微機原理-第10章人機交互設(shè)備接口ppt課件

1、1第八章第八章 人機交互設(shè)備接口人機交互設(shè)備接口8.1 8.1 鍵盤及其接口鍵盤及其接口教學(xué)重點教學(xué)重點人機交互設(shè)備的接口特性人機交互設(shè)備的接口特性顯示適配器的任務(wù)原理顯示適配器的任務(wù)原理2第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口8.1 8.1 鍵盤及其接口鍵盤及其接口 鍵盤是微機系統(tǒng)中最根本的輸入設(shè)備。由陳鍵盤是微機系統(tǒng)中最根本的輸入設(shè)備。由陳列成矩陣方式的按鍵開關(guān)陣列組成。列成矩陣方式的按鍵開關(guān)陣列組成。根據(jù)功能可把鍵盤分為兩種根本類型：根據(jù)功能可把鍵盤分為兩種根本類型：編碼鍵盤：能自動檢測按鍵，并以串編碼鍵盤：能自動檢測按鍵，并以串/ /并方式將對并方式將對 應(yīng)功能鍵碼應(yīng)功能鍵碼( (如如A

2、SCIIASCII碼碼) )送給送給CPUCPU。非編碼鍵盤：只提供鍵盤的行列矩陣值，按鍵的識非編碼鍵盤：只提供鍵盤的行列矩陣值，按鍵的識 別和鍵值確實定、輸入等均由主機軟件完成。別和鍵值確實定、輸入等均由主機軟件完成。3第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口非編碼鍵盤的接口功能非編碼鍵盤的接口功能_1_11 1、非編碼鍵盤的接口功能、非編碼鍵盤的接口功能 目前微機系統(tǒng)通常采用非編碼鍵盤。下面以目前微機系統(tǒng)通常采用非編碼鍵盤。下面以由機械由機械 式有觸點按鍵組成的非編碼鍵盤為例闡明。式有觸點按鍵組成的非編碼鍵盤為例闡明。鍵盤接口的根本功能鍵盤接口的根本功能: :去抖動去抖動防串鍵防串鍵被按鍵的識

3、別和鍵碼的產(chǎn)生被按鍵的識別和鍵碼的產(chǎn)生下一節(jié)4去抖動去抖動 每個按鍵在按下和松開時，都會有每個按鍵在按下和松開時，都會有520ms的抖動的抖動過程，識別時應(yīng)避開這段不穩(wěn)定時間。過程，識別時應(yīng)避開這段不穩(wěn)定時間。去抖動方法：去抖動方法：u軟件延時法：發(fā)現(xiàn)有鍵按下軟件延時法：發(fā)現(xiàn)有鍵按下/ /釋放時，延遲一段時釋放時，延遲一段時u 間再檢驗。間再檢驗。u 適宜鍵數(shù)目較多的場所。適宜鍵數(shù)目較多的場所。u硬件消抖法：在鍵開關(guān)和微機接口間加消抖動電路硬件消抖法：在鍵開關(guān)和微機接口間加消抖動電路u ( (雙、單穩(wěn)態(tài)電路，雙、單穩(wěn)態(tài)電路，RCRC濾波器等濾波器等) )。u 適宜鍵數(shù)目較少采用。適宜鍵數(shù)目較少

4、采用。第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口非編碼鍵盤的接口功能非編碼鍵盤的接口功能_2_2前往前往5防串鍵防串鍵 串鍵是指多個鍵同時按下串鍵是指多個鍵同時按下(重鍵重鍵)或前面鍵未釋放或前面鍵未釋放又按又按下新的鍵下新的鍵(連擊連擊)時產(chǎn)生的問題。時產(chǎn)生的問題。處理串鍵普通有三種方法：處理串鍵普通有三種方法：第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口非編碼鍵盤的接口功能非編碼鍵盤的接口功能_3_3前往前往多個鍵同時按下時，暫不讀鍵碼，只認(rèn)最多個鍵同時按下時，暫不讀鍵碼，只認(rèn)最后釋放的鍵為正確按鍵，并讀其鍵碼。后釋放的鍵為正確按鍵，并讀其鍵碼。當(dāng)一個鍵被按下時，只讀最先按下鍵的鍵當(dāng)一個鍵被按下時，只讀

5、最先按下鍵的鍵碼，忽略其它。此法實現(xiàn)簡單，常用。碼，忽略其它。此法實現(xiàn)簡單，常用。循環(huán)掃描各個鍵，將一個或多個同時按下循環(huán)掃描各個鍵，將一個或多個同時按下的鍵順序檢測并讀取對應(yīng)的鍵碼。的鍵順序檢測并讀取對應(yīng)的鍵碼。PCPC系列機鍵盤采用此法，構(gòu)成組合鍵系列機鍵盤采用此法，構(gòu)成組合鍵N N鍵串行鍵串行循環(huán)法循環(huán)法N N鍵連鎖鍵連鎖雙鍵鎖定雙鍵鎖定6被按鍵的識別和鍵碼的產(chǎn)生被按鍵的識別和鍵碼的產(chǎn)生 這是鍵盤接口要處理的主要問題，通常采用硬這是鍵盤接口要處理的主要問題，通常采用硬件、軟件結(jié)合的方法處理。件、軟件結(jié)合的方法處理。識別按鍵的常用方法：識別按鍵的常用方法：第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接

6、口非編碼鍵盤的接口功能非編碼鍵盤的接口功能_4_4前往前往由程序逐行由程序逐行( (列列) )對鍵盤進展掃描，經(jīng)對鍵盤進展掃描，經(jīng)過檢測列過檢測列( (行行) )形狀來確定閉合鍵。形狀來確定閉合鍵。此法需輸入、輸出端口各一個此法需輸入、輸出端口各一個經(jīng)過行、列交替分兩次掃描與檢測來經(jīng)過行、列交替分兩次掃描與檢測來識別閉合鍵。識別閉合鍵。此法需兩個可編程雙向此法需兩個可編程雙向I/OI/O端口端口行行/列掃描法列掃描法線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法7行行掃掃描描式式鍵鍵盤盤接接口口實實例例6 6根行線根行線輸出線輸出線5 5根列線根列線輸入線輸入線 利用寫入端口利用寫入端口8CH8CH的行值和從端口的行值和從

7、端口90H90H讀回的列值，讀回的列值，可確定被按鍵的行列座標(biāo)編碼，經(jīng)過查表可得到反映可確定被按鍵的行列座標(biāo)編碼，經(jīng)過查表可得到反映鍵功能的鍵值。鍵功能的鍵值。第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口行行/ /列掃描式鍵盤接口方法列掃描式鍵盤接口方法_1_12 2、行、行/ /列掃描式鍵盤接口方法廣泛運用列掃描式鍵盤接口方法廣泛運用 依次寫依次寫01H 01H (02H/04H/08H/10H(02H/04H/08H/10H/20H)/20H)至端口至端口8CH8CH，對應(yīng)的行線對應(yīng)的行線LiLi為為0 0，其他各行為其他各行為1 1。 讀端口讀端口90H90H，假設(shè)各列形狀為假設(shè)各列形狀為全全1

8、 1，無鍵按下，無鍵按下，前往上一步；假前往上一步；假設(shè)某行各列形狀設(shè)某行各列形狀有有0 0，有鍵按下，有鍵按下，不再往下掃描，不再往下掃描，進入下一步。進入下一步。初始形狀：初始形狀：5 5根列根列線線R0R0R4R4在沒有鍵在沒有鍵被按下時，均處被按下時，均處 于固定于固定“1“1形狀。形狀。8第十章第十章鍵盤及其接口鍵盤及其接口行行/ /列掃描式鍵盤接口方法列掃描式鍵盤接口方法_2_2 在上圖接口電路的根底上，可經(jīng)過編程完成對鍵盤的掃描、按鍵在上圖接口電路的根底上，可經(jīng)過編程完成對鍵盤的掃描、按鍵的識別、鍵碼產(chǎn)生以及實現(xiàn)相應(yīng)的功能。以下圖為該流程圖：的識別、鍵碼產(chǎn)生以及實現(xiàn)相應(yīng)的功能。以

9、下圖為該流程圖：輸出掃描碼：置全部行線為輸出掃描碼：置全部行線為0 0置規(guī)定行線為置規(guī)定行線為0 0、其它行線為、其它行線為1 1延時延時20ms20ms，去抖動，去抖動對應(yīng)行線、列線構(gòu)成鍵編碼對應(yīng)行線、列線構(gòu)成鍵編碼前往顯示程序前往顯示程序有列線為有列線為0 0？有列線為有列線為0 0？行檢查完？行檢查完？行數(shù)加行數(shù)加1 1輸入列線形狀輸入列線形狀行線行線1 1轉(zhuǎn)下頁轉(zhuǎn)下頁鍵的掃描、識別、鍵的掃描、識別、處置程序流程圖處置程序流程圖確定有無鍵按下確定有無鍵按下識別何鍵按下識別何鍵按下Y YY YY YN NN NN N9第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口行行/ /列掃描式鍵盤接口方法列掃描

10、式鍵盤接口方法_3_3鍵的掃描、識別、鍵的掃描、識別、處置程序流程圖處置程序流程圖( (續(xù)續(xù)) )根據(jù)鍵編碼查表鍵序號根據(jù)鍵編碼查表鍵序號( (鍵值鍵值) )延時延時20ms20ms，去抖動，去抖動鍵釋放了嗎？鍵釋放了嗎？根據(jù)鍵值斷定鍵種類根據(jù)鍵值斷定鍵種類數(shù)字鍵處置數(shù)字鍵處置( (如存入如存入顯示緩沖區(qū)以顯示顯示緩沖區(qū)以顯示) )命令鍵處置命令鍵處置接上頁接上頁Y YN N鍵處置鍵處置( (找出鍵值，找出鍵值，完成鍵功能完成鍵功能) )10第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法 也稱反轉(zhuǎn)法，其根本思緒是：也稱反轉(zhuǎn)法，其根本思緒是：第一步：向行線輸出全第一步：向行

11、線輸出全0，讀入列線的值并判，讀入列線的值并判別，別， 為為0的列線對應(yīng)被按鍵所在的列；的列線對應(yīng)被按鍵所在的列；經(jīng)過以上兩步，可獲得被按鍵的行列值。經(jīng)過以上兩步，可獲得被按鍵的行列值。留意：此法行和列各需一個雙向留意：此法行和列各需一個雙向I/OI/O端口。端口。第二步：以第一步讀入的列值向列線輸出，同時讀第二步：以第一步讀入的列值向列線輸出，同時讀 回行線的值并判別，為回行線的值并判別，為0 0的行線必是被按的行線必是被按 鍵所在的行。鍵所在的行。11第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口PCPC系列機鍵盤及接口系列機鍵盤及接口_1_13 3、PCPC系列機鍵盤及接口系列機鍵盤及接口 常用鍵

12、盤：常用鍵盤：8383鍵、鍵、101101鍵、鍵、104104鍵等鍵等 高檔微機多采用高檔微機多采用104104鍵電容式無觸點開關(guān)鍵鍵電容式無觸點開關(guān)鍵盤。盤。16168 8鍵開關(guān)鍵開關(guān)矩陣矩陣譯譯碼碼器器IntelIntel80488048串串行行接接口口IntelIntel80428042CPUCPU鍵盤鍵盤緩緩沖沖區(qū)區(qū)鍵鍵 盤盤主機板主機板6 6芯電纜：主機提供芯電纜：主機提供+5V+5V、地、地線；鍵盤運用數(shù)據(jù)線和時鐘線；鍵盤運用數(shù)據(jù)線和時鐘線向主機發(fā)送掃描碼，采用線向主機發(fā)送掃描碼，采用串行半雙工方式；主機也用串行半雙工方式；主機也用這兩根線向鍵盤發(fā)控制信號這兩根線向鍵盤發(fā)控制信號p

13、PCPC機鍵盤：機鍵盤：80488048單片機是單片機是中心，擔(dān)任采用行中心，擔(dān)任采用行/ /列掃描列掃描法對鍵盤矩陣進展掃描、去法對鍵盤矩陣進展掃描、去抖動、產(chǎn)生鍵盤掃描碼和向抖動、產(chǎn)生鍵盤掃描碼和向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。主機發(fā)送數(shù)據(jù)。3 34 46 61 12 25 5PS/2PS/2鍵盤接口引腳鍵盤接口引腳1:1:數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)；2:2:保管；保管；3:3:地；地；4:+5V; 5:4:+5V; 5:時鐘；時鐘；6:6:保管保管數(shù)據(jù)、時鐘線兩端為數(shù)據(jù)、時鐘線兩端為OCOC門門時鐘線：通訊協(xié)調(diào)功能時鐘線：通訊協(xié)調(diào)功能12第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口PCPC系列機鍵盤及接口系列機鍵盤及接口_2_

14、2pPCPC系列機的鍵盤接口系列機的鍵盤接口p 通常采用單片機通常采用單片機( (如如Intel8042)Intel8042)作為控制作為控制中心。中心。主要完成以下任務(wù)：主要完成以下任務(wù)： 接納來自鍵盤的按鍵掃描碼接納來自鍵盤的按鍵掃描碼 對按鍵掃描碼進展奇偶校驗對按鍵掃描碼進展奇偶校驗 控制和檢測傳送數(shù)據(jù)的時間控制和檢測傳送數(shù)據(jù)的時間 對接納的數(shù)據(jù)進展串對接納的數(shù)據(jù)進展串并轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換按鍵掃描碼轉(zhuǎn)換按鍵掃描碼( (鍵值鍵值) )為系統(tǒng)掃描碼為系統(tǒng)掃描碼 接納并執(zhí)行系統(tǒng)命令接納并執(zhí)行系統(tǒng)命令 向系統(tǒng)發(fā)鍵盤中斷向系統(tǒng)發(fā)鍵盤中斷( (懇求主機處置鍵盤代碼懇求主機處置鍵盤代碼) )13第八章第

15、八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口PCPC系列機鍵盤及接口系列機鍵盤及接口_3_3p鍵盤與主機間的通訊鍵盤與主機間的通訊p 無通訊時，時鐘線和數(shù)據(jù)線均處于高電平形無通訊時，時鐘線和數(shù)據(jù)線均處于高電平形狀。狀。p有鍵按下或鍵盤要向主機回送命令時，鍵盤要有鍵按下或鍵盤要向主機回送命令時，鍵盤要發(fā)送。發(fā)送。主機向鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)時，也要先檢測時鐘線形狀。主機向鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)時，也要先檢測時鐘線形狀。 來自鍵盤的數(shù)據(jù)完好時，就等待接納終了；來自鍵盤的數(shù)據(jù)完好時，就等待接納終了； 假設(shè)數(shù)據(jù)不完好時，那么強迫將時鐘線置為低假設(shè)數(shù)據(jù)不完好時，那么強迫將時鐘線置為低電平電平(60ms)(60ms)。發(fā)送中，鍵盤要不斷發(fā)送

16、中，鍵盤要不斷( (每隔每隔60ms)60ms)測試時鐘線形狀。測試時鐘線形狀。 時鐘線長時間為低時，鍵盤立刻停頓發(fā)送。時鐘線長時間為低時，鍵盤立刻停頓發(fā)送。發(fā)送前，首先檢查時鐘線和數(shù)據(jù)線。發(fā)送前，首先檢查時鐘線和數(shù)據(jù)線。 時鐘線低：線路制止傳輸；時鐘線低：線路制止傳輸； 時鐘線高、數(shù)據(jù)線低：主機懇求發(fā)送，鍵盤預(yù)時鐘線高、數(shù)據(jù)線低：主機懇求發(fā)送，鍵盤預(yù)備接納；備接納； 時鐘線高、數(shù)據(jù)線高：鍵盤可向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。時鐘線高、數(shù)據(jù)線高：鍵盤可向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。14第八章第八章鍵盤及其接口鍵盤及其接口PCPC系列機鍵盤及接口系列機鍵盤及接口_4_4主機鍵盤接口處置鍵盤數(shù)據(jù)主機鍵盤接口處置鍵盤數(shù)據(jù) 當(dāng)主機

17、鍵盤接口將正確數(shù)據(jù)送入輸出緩沖當(dāng)主機鍵盤接口將正確數(shù)據(jù)送入輸出緩沖器后，器后， 產(chǎn)生硬件中斷懇求產(chǎn)生硬件中斷懇求IRQ1，系統(tǒng)調(diào)用，系統(tǒng)調(diào)用INT 9H 軟中斷軟中斷 效力程序進展鍵盤代碼處置。效力程序進展鍵盤代碼處置。INT 9H INT 9H 功能功能 ( (鍵盤數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)鍵盤數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)) ) 讀取來自鍵盤的系統(tǒng)掃描碼或命令；讀取來自鍵盤的系統(tǒng)掃描碼或命令； 處置命令代碼；處置命令代碼； 將掃描碼轉(zhuǎn)換為雙字節(jié)的將掃描碼轉(zhuǎn)換為雙字節(jié)的ASCIIASCII碼碼( (系統(tǒng)掃描碼系統(tǒng)掃描碼 ASCIIASCII碼碼) )或擴展碼或擴展碼( (全全0 0字節(jié)字節(jié)ASCIIASCII碼碼) )

18、，存，存入入BIOSBIOS數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)區(qū)的3232字節(jié)鍵盤緩沖區(qū)。字節(jié)鍵盤緩沖區(qū)。留意：系統(tǒng)從鍵盤緩沖區(qū)取鍵碼數(shù)據(jù)，普通用留意：系統(tǒng)從鍵盤緩沖區(qū)取鍵碼數(shù)據(jù)，普通用 BIOS INT 16H BIOS INT 16H 或或 DOS INT 21H DOS INT 21H 完成。完成。15第八章第八章顯示器及其接口顯示器及其接口10.2 10.2 顯示器及其接口顯示器及其接口 顯示器：計算機最根本的輸出設(shè)備顯示器：計算機最根本的輸出設(shè)備 顯示字符、數(shù)據(jù)、圖形、圖像顯示字符、數(shù)據(jù)、圖形、圖像等等 最直接的人機交互窗口最直接的人機交互窗口顯示器的主要種類：顯示器的主要種類： LED (Light E

19、mitting Diode) LED (Light Emitting Diode)發(fā)光二極管顯示發(fā)光二極管顯示器：器： 主要用于顯示數(shù)字、字符，簡單，價錢廉價。主要用于顯示數(shù)字、字符，簡單，價錢廉價。 CRT (Cathode Ray Tube) CRT (Cathode Ray Tube) 陰極射線管顯示器：陰極射線管顯示器： 主要用于顯示文字、圖形、圖像等，亮度高，主要用于顯示文字、圖形、圖像等，亮度高，顏色逼顏色逼 真，價錢適中。真，價錢適中。 LCD (Liquid Crystal Display) LCD (Liquid Crystal Display) 液晶顯示器：液晶顯示器： 主

20、要用于顯示文字、圖形、圖像等，顏色逼主要用于顯示文字、圖形、圖像等，顏色逼真，體積真，體積 小，功耗低，價錢略高。小，功耗低，價錢略高。16第八章第八章顯示器及其接口顯示器及其接口LEDLED顯示器及接口顯示器及接口_1_11 1、LEDLED顯示器及接口顯示器及接口( (以以8 8段段LEDLED顯示器為例顯示器為例) )aabbccdd3effgg1 2edp4dp5769810+5V/+5V/地地+5V/+5V/地地構(gòu)造和引腳圖構(gòu)造和引腳圖舉例：舉例：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 段碼段碼 db g f e d c b a

21、 db g f e d c b a共陰：共陰： 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH共陽：共陽： 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 1 0 1 1 0 0 0 0 B0Hbaceddpfg+5V+5VR R8 8共陽極接法共陽極接法低低電電平平有有效效baceddpfgR R8 8共陰極接法共陰極接法高高電電平平有有效效17第八章第八章顯示器及其接口顯示器及其接口LEDLED顯示器及接口顯示器及接口_2_2一位一位LEDLED顯示器接口顯示器接口 要顯示某字符，只需用要顯示某字符，只需用OUTOUT指令將該字符對應(yīng)的指令將該字符對應(yīng)的段碼送到輸出端口段碼送到輸出端口( (設(shè)為設(shè)為40H)40H)即