第13章人機(jī)接口技術(shù)

1、第第13章章 人機(jī)接口技術(shù)人機(jī)接口技術(shù) 13.1 鍵盤原理及其接口技術(shù)鍵盤原理及其接口技術(shù) 13.2 CRT顯示器原理及接口技術(shù)顯示器原理及接口技術(shù) 13.3 LED顯示器原理及接口技術(shù)顯示器原理及接口技術(shù) 13.4 LCD顯示原理及接口技術(shù)顯示原理及接口技術(shù) 13.5 打印機(jī)及其接口技術(shù)打印機(jī)及其接口技術(shù) 13.6 其它交互式人機(jī)接口及有關(guān)設(shè)備其它交互式人機(jī)接口及有關(guān)設(shè)備 主要介紹外圍設(shè)備的分類外圍設(shè)備的分類 外圍設(shè)備外圍設(shè)備其他設(shè)備其他設(shè)備通訊設(shè)備通訊設(shè)備外存設(shè)備外存設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備集線器、路由器等集線器、路由器等調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器終端終端光盤存儲器光盤存儲器硬盤存儲

2、器硬盤存儲器軟盤存儲器軟盤存儲器繪圖儀繪圖儀打印機(jī)打印機(jī)顯示器顯示器聲音、圖形、圖像識別器聲音、圖形、圖像識別器OCROCR（光學(xué)字符識別）器光學(xué)字符識別）器掃描儀掃描儀數(shù)字化儀數(shù)字化儀觸摸屏觸摸屏條形碼、磁卡、條形碼、磁卡、ICIC卡閱讀器卡閱讀器光筆光筆鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器鍵盤鍵盤圖圖13.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外圍設(shè)備分類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)外圍設(shè)備分類 13.1 鍵盤原理及其接口技術(shù)鍵盤原理及其接口技術(shù) 13.1.1 鍵盤的分類鍵盤的分類1按制作工藝分按制作工藝分q 硬板鍵盤硬板鍵盤q 軟板鍵盤軟板鍵盤2按工作原理分按工作原理分q 編碼鍵盤編碼鍵盤q 非編碼鍵盤非編碼鍵盤q線性鍵盤線性鍵盤q矩陣鍵盤矩陣鍵盤 1

3、3.1.2 鍵盤的工作原理鍵盤的工作原理 1線性鍵盤線性鍵盤n每個按鍵對應(yīng)I/O端口的一位，沒有按鍵閉合時，各位均處于高電位；當(dāng)某鍵被按下時，對應(yīng)位與地接通，則為低電位，而其他仍為高電位。n 線性鍵盤軟、硬件簡單，但只適用于按鍵不多的情況。b2b1b0I/O接口圖圖13.2 線性鍵盤原理圖線性鍵盤原理圖 以非編碼鍵盤為例以非編碼鍵盤為例2矩陣鍵盤矩陣鍵盤 n當(dāng)較多的按鍵需要識別時，常將按鍵設(shè)計(jì)成陣列形式。n把若干個按鍵排列成矩陣形式，每一行和每一列都各占用I/O端口的一位。n一個鍵盤陣列可以有N行和M列，共有NM個按鍵，稱為N*M鍵盤陣列(或NM鍵盤矩陣)。n矩陣鍵盤按鍵的識別方法：n行掃描法

4、行掃描法 n行反轉(zhuǎn)法行反轉(zhuǎn)法 n矩陣鍵盤硬件連接矩陣鍵盤硬件連接 圖圖13.3 矩陣鍵盤原理圖矩陣鍵盤原理圖 (b)行反轉(zhuǎn)法原理(a)行掃描法原理a1a0a2a3b1b2b0I/O接口 行掃描法行掃描法識別按鍵的方法識別按鍵的方法: 行反轉(zhuǎn)法行反轉(zhuǎn)法n行掃描法行掃描法 n將鍵盤陣列的行線接到一個并行口上，將列線接到另一個并行口上。 設(shè)行線所接的并行口PA作為輸出口用，列線所接的并行口PB作為輸入口用。識別按鍵的方法: 從PA口的第1行起逐行輸出0，然后從PB口讀入列碼。如果讀入的數(shù)據(jù)為全1，則使PA口的下一行輸出0；如果讀入的數(shù)據(jù)不為全1，則說明PA口輸出0的行和PB口為0的列之交叉點(diǎn)的按鍵被

5、按下，即可確定按鍵的位置。因此，可用行號和列號的組合給每個按鍵編一個唯一的編碼。根據(jù)編碼的不同，可以識別是哪個鍵被按下。行反轉(zhuǎn)法識別按鍵的方法：行反轉(zhuǎn)法識別按鍵的方法：n行反轉(zhuǎn)法行反轉(zhuǎn)法 識別按鍵的方法: 首先使所有行線全輸出“0”，然后讀取列線狀態(tài)，并判斷。若列線全為“1”，則無鍵按下；若列線不全為“1”，則將剛讀回的列線狀態(tài)從列線輸出，并讀取行線狀態(tài)，那么，說明為“0”的列線與為“0”的行線相交處的鍵被按下。最后，CPU根據(jù)行列編碼所構(gòu)成的鍵值轉(zhuǎn)相應(yīng)功能程序執(zhí)行。 圖圖13.4 矩陣鍵盤的鍵盤掃描程序流程圖矩陣鍵盤的鍵盤掃描程序流程圖 (b) 行反轉(zhuǎn)法的鍵盤掃描流程圖(a) 行掃描法的鍵盤

6、掃描流程圖YYNNNY 計(jì)算鍵值轉(zhuǎn)相應(yīng)功能行碼循環(huán)左移是最后一行嗎？是全1嗎？讀取列碼輸出行碼 設(shè)置行碼最低位為0定義端口a為輸出 端口b為輸入輸出行碼為全0讀取列碼是全1嗎？輸出列碼,讀取行碼轉(zhuǎn)相應(yīng)功能 計(jì)算鍵值定義端口b為輸出端口a 為輸入定義端口a為輸出 端口b為輸入13.1.3 PC系列鍵盤系列鍵盤 PC系列鍵盤不是由硬件電路輸出按鍵所對應(yīng)的ASCII碼值，而是由掃描程序識別按鍵的位置，因此，屬于非編碼鍵盤。1. PC系列鍵盤工作原理系列鍵盤工作原理 （鍵盤方）鍵盤方） 8048單片機(jī)PC系列鍵盤組成: 譯碼器 16行8列的鍵開關(guān)陣列 鍵盤掃描 消抖8048的功能: 生成掃描碼 對掃描

7、碼進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換 將串行的鍵掃描碼掃描碼和時鐘時鐘送到主機(jī)1KROM64字節(jié)字節(jié)RAM8位定時器位定時器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器加上起始位、停止位加上起始位、停止位和校驗(yàn)位和校驗(yàn)位用于同步用于同步圖圖13.5 PC鍵盤硬件邏輯圖鍵盤硬件邏輯圖 PPPT18048PDBDBPXXEAINTVSSVDDVCC雙向數(shù)據(jù)(DATA)雙向時鐘(CLOCK)選通4/16譯碼器3/8譯碼器析測器168鍵盤陣列復(fù)位2. PC系列鍵盤接口系列鍵盤接口 (主機(jī)方接口) PC鍵盤接口是安裝在主板上，通過5芯插頭座與鍵盤相連智能接口：以單片機(jī)智能接口：以單片機(jī)8042為核心為核心 接收鍵盤來的鍵接收鍵盤來的鍵掃描碼掃描碼和和時鐘

8、時鐘 對掃描碼進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換對掃描碼進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換 完成校驗(yàn)完成校驗(yàn)8042的功能的功能: 轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)碼轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)碼 保存到緩沖區(qū)保存到緩沖區(qū) 產(chǎn)生中斷請求信號送產(chǎn)生中斷請求信號送8259A的的IRQ1 另外：負(fù)責(zé)將系統(tǒng)命令發(fā)給鍵盤另外：負(fù)責(zé)將系統(tǒng)命令發(fā)給鍵盤2KROM128字節(jié)字節(jié)RAM8位定時器位定時器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器去掉起始位、停止位去掉起始位、停止位CPU響應(yīng)中斷：執(zhí)行中斷服務(wù)程序，從緩沖區(qū)讀取掃描碼，響應(yīng)中斷：執(zhí)行中斷服務(wù)程序，從緩沖區(qū)讀取掃描碼， 識別按鍵，完成相應(yīng)功能。識別按鍵，完成相應(yīng)功能。鍵 盤 數(shù) 據(jù)鍵緩沖區(qū)8259INTRCPUVCCVDDVSSEARESETXTALTTEST

9、TESTSYNC8042鍵 掃 描 碼輸 出 緩沖 器 滿XTALTPPNCREM SEL跨 接 器 開 關(guān)顯 示 器 類 型 開 關(guān)鍵 盤 鎖 定 開 關(guān)系 統(tǒng) 復(fù) 位 選 通NCRCA20NCNCASCII碼IRQNCRAMPROAA鍵 盤 時 鐘13425RESETPCLKPCLKPPPPPPPPPPPA片 選SSDRWRCSIOWIOR圖圖13.6 PC鍵盤接口硬件邏輯圖鍵盤接口硬件邏輯圖 (主機(jī)方主機(jī)方)nIBM PC/XTIBM PC/XT主機(jī)鍵盤接口：主機(jī)鍵盤接口：以8255A為核心 （非智能接口） 工作過程工作過程: : 由由移位寄存器移位寄存器7474LS322LS322接收

10、掃描接收掃描碼碼去掉起始位和停止位去掉起始位和停止位由由74LS32274LS322轉(zhuǎn)換為并行轉(zhuǎn)換為并行掃描掃描碼碼完成校驗(yàn)完成校驗(yàn)通過通過D D觸發(fā)器向觸發(fā)器向CPUCPU申請中斷（中斷信號送申請中斷（中斷信號送8259A的的IRQ1） CPUCPU響應(yīng)中斷，并從響應(yīng)中斷，并從82558255A A的的A A端口讀入并行端口讀入并行掃描掃描碼碼3. PC系列鍵盤中斷系列鍵盤中斷 n在程序上,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過一個硬中斷09H和一個軟中斷16H與鍵盤發(fā)生聯(lián)系。9號中斷號中斷 ：由按鍵動作引發(fā)的硬件中斷（由按鍵動作引發(fā)的硬件中斷（ IRQ1） 對所有鍵給予定義對所有鍵給予定義 對對8 8個特殊鍵（個

11、特殊鍵（CtrlCtrl、AltAlt等）建立狀態(tài)標(biāo)志等）建立狀態(tài)標(biāo)志9號中斷功能：號中斷功能： 對其他鍵完成掃描碼轉(zhuǎn)換為對其他鍵完成掃描碼轉(zhuǎn)換為ASC碼或掃描碼或掃描 碼轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展碼碼轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展碼 將轉(zhuǎn)換后的編碼送將轉(zhuǎn)換后的編碼送BIOSBIOS中的鍵盤緩沖區(qū)中的鍵盤緩沖區(qū)16號中斷號中斷 ：是軟中斷：是軟中斷 檢測有無鍵輸入檢測有無鍵輸入 16號中斷功能：號中斷功能： 若有，則從緩沖區(qū)讀取鍵值若有，則從緩沖區(qū)讀取鍵值 0 0號：從鍵盤讀號：從鍵盤讀1 1個字符個字符三個子功能：三個子功能：1 1號：檢測輸入字符是否準(zhǔn)備好號：檢測輸入字符是否準(zhǔn)備好 2 2號：取當(dāng)前特殊鍵的狀態(tài)號：取當(dāng)前特殊

12、鍵的狀態(tài)nBIOS INT 16H INT 16H軟中斷是用于檢查是否有鍵輸入，并完成從鍵盤緩沖區(qū)取出鍵值的操作。16H軟中斷共有三個子功能。 功 能號 入 口 參 數(shù) 出 口 參 數(shù) 說 明 0 1 2 A H=0 A H=1 A H=2 A X存 放A SC 鍵 或 擴(kuò) 展 碼 鍵 符 ZF=2無 鍵 符 ZF=0有 鍵 符 ,存 于A X中A L=KB_FLA G(鍵 標(biāo) 志 ) 從 鍵 盤 讀 一 個 字 符 檢 測 輸 入 字 符 是 否 準(zhǔn) 備 好 取 當(dāng) 前 特 殊 鍵 的 狀 態(tài) 表表13.1 INT 16H功能表功能表 n鍵盤緩沖區(qū)的作用鍵盤緩沖區(qū)的作用 鍵盤緩沖區(qū)是由16個

13、字節(jié)組成的先進(jìn)先出循環(huán)隊(duì)列，其作用有兩個：n第一，可實(shí)現(xiàn)鍵盤實(shí)時輸入要求：用戶按鍵完全是隨機(jī)實(shí)時的，與主機(jī)運(yùn)行是異步的，開辟鍵盤緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)實(shí)時的鍵入的要求；n第二，滿足隨機(jī)應(yīng)用的要求：應(yīng)用程序需要時間不一定與按鍵同步。鍵盤緩沖區(qū)可事先存放應(yīng)用程序所需的全部鍵符。此外，鍵盤緩沖區(qū)滿足快速操作員的鍵入要求。 13.2 CRT顯示器原理及接口技術(shù)顯示器原理及接口技術(shù) 13.2.1 概述概述 nCRT（Cathode Ray Tube陰極射線管陰極射線管）顯示器是用來顯示字符、圖形和圖像的，稱為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備。nCRT顯示器與鍵盤（標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備）合稱計(jì)算機(jī)終端。是人機(jī)交互必不可少的外部設(shè)

14、備。nCRT顯示器也稱監(jiān)示器，其原理與電視機(jī)的工作原理大體相同，是由陰極射線管、視頻放大電路和同步控制電路組成的。n彩色顯示器的陰極射線管中通常由紅、綠、蘭三個電子槍產(chǎn)生紅、綠、蘭三個顏色的電子束，各種色彩均由這三基色迭加而成。 1.基本結(jié)構(gòu) nCRT顯示器由陰極射線管、視頻放大電路和同步掃描電路組成。如圖13.7所示。 聚焦極高壓極加速極柵極燈絲水平同步信號垂直同步信號電 源熒光屏電子束9針插頭高壓整流行掃描電路幀掃描電路加亮驅(qū)動驅(qū)動放大驅(qū)動放大驅(qū)動放大圖圖13.7 13.7 CRTCRT顯示器結(jié)構(gòu)框圖顯示器結(jié)構(gòu)框圖 13.2.3 顯示器接口控制顯示器接口控制 顯示器接口卡顯示器接口卡（顯卡

15、）（顯卡）通過插座和系統(tǒng)總線相通過插座和系統(tǒng)總線相連，同時在卡的背面又通過連，同時在卡的背面又通過9 9針針D D型插座與顯示器連型插座與顯示器連接?？刂瓶üδ芎軓?qiáng)，它包括接?？刂瓶üδ芎軓?qiáng)，它包括CRTCRT控制器（控制器（CRTCCRTC）、）、定時器、定時器、RAMRAM、ROMROM等一整套控制電路。等一整套控制電路。 在計(jì)算機(jī)加電自檢期間，系統(tǒng)完成了在計(jì)算機(jī)加電自檢期間，系統(tǒng)完成了CRTCCRTC的初的初始化、建立顯示方式、進(jìn)行相應(yīng)始化、建立顯示方式、進(jìn)行相應(yīng)VRAMVRAM自檢之后，自檢之后，CRTCRT接口在接口在CRTCRT控制器控制下，按照編程設(shè)置的工作控制器控制下，按照編程

16、設(shè)置的工作方式獨(dú)立控制顯示器工作，為顯示器提供所需的視方式獨(dú)立控制顯示器工作，為顯示器提供所需的視頻信號和同步信號。頻信號和同步信號。RA -RA 點(diǎn)陣行地址屬性信息ASCII碼字符屬性/奇圖形數(shù)據(jù)鎖存字符代碼/偶圖形數(shù)據(jù)鎖存ROM圖形移位寄存器字符發(fā)生器IBGR彩色電路編碼視頻信號合成器水平同步信號垂直同步信號合成視頻信號定時信號時序，控制電路狀態(tài)寄存器顏色寄存器模式寄存I/O地址譯碼 CRT控制器MC6845輸出鎖存輸入緩存顯示緩存器顯示地址鎖存器CPU地址鎖存器IORIOWA -A DBAB圖圖13.10 顯示器接口邏輯圖顯示器接口邏輯圖 系統(tǒng)對顯示器的控制是通過訪問顯示卡的系統(tǒng)對顯示器

17、的控制是通過訪問顯示卡的可尋址端口實(shí)現(xiàn)的?？蓪ぶ范丝趯?shí)現(xiàn)的。表表13.313.3顯示器可尋址端口顯示器可尋址端口 端口號端口號對應(yīng)寄存器對應(yīng)寄存器端口號端口號對應(yīng)寄存器對應(yīng)寄存器3D4MC6845地址索引寄存器地址索引寄存器3DA狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器3D5MC6845數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器3DB清除光筆鎖存器清除光筆鎖存器3D8方式選擇寄存器方式選擇寄存器3DC置位光筆鎖存器置位光筆鎖存器3D9顏色選擇寄存器顏色選擇寄存器n顯示控制卡主要邏輯部件及功能：顯示控制卡主要邏輯部件及功能：n數(shù)據(jù)輸入緩存器數(shù)據(jù)輸入緩存器/數(shù)據(jù)輸出鎖存器：數(shù)據(jù)輸出鎖存器：數(shù)據(jù)輸入緩存器用于接收CPU寫入的字符代碼或圖形數(shù)

18、據(jù)，然后存入VRAM中，供CRT控制器讀出并送屏幕顯示。數(shù)據(jù)輸出鎖存器用于讀取VRAM的內(nèi)容或顯示器的狀態(tài)。n地址鎖存器：地址鎖存器：CPU地址鎖存器用于接收CPU對VRAM的讀/寫訪問地址，顯示地址鎖存器用于接收來自CRTC訪問VRAM的地址。CRT顯示器各部件功能顯示器各部件功能n顯示緩存顯示緩存VRAM：用于存放字符代碼或圖形數(shù)據(jù)，供屏幕顯示。VRAM是雙端口，CRTC和CPU都可以訪問它。CRTC輸出地址信號和時序控制信號來讀取VRAM中的字符作為字符發(fā)生器的高位地址，字符點(diǎn)陣行地址作為低位地址，從字符發(fā)生器中讀取字符點(diǎn)陣圖像，從而完成顯示字符的任務(wù)。CPU只能往VRAM中寫，以完成修

19、改顯示內(nèi)容的工作。 n字符發(fā)生器字符發(fā)生器ROM：在字符顯示方式時，能依據(jù)VRAM輸出的字符/數(shù)字的ASC碼，從字符發(fā)生器中取出對應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù)用來顯示。CRT顯示器各部件功能顯示器各部件功能n數(shù)據(jù)鎖存器和移位寄存器：數(shù)據(jù)鎖存器和移位寄存器：數(shù)據(jù)鎖存器用于鎖存從VRAM中讀出的數(shù)據(jù)。在字符顯示方式，將字符顯示器的內(nèi)容送到字符發(fā)生器作為其高位地址；在圖形顯示方式，鎖存器中的數(shù)據(jù)直接送到圖形移位寄存器。n彩色編碼電路：彩色編碼電路：在字符顯示方式，彩色編碼電路接收字符點(diǎn)陣信息和字符屬性信息，共同形成R、G、B、I視頻信號；在圖形顯示方式，彩色編碼電路接收圖形移位寄存器信息，直接形成R、G、B、I視頻

20、信號，送至顯示器控制電子束的發(fā)射。 CRT顯示器各部件功能顯示器各部件功能CRT顯示器各部件功能顯示器各部件功能n視頻信號合成器：視頻信號合成器：由R、G、B、I視頻信號（彩色編碼電路的輸出）和同步信號（CRTC的輸出）經(jīng)視頻信號合成器，生成合成的視頻信號，直接輸出。n定時器：定時器：產(chǎn)生CRTC和VRAM所需的所有定時信號。nCRTC：顯示器控制接口的核心，主要功能是：提供時序控制信號，提供VRAM地址和屏幕顯示掃描地址。 13.3 LED顯示器原理及接口技術(shù)顯示器原理及接口技術(shù) 13.3.1 LED的工作原理的工作原理 常用的常用的LED器件：七段數(shù)碼管和器件：七段數(shù)碼管和“米米”字?jǐn)?shù)碼管

21、，如圖字?jǐn)?shù)碼管，如圖13.11所所示。示。 （b）米字LED外形圖（a）七段LED外形圖dpdpedcgfba10 9 8 7 6g f GNDa be dGNDc dp543211413121110123456789afijk15161718kbhcomdpclemglncbdhjcomgdfcomehmiadpdpnnccbbaa+5Vbagdpdpgb+5Va共陰極 共陽極 共陰極 共陽極（a）七段LED原理圖 圖（b）“米”字LED原理圖 圖圖13.12 典型典型LED器件原理圖器件原理圖n七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管n七段數(shù)碼管組成原理圖及其連接方式n共陽極共陽極LED：公共端應(yīng)接高電平（或

22、+5v）n共陰極共陰極LED：公共端應(yīng)接地n給數(shù)碼管的每個輸入端（a,b,c,h）提供適當(dāng)電平，使某幾段發(fā)光二極管亮，而另外幾段不亮，則可顯示出數(shù)字或字母。八個輸入端組成的二進(jìn)制編碼（簡稱段碼或段選碼段碼或段選碼）所對應(yīng)的顯示內(nèi)容見表13.4。LED顯示原理位碼（位選碼）：位碼（位選碼）：使某1位LED顯示信息，其他位不顯示 信息的二進(jìn)制編碼。段碼（段選碼）：段碼（段選碼）：使1位LED的一些段發(fā)亮，而另一些段 不發(fā)亮的二進(jìn)制編碼。表表13.4 七段七段LED字型碼字型碼 顯示 字符 共陰極 字型碼 共陽極 字型碼 顯示 字符 共陰極 字型碼 共陽極 字型碼 0 3FH C0H C 39H C

23、6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H F 31H CEH 7 07H F8H Y 6EH 91H 8 7FH 80H H 76H 89H 9 6FH 90H L 38H C7H A 77H 88H “滅” 00H FFH b 7CH 83H 13.3.2 LED數(shù)碼管在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用數(shù)碼管在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 (c) 微機(jī)系統(tǒng)中有多位LED 時的原理圖(a) LED在一般數(shù)字系統(tǒng)中的連接LEDBCD碼譯碼器驅(qū)

24、動器(b) LED在微機(jī)系統(tǒng)中的連接二進(jìn)制數(shù)LED驅(qū)動器地址線鎖存/驅(qū)動器數(shù)據(jù)線總線譯碼電路CPU圖圖13.13 LED在系統(tǒng)中的連接在系統(tǒng)中的連接 nLED的驅(qū)動：的驅(qū)動：總線上的TTL電平需要驅(qū)動才能接到LED上。 常用于LED的驅(qū)動器：7407/7406同向/反向驅(qū)動器，75452二輸入與非驅(qū)動器。鎖存器可用74LS273/373 、74LS244等集成電路。n系統(tǒng)中有多位系統(tǒng)中有多位LEDLED時位選碼的確定：時位選碼的確定：則每次只能使一位LED顯示信息，每位LED上有一選通端（公共端）。要想使哪位LED顯示信息，就應(yīng)給其公共端提供有效電平（共陽極為“1”，共陰極為“0”），而其它位

25、的公共端提供無效電平。n多位多位LEDLED動態(tài)顯示的實(shí)現(xiàn)：動態(tài)顯示的實(shí)現(xiàn)：在多位LED顯示中，既要使每一位的顯示信息有一個持續(xù)時間（可用循環(huán)延時程序?qū)崿F(xiàn)），又要保證一遍一遍地進(jìn)行循環(huán)顯示時不出現(xiàn)閃爍，在軟、硬件設(shè)計(jì)時就要考慮LED的位數(shù)不能太多，顯示的延時要適中。 n例13.1 某8088系統(tǒng)中，使用8位LED顯示時間，格式為時-分-秒，硬件連接如圖13.14所示，軟件流程圖見圖13.15。 AB鎖存/驅(qū)動器驅(qū)動器DBPC總線譯碼電路8088CPU系統(tǒng)圖圖13.14 關(guān) 顯 示位 碼 循 環(huán) 移 位 并 輸 出YN段 碼 表 指 針 加 18位 顯 示 完 了 嗎 ？延 時輸 出 段 選 碼

26、輸 出 位 選 碼 ， 選 第 0位取 段 碼 表 首 址圖圖13.15 軟件流程圖軟件流程圖 13.3.3 可編程鍵盤可編程鍵盤/顯示接口芯片顯示接口芯片82791. 8279的主要功能的主要功能 （1）可同時控制鍵盤與顯示器的工作；（2）掃描式鍵盤工作方式；（3）掃描式傳感器工作方式；（4）用選通方式送入輸入信號；（5）帶有8字符的鍵盤先入先出存儲器（FIFO）；（6）觸點(diǎn)回彈時兩鍵封鎖或N鍵巡回；（7）雙排8字或單個16字的數(shù)字顯示器；（8）可右入或左入的16字節(jié)顯示器RAM；（9）工作方式可由CPU編程；（10）可編程掃描定時、按鍵送入時自動申請中斷。 2. 8279的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)

27、構(gòu) A0IRQCNTL/STBSHIFTSL0-SL8RL0-RL8BDOUTA0-3、OUTB0-3CLKRESETD0-D7定時與控制磁盤回饋與控制88FIFO傳感器RAM定時與控制寄存器168顯示RAM顯示地址 寄存器FIFO傳感器RAM狀態(tài)寄存器I/O控制數(shù)據(jù)緩沖器回 饋掃描計(jì)數(shù)器顯示寄存器圖圖13.18 8279結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖 功能說明：n由于數(shù)據(jù)輸入和顯示乃是許多微處理機(jī)外設(shè)的一個不可分離部分。系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要一種能夠控制這些功能，而又不致于使CPU負(fù)載過重的接口。8279為8位微處理機(jī)提供這種功能。n8279有兩個部分，鍵盤部分和顯示器部分。 鍵盤部分鍵盤部分能夠與通常的打字機(jī)型

28、鍵盤或隨機(jī)乒乓開關(guān)，或其他開關(guān)相聯(lián)接。 顯示部分顯示部分驅(qū)動字母數(shù)字顯示或一排指示燈。從而減輕了CPU在掃描鍵盤和刷新顯示時的負(fù)擔(dān)。8279按設(shè)計(jì)可直接連到按設(shè)計(jì)可直接連到CPU總線，總線，CPU可通過編程可通過編程控制控制8279的所有操作方式。這些方式包括：的所有操作方式。這些方式包括：q輸出方式：輸出方式：8字符或16字符的多路切換式顯示器。該顯示器可被組合成兩組4位或一組8位形式(B0=D0, A3=D7)。右端輸入或左端輸入的顯示格式。q輸入方式：輸入方式：掃描鍵盤帶有編碼掃描線或譯碼掃描線。每按一下按鍵，就產(chǎn)生一個表示按鍵位置的6位編碼。存儲在FIFO中。掃描傳感器陣列帶有編碼掃描

29、線或譯碼掃描線。按鍵的狀態(tài)被存儲在可由CPU尋址的RAM中。選通輸入在控制線選通時，回送線上數(shù)據(jù)被傳送到FIFO中。nI/O控制和數(shù)據(jù)緩沖器：控制和數(shù)據(jù)緩沖器：傳送命令、狀態(tài)和數(shù)據(jù)信息。 雙向的三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器將內(nèi)部總線和外部總線DB07相連，用于傳送CPU和8279之間的命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)。 CPU寫入8279的命令 CPU寫入8279的顯示數(shù)據(jù) 傳送的信息： CPU讀出8279的狀態(tài) CPU讀出8279的鍵盤數(shù)據(jù)n控制邏輯：控制邏輯：控制各部件工作。 定時與控制寄存器用以寄存鍵盤及顯示器的工作方式，鎖存操作命令，通過譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，使8279的各個部件完成一定的控制功能。 定時控制電路

30、含有一些計(jì)數(shù)器，其中有一個可編程的5位計(jì)數(shù)器，對外部輸入時鐘信號進(jìn)行分頻，產(chǎn)生100kHz的內(nèi)部定時信號。外部時鐘輸入信號周期不小于500ns。n掃描計(jì)數(shù)器：掃描計(jì)數(shù)器：用于生成列掃描信號。 掃描計(jì)數(shù)器有兩種輸出方式。有外部譯碼方式：計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制方式計(jì)數(shù)。4位計(jì)數(shù)狀態(tài)從掃描線SL0SL3（列線）輸出，經(jīng)外部譯碼器譯經(jīng)外部譯碼器譯碼碼后輸出16中取1的掃描線；無外部譯碼方式：掃描計(jì)數(shù)器的低二位在8279內(nèi)部被譯碼后從SL0SL3 （列線）輸出，為鍵盤和顯示器直接提供了4中取1的掃描線。 當(dāng)采用譯碼輸出時，顯示只能顯示低四位字符。鍵輸入控制（鍵盤回饋與控制）：鍵輸入控制（鍵盤回饋與控制）：回送鍵

31、值。 8根引腳RL0RL7被接到鍵盤矩陣的行線，在逐列掃描時，當(dāng)某一鍵閉合，消抖電路延時等待10ms之后，再檢驗(yàn)該鍵是否閉合。若仍閉合，則該鍵的行、列地址和附加的移位、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)，送入8279內(nèi)部的鍵盤RAM存儲器。格式為： 控制（CNTL）和移位（SHIFT）的狀態(tài)由2個獨(dú)立的附加開關(guān)決定，而掃描（D5、D4、D3）和回復(fù)（D2、D1、D0）則是被按鍵的行、列位置數(shù)據(jù)，D5、D4、D3 3位是被按鍵的行編碼，而D2、D1、D0 3位是被按鍵的列編碼。D7D6D5D4D3D2D1D0CNTLSHIFT掃描回復(fù)nFIFO傳感器傳感器RAM及狀態(tài)寄存器：及狀態(tài)寄存器：寄存狀態(tài)并負(fù)責(zé)申

32、請中斷。 鍵盤RAM是1個雙重功能的88位RAM，它是先進(jìn)先出（FIFO）存儲器。內(nèi)部的FIFO狀態(tài)寄存器用來存放FIFO的工作狀態(tài)，如FIFO是空還是滿，其中存有多少字符，是否操作出錯等。當(dāng)FIFO存儲器空間不足時，狀態(tài)邏輯將產(chǎn)生IRQ=1信號，向CPU發(fā)出中斷申請。 在鍵盤陣列的行列交叉位置是開關(guān)傳感器時，鍵盤RAM存放著傳感器矩陣中的每一個傳感器的開關(guān)狀態(tài)。在此方式中，若檢查出傳感器的狀態(tài)變化，IRQ便為高 I/O控制：控制：控制8279的輸入/輸出操作。 接收CPU來的控制、地址信號，以及外部譯碼電路來的 片選信號，從而控制8279的輸入/輸出操作。 顯示顯示RAM：顯示RAM用來存放

33、顯示數(shù)據(jù)。 共16字節(jié)，最多可以存放16位LED的顯示信息（段選碼）。 顯示地址寄存器：用于選擇顯示地址寄存器：用于選擇顯示RAM的單元。 寄存當(dāng)前寄存當(dāng)前顯示RAM的單元地址，從而選中某譯單元。 顯示寄存器：顯示寄存器：輸出顯示數(shù)據(jù)。在顯示過程中，這些信息被輪流從顯示寄存器輸出。而顯示寄存器則分成A、B兩組，即OUTA0OUTA3和OUTB0OUTB3，它們可以單獨(dú)送數(shù)，也可以共同組成1個8位的字節(jié)，顯示寄存器的輸出與顯示掃描配合，不斷從顯示RAM中讀出顯示數(shù)據(jù)，同時輪流驅(qū)動被選中的顯示位，使顯示器呈現(xiàn)出穩(wěn)定的顯示（動態(tài)掃描并顯示）。（由高到低排列為： OUTA3OUTA0、 OUTB3OU

34、TB0）小結(jié)：小結(jié)： 芯片接口控制邏輯芯片接口控制邏輯按功能可把8279的電路邏輯分為： 鍵盤接口控制邏輯鍵盤接口控制邏輯 顯示器接口控制邏輯顯示器接口控制邏輯芯片接口控制邏輯：芯片接口控制邏輯：實(shí)現(xiàn)8279和微機(jī)接口的部分歸納為芯片接口控制 邏輯 數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器 主要包括： I/O控制電路控制電路 中斷請求產(chǎn)生電路中斷請求產(chǎn)生電路鍵盤接口控制邏輯：鍵盤接口控制邏輯：鍵盤接口控制邏輯功能分為以下幾個部分： 掃描電路掃描電路 掃描回送電路掃描回送電路 主要包括： 去抖動及鍵碼生成電路去抖動及鍵碼生成電路 鍵盤存儲區(qū)鍵盤存儲區(qū)FIFORAM 時序和控制邏輯時序和控制邏輯顯示器接口控制邏輯：顯

35、示器接口控制邏輯：主要包括： 顯示緩沖器顯示緩沖器顯示地址寄存器顯示地址寄存器顯示寄存器顯示寄存器3. Inte1 8279的引腳圖的引腳圖827912345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PL2PL3CLKIRQPL4PL5PL6PL7RESETRDWRDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7GNDVccRL1RL0CNTL/STBSHIFTSL3SL2SL1SL0OUTB0OUTB1OUTB2OUTB3OUTA0OUTA1OUTA2OUTA3BDCSA0DB70雙向外部數(shù)據(jù)總線A0區(qū)

36、分信息的特征位A01,命令狀態(tài);A00,數(shù)據(jù)CS片選信號RD讀選通信號IRQ中斷請求輸出WR寫選通信號RL7RL0反饋輸入線圖圖13.16 8279邏輯符號及管腳配置邏輯符號及管腳配置 SL3SL0掃描輸出線OUTA30 ， OUTB30顯示段數(shù)據(jù)輸出RESET復(fù)位輸入。復(fù)位后：BD消隱輸出1.16個8位字符顯示為左端輸入2.編碼的掃描鍵為兩鍵連鎖SHIFT換檔CLK外時鐘輸入端CNTL/STB控制/選通說明：CLK是系統(tǒng)來的外時鐘，8279靠設(shè)置定時器將外部時鐘變?yōu)閮?nèi)時鐘。其內(nèi)部基頻外時鐘/定時器值。內(nèi)部時鐘頻率的高低控制著掃描時間和鍵盤去抖動時間的長短，若8279內(nèi)部時鐘為100kHz，則

37、掃描時間為5.1ms，去抖動時間為10.3ms。CPU 與8279之間的信息傳遞有：n操作命令控制字(8279共有8條命令 )n狀態(tài)字（1個）n數(shù)據(jù)輸入（2個）、數(shù)據(jù)輸出（1個）CPU通過編程來選擇8279的工作方式等。4 . 8279編程命令編程命令8279的操作命令控制字的操作命令控制字(1)鍵盤鍵盤/顯示器方式設(shè)置命令顯示器方式設(shè)置命令0 0 0 D D K K KD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D2D1D0操作方式0 0 0編碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖0 0 1譯碼鍵掃描方式，雙鍵互鎖0 1 0編碼鍵掃描方式，N鍵依次讀出0 1 1譯碼鍵掃描方式，N鍵依次讀出1 0 0編碼掃

38、描傳感器矩陣方式1 0 1譯碼掃描傳感器方式1 1 0選通輸入方式，編碼掃描顯示器方式1 1 1選通輸入方式，譯碼掃描顯示器方式顯示器方式選擇位0088字符顯示左邊輸入01168字符顯示左邊輸入1088字符顯示右邊輸入11168字符顯示右邊輸入特征位特征位n雙鍵互鎖雙鍵互鎖 在讀取一個鍵己按下時，不管另外有無其它鍵按下的方式。如同時有多個鍵按下，則等待只剩下一個鍵按下時，再將其值送入RAM。nN鍵輪換鍵輪換 多個鍵可以同時按下，按掃描順序，分別將其值送入RAM。n傳感器矩陣傳感器矩陣 無去抖動功能，鍵的狀態(tài)直接映射到RAM中，可以用軟件檢查鍵何時按下，何時抬起。n選通輸入方式選通輸入方式 RL

39、70作為選通輸入口。CNTL/STB作為選通信號輸入端。這是只選用顯示器沒有鍵盤的工作方式。SL30輸出僅有一位為低電平，此時只能外接4位顯示器和48的鍵盤。內(nèi)部譯碼方式時：內(nèi)部譯碼方式時：S0S1S2S3外部譯碼方式：外部譯碼方式：S0S1S2S3SL30輸出呈計(jì)數(shù)分頻方式波形。可外接16位顯示器和88鍵盤矩陣。(2)時鐘編程命令時鐘編程命令0 0 1 P P P P PD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位特征位分頻系數(shù)：131對來自CLK的時鐘進(jìn)行分頻，以取得100kHz的內(nèi)部定時脈沖信號。例：CLK2MHz，則2000kHz/100kHz=20PPPPP10100B20D

40、(3)讀讀FIFORAM命令命令0 1 0 AI X A A AD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位特征位起始地址n在鍵掃描方式中：AI，AAA均被忽略，CPU讀鍵輸入數(shù)據(jù)時總是按先進(jìn)先出的規(guī)律讀出，直至輸入鍵全部讀出為止。n在傳感器矩陣掃描方式中：若AI1時，從起始地址開始依次讀出，每次讀出后地址自動加1；若AI0時，僅讀出一個單元內(nèi)容。多次讀時的地址自動增量標(biāo)志(4)寫顯示數(shù)據(jù)命令寫顯示數(shù)據(jù)命令1 0 0 AI A A A AD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位特征位起始地址數(shù)據(jù)寫入按左輸入右輸入的方式操作。若AI1，每次寫入后地址自動加1n在CPU將顯示數(shù)

41、據(jù)寫入8279的顯示緩沖器RAM之前必須先輸出寫顯示數(shù)據(jù)緩沖器的命令。自動增量標(biāo)志(5)讀顯示緩沖器命令讀顯示緩沖器命令0 1 1 AI A A A AD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位特征位用來尋址顯示RAM的一個緩沖單元。若AI1，每次寫入后地址自動加1n在CPU讀顯示數(shù)據(jù)（檢查）之前必須先輸出讀顯示緩沖器RAM的命令。自動增量標(biāo)志(6)顯示屏蔽消隱命令顯示屏蔽消隱命令1 0 1 X IWA IWB BLA BLBD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位特征位消隱特征位11消隱兩組顯示00恢復(fù)顯示說明：說明：在雙4位顯示器使用時，即OUTA30和OUTB30獨(dú)

42、立地作為兩個半字節(jié)輸出時，可改寫顯示RAM中的低半字節(jié)而不影響高半字節(jié)的狀態(tài)（D31），反之D21時可改寫高半字節(jié)而不影響低半字節(jié)。用以屏蔽A組顯示RAM用以屏蔽B組顯示RAM(8)消除命令消除命令1 1 0 CD CD CD CF CAD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0特征位特征位總清特征位D01，清除FIFORAM狀態(tài)和顯示RAM（方式仍由D3，D2確定）n消除命令使顯示緩沖器清成初態(tài)，同時也能清除鍵輸入標(biāo)志和中斷請求標(biāo)志。D11，清除FIFO狀態(tài)標(biāo)志，F(xiàn)IFO被置成空狀態(tài)（無數(shù)據(jù)），并復(fù)位中斷輸出線IRQ。說明：說明：清除顯示RAM大約需100s時間，在此期間，CPU不能向顯

43、示RAM寫入數(shù)據(jù)。設(shè)定清除顯示RAM的方式D4D3D2清除方式 1 0 將顯示RAM全部清0 1 1 0將顯示RAM清成20H 1 1 1將顯示RAM全部置1 0 不清除（CA0時） FIFO狀態(tài)字狀態(tài)字 用于鍵輸入和選通輸入方式中，指出輸入數(shù)據(jù)緩沖器FIFO中的字符個數(shù)和是否出錯。DU S/E O U F N N ND7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0DU1，在清除命令執(zhí)行期間，此時對顯示RAM寫操作無效。表示FIFORAM中數(shù)據(jù)的個數(shù)F1，表示FIFORAM已滿（存有8個鍵入數(shù)據(jù)）U1，表示當(dāng)FIFORAM中沒有輸入字符時，CPU對FIFORAM讀。O1，表示當(dāng)FIFO已滿，又輸

44、入一個字符時發(fā)生溢出。S/E1，幾個傳感器同時閉合。用于傳感器矩陣輸入方式 輸入數(shù)據(jù)格式輸入數(shù)據(jù)格式用于鍵掃描方式。用于鍵掃描方式。CNTL SHIFT 掃描 回送D7 D6 D5D4D3 D2D1D0控制鍵CNTL的狀態(tài)指出輸入鍵所在的列號（RL70狀態(tài)）指出輸入鍵所在的行號（掃描計(jì)數(shù)值）控制鍵SHIFT的狀態(tài)RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL2 RL1 RL0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0在傳感器掃描方式或選通輸入方式中，輸入數(shù)據(jù)即為RL70的輸入狀態(tài)。 輸出數(shù)據(jù)格式輸出數(shù)據(jù)格式輸出顯示數(shù)據(jù)（段碼）OUTA3OUTA2OUTA1OUTA0OUTB3OUTB2OU

45、TB1OUTB0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D058279在微機(jī)系統(tǒng)中的連接應(yīng)用在微機(jī)系統(tǒng)中的連接應(yīng)用 硬件連接 8279管腳與Intel CPU兼容，可以很方便地與8088連接。圖13.19給出了一個實(shí)際應(yīng)用的實(shí)例，8279與8個共陰極LED顯示器和一個22鍵的小鍵盤連接。系統(tǒng)中8279A接口芯片及其相關(guān)電路完成鍵盤掃描和LED顯示，本例中以查詢方式獲取鍵盤狀態(tài)信息，讀取鍵值，并將鍵值轉(zhuǎn)換成顯示代碼供顯示。 13.4 LCD顯示原理及接口技術(shù)顯示原理及接口技術(shù)反 射 板下 偏 振 片液 晶 盒上 偏 振 片光 源反 射 板液 晶 材 料電 極下 偏 振 片下 電 極 基 板 （ 背 ）封 接 劑上 電 極 基 板 （ 正 ）上 偏 振 片液晶顯示器的工作原理：當(dāng)外部光線通過上偏振片后形成偏振光，偏振方向成垂直方向，當(dāng)此偏振光