信号，而电话线中只能传输模拟信号。要通过电话线实现微机间的数据传输就必须要进行信号的转换，因此在进行网络通信时，应在发送端通过调制将数字信号转换为模拟信号，而在接收端通过解调再将模拟信号转换为数字信号。,2调制解调器的基本结构,3调制

17、解调器分类,内置式调制解调器直接做在计算机主板上或以插卡的形式插在系统扩展槽中，其体积较小、安装在机箱内部，直接插在扩展槽上，不需要额外的电源和电缆，节省空间和成本。内置式Modem一般提供有4种接口：一是Line口，用于接电话线；二是Phone口，用于接电话机；三是MIC口，用于接话筒；四是SPK口，用作声音出口。外置式调制解调器一般放置于机箱外，通过RS-232C串口或USB接口与主机连接。这种调制解调器即插即用，还设有状态指示灯，便于监视调制解调器的工作状态。PCMCIA卡式调制解调器主要用于笔记本电脑，体积小、省电，插于标准的PCMCIA插槽，与移动电话相互配合可以实现移动办公。机架式

18、调制解调器实际上是一组调制解调器。它们集中于一个箱体或外壳里，共用一个电源。它广泛应用于Internet/Intranet、电信局、校园网、金融机构等的网络管理中心机房。,4几种常用的广域网接入调制解调器,普通拨号调制解调器普通拨号调制解调器是一种窄带接入设备接口，其调制方式可分为幅移键控（amplitude-shift keying，ASK）、频移键控（frequency-shift keying，FSK）、相移键控（phase-shift keying，PSK）三类。ADSL调制解调器ADSL（asymmetric digital subscriber line，非对称数字用户线路），是一

19、种非对称的传输技术，以普通电话线作为传输介质，通过不同的调制方法实现高速数据传输，可在一对双绞线上提供上行1Mb/s、下行8Mb/s的速度，传输距离达35km。ADSL为用户提供诸如高速Internet接入、视频点播（VOD）、可视电话等多种业务。ASDL技术具有以下优点。上行和下行带宽不等，接入速度快。线路使用效率高。不同ADSL用户之间不会发生带宽的共享，可获得很好的通信效果。安装便捷，成本低廉。,12.6 其他人机交互设备,12.6.1 扫描仪12.6.2 触摸屏12.6.3 数码相机12.6.4 语音交互系统,返 回,12.6.1 扫描仪,1扫描仪概述扫描仪在工作时会发出强光照射在稿件

20、上，没有被吸收的光线将被反射到光学感应器上。光学感应器接收到这些信号后，再将这些资料传送到数模转换器，数模转换器再将其转换成计算机能够读取的信号，然后通过驱动程序转换成显示器上能看到的正确图像。2扫描仪工作原理,返 回,12.6.2 触摸屏,1触摸屏概述触摸屏是目前较为成熟的一种触摸式输入设备，相较于其它输入设备，触摸屏更为直观、方便，可以说，它是一种“面向对象”的人机交互设备，用户只需在显示屏上对一个个“对象”进行操作即可控制计算机的运行，计算机的输入与输出有机地结合在一起。2.触摸屏的技术特性（1）透明性（2）绝对坐标系统（3）检测与定位3触摸屏的工作原理（1）红外线触摸屏（2）电阻式触摸

21、屏（3）电容式触摸屏（4）声表面波式触摸屏,返 回,12.6.3 数码相机,1数码相机的原理数码相机使用电荷耦合器件（CCD）作为感光元件。它是一种半导体芯片装置，由排列成固定阵列的光电管组成，能够把光学影像转化为数字信号。2数码相机的输出数码相机有两种输出方式，一种是通过视频线在电视上进行幻灯播放，当然只能观看而已。另一种是不通过计算机直接打印，不过这有一个兼容问题，往往只有同一品牌的数码相机和打印机才能直接连接进行打印。3数码相机的特点（1）分辨率较低（2）拍照有延迟（3）存储介质多样（4）照片可直接送到计算机处理,返 回,12.6.4 语音交互系统,当前的语音识别系统只有在大量训练的基础上，才能识别用户的语音。不同的语音识别需要经过特定而长期的训练，如今只能达到有限思维、特定词汇量、特殊群体的特定语音识别。语音听写技术对计算资源和存储资源的要求较高。这个领域国内外已出现一些商业化的产品，如IBM公司的Via Voice和DRAGON公司的Naturally Speaking等。未来的语音交互技术将在嵌入式系统、无线互联网、海量文档搜索等领域广泛应用，对信息产业将会产生深远影响。,