人機(jī)交互設(shè)備接口

人機(jī)交互設(shè)備接口第1頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日主要內(nèi)容鍵盤(pán)接口技術(shù)鍵盤(pán)的工作原理及鍵碼識(shí)別PC系列鍵盤(pán)及其接口電路顯示器接口第2頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8.1鍵盤(pán)接口技術(shù)8.1.1鍵盤(pán)的工作原理及鍵碼識(shí)別按鍵盤(pán)編碼方式分類(lèi)：分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。編碼式鍵盤(pán)是用硬件電路來(lái)識(shí)別按鍵代碼的鍵盤(pán)。即編碼鍵盤(pán)是鍵盤(pán)電路在某個(gè)鍵被按下后，能提供該鍵所代表的信息代碼，并以并行或串行信號(hào)輸給CPU。非編碼式鍵盤(pán)是用軟件方式來(lái)識(shí)別按鍵代碼的鍵盤(pán)。即非編碼鍵盤(pán)是一種便宜而廣泛用于微機(jī)系統(tǒng)的輸入設(shè)備。這種鍵盤(pán)內(nèi)部有一個(gè)掃描電路，不斷地掃描鍵盤(pán)是否有鍵被按下。此鍵所代表的鍵盤(pán)信息代碼，則由鍵盤(pán)接口及鍵盤(pán)處理軟件根據(jù)鍵盤(pán)送來(lái)的位置信息產(chǎn)生，然后再送給CPU。第3頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日常用的非編碼鍵盤(pán)有線(xiàn)性鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。+5VD0D1Dn鍵0鍵1鍵n┆┆┆┆┆第0行第1行第2行第3行第0列第1列第2列第3列圖8.1線(xiàn)性鍵盤(pán)示意圖圖8.2矩陣鍵盤(pán)示意圖第4頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日常用的鍵碼識(shí)別方法有行掃描法、行列反轉(zhuǎn)法及行列掃描法。1、行掃描法行寄存器列寄存器第0行第1行第2行第3行第0列第1列第2列第3列+5V≥1≥1IOWIOROUTPORTOUTPORTDB圖8.3行掃描法鍵碼識(shí)別第5頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、行列反轉(zhuǎn)法也稱(chēng)線(xiàn)反轉(zhuǎn)法。這種方法要求與行線(xiàn)和列線(xiàn)連接的接口，CPU即可讀又可寫(xiě)。例如用8255A的PA口和PB口作為行列輸入輸出接口。第一步，設(shè)置PA口輸出，PB口輸入。向PA口寫(xiě)入全0，然后讀PB口。若PB口讀入全1，說(shuō)明沒(méi)有鍵按下。若讀PB1入0，其余全1，說(shuō)明第1列有鍵按下。第二步，設(shè)置PA口輸入，PB口輸出。將第一步由PB口讀入的數(shù)據(jù)再由PB口輸出。若PA2讀入為0，其余全為1，則說(shuō)明按下的鍵在第2行。這樣確定了行號(hào)和列號(hào)。第6頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D8.4行列反轉(zhuǎn)法鍵碼識(shí)別示意圖第7頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.行列掃描法通過(guò)計(jì)數(shù)譯碼使各行依次輸出低電平。在掃描每一行時(shí)，讀列線(xiàn)，若讀出的結(jié)果為全1，說(shuō)明沒(méi)有鍵按下；若某一列為低電平，說(shuō)明有鍵按下，而且行號(hào)和列號(hào)已經(jīng)確定。然后依次向列線(xiàn)掃描輸出，讀行線(xiàn)。如果兩次所得的行號(hào)和列號(hào)相同，則鍵碼確定無(wú)疑。目前在PC系列微機(jī)使用的鍵盤(pán)多數(shù)是行列掃描法。第8頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4.抖動(dòng)和重鍵問(wèn)題的解決目前消除抖動(dòng)的方法有兩種：（1）用硬件的RC濾波電路慮除抖動(dòng)波形。（2）用軟件延時(shí)的方法。重鍵處理有兩種方法：（1）連鎖法它是不停地掃描鍵盤(pán)，當(dāng)有多個(gè)閉合鍵時(shí)不予識(shí)別，僅以最后檢測(cè)到一個(gè)閉合鍵為確認(rèn)鍵。（2）順序法它是確認(rèn)一個(gè)閉合鍵后處于保持狀態(tài)，只有當(dāng)該鍵釋放后再去處理，并開(kāi)始識(shí)別其它鍵。第9頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8.1.2PC系列鍵盤(pán)及其接口電路1.PC系列鍵盤(pán)工作原理PC系列鍵盤(pán)內(nèi)部都有一個(gè)微處理器，鍵盤(pán)在其控制下實(shí)現(xiàn)閉合鍵掃描、鍵碼識(shí)別，并實(shí)現(xiàn)與PC微機(jī)的通信。第10頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D8.5PC鍵盤(pán)工作原理示意圖（XT）8042(AT)第11頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.PC系列鍵盤(pán)掃描電路圖8.6PC/XT鍵盤(pán)掃描電路第12頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.PC系列鍵盤(pán)掃描碼大多數(shù)鍵盤(pán)遵循三種基本設(shè)計(jì)中的一種。PC機(jī)(83鍵)鍵盤(pán)，AT機(jī)(84鍵)鍵盤(pán)，以及增強(qiáng)(101鍵)鍵盤(pán)。對(duì)于83鍵的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)，由鍵盤(pán)掃描電路得到的接通掃描碼與鍵號(hào)相等，用1個(gè)字節(jié)表示，如A鍵的鍵號(hào)為30，接通掃描碼為1EH。斷開(kāi)掃描碼也用1個(gè)字節(jié)表示，其值為接通掃描碼加80H，如A鍵按下后又松開(kāi)，則先輸出1EH，后輸出9EH。例如A的鍵盤(pán)掃描碼D7D6D5D4D3D2D1D0起始位0/100111101第13頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日對(duì)于84/101/102鍵的擴(kuò)展鍵盤(pán)，由于按鍵的位置發(fā)生變化其接通掃描碼與鍵號(hào)不等，但是接通掃描碼任用1個(gè)字節(jié)表示；而斷開(kāi)掃描碼用2個(gè)字節(jié)表示，其值為接通掃描碼前加一個(gè)字節(jié)的前綴0F0H。為了與83鍵鍵盤(pán)保持一致(主要是為了與BIOS兼容)，擴(kuò)展鍵盤(pán)的掃描碼送到PC鍵盤(pán)緩沖區(qū)時(shí)已由單片機(jī)8042轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)掃描碼后存儲(chǔ)。所謂系統(tǒng)掃描碼就是相應(yīng)83鍵鍵盤(pán)中同字符的接通碼。第14頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日PC系列標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)接口電路第15頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日PC系列標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)接口電路圖8.7PC/XT鍵盤(pán)接口電路01第16頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日鍵盤(pán)接口編程舉例(1) INT09H中斷服務(wù)程序中掃描碼的讀取部分：IN AL,60H;讀8255的A口PUSH AX ;保存AL中的掃描碼IN AL,61H;讀PB口原輸出狀態(tài)MOV AH,AL OR AL,80H;置PB7為“1”O(jiān)UT 61H,AL;清除LS322和中斷觸發(fā)器XCHG AH,AL ;PB口的原輸出值由AH轉(zhuǎn)到ALOUT 61H,AL;輸出原狀態(tài)PB7=0，PB6=1的值，允許再接收POP AX ;彈出AL中的掃描碼MOV AH,AL ;放入AH第17頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8.2PC機(jī)與顯示器接口8.2.1LED顯示器及其接口第18頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日8.2.2CRT顯示器及其接口一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)由顯示控制適配器和顯示器（即監(jiān)視器）組成。圖微機(jī)顯示系統(tǒng)組成示意圖第19頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.CRT顯示器的結(jié)構(gòu)和原理第20頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（1）CRT顯示器構(gòu)成電子槍、熒光屏、外殼偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈、控制電路（2）光柵掃描的兩種方法逐行掃描隔行掃描正程（顯示）、逆程（消隱）。第21頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2.CRT顯示器的主要技術(shù)指標(biāo)（1）像素像素是構(gòu)成圖像的最基本單位，一般是光點(diǎn)，所以又稱(chēng)為像點(diǎn)。（2）分辨率分辨率指的是畫(huà)面的解析度，也就是一幅畫(huà)面由多少像素構(gòu)成。像素越多，分辨率越高，畫(huà)面也就越清晰。在字符顯示方式中，將一屏中可顯示的最多字符數(shù)稱(chēng)為分辨率。在圖形顯示方式中，將一屏中可顯示的像素點(diǎn)數(shù)稱(chēng)為分辨率。（3）點(diǎn)距點(diǎn)距（dotpitch）是指屏幕上兩個(gè)相鄰的同色熒光點(diǎn)之間的距離。點(diǎn)距越小，顯示的畫(huà)面就越精細(xì)，用顯示區(qū)域的寬和高分別除以點(diǎn)距，即得到顯示器在垂直和水平方向上最高可以顯示的點(diǎn)數(shù)（即極限分辨率）。第22頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（4）屏幕尺寸指屏幕對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度，一般有14、15、17、19、20、21英寸等。（5）場(chǎng)頻(顯示速度)

場(chǎng)頻是指每秒鐘屏幕刷新的次數(shù)，又稱(chēng)屏幕的垂直掃描頻率，以Hz（赫茲）為單位。（6）視頻帶寬視頻帶寬是指每秒鐘掃描過(guò)的總像素?cái)?shù)，以MHz（兆赫茲）為單位。 視頻帶寬＝水平分辨率×垂直分辨率×場(chǎng)頻。（7）灰度級(jí)與顏色數(shù)像素具有明暗和色彩屬性。黑白圖像的明暗程度稱(chēng)為灰度，明暗變化的數(shù)量稱(chēng)為灰度級(jí)，所以在單色顯示器中，僅有灰度級(jí)指標(biāo)。彩色圖像是由多種顏色構(gòu)成的，不同的深淺也可算作不同的顏色，所以在彩色顯示器中能顯示的顏色種類(lèi)稱(chēng)為顏色數(shù)。第23頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3.CRT顯示器接口電路圖10.15CRT顯示器與適配器的連接第24頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(1)單色顯示適配器(MDA和HGC)。MDA(MonochromeDisplayAdapter)是單色顯示適配器，僅支持黑白、字符顯示方式。其主要性能指標(biāo)為：字符顯示格式為80×25，分辨率為720×350，字符點(diǎn)陣框?yàn)?×14，字符點(diǎn)陣為7×9，配置4KB顯示緩存。該顯示適配器包括顯示數(shù)據(jù)處理和掃描控制兩部分，其控制核心為MC6845芯片。與MDA類(lèi)似的產(chǎn)品有美國(guó)Hercules公司的HGC(HerculesGraphicsCard)，該卡為單色圖形顯示卡，配置64KB顯示內(nèi)存。除兼容MDA外，還支持基本的720×348單色圖形模式，通過(guò)軟件設(shè)置，它還支持640×400單色圖形模式及模擬CGA圖形模式。第25頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(2)彩色圖形適配器(CGA)。CGA(ColorGraphicsAdapter)是IBM公司最早推出的彩色圖形顯示適配器，支持字符模式和圖形模式。CGA字符顯示屏幕的格式為80×25或40×25，字符點(diǎn)陣框?yàn)?×8，大寫(xiě)字母點(diǎn)陣為7×7，小寫(xiě)字母點(diǎn)陣為5×7。在圖形模式下支持兩種分辨率：320×200和640×200。其中分辨率320×200時(shí)為彩色顯示，色彩種類(lèi)為2~16。第26頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4.字符顯示原理字符顯示模式可分為兩種，一種是文本模式下的字符顯示，另一種是圖形模式下的字符顯示。1、文本模式下的字符顯示將屏幕劃分成M行N列字符顯示框，每個(gè)字符由若干行和若干列的像素點(diǎn)構(gòu)成。根據(jù)不同的顯示模式，常用的字符點(diǎn)陣有8×8、8×14、9×16三種。每一種點(diǎn)陣構(gòu)成的字符均包括256個(gè)字符的字模，每個(gè)字模占32個(gè)字節(jié)。全部字模放在ROM中。2、文本模式下字符的屬性屏幕上顯示的每個(gè)字符均用兩組數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明，第一組定義顯示字符的ASCII碼，第二組定義顯示字符的屬性。第27頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日3、圖形模式下的字符顯示在圖形模式下，字符被看作由點(diǎn)陣構(gòu)成的圖形而進(jìn)行顯示處理。第28頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5.圖形顯示原理VRAM中存放著顯示的圖形點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，由于計(jì)算機(jī)只能以二進(jìn)制方式存放數(shù)據(jù)，每位只有兩種狀態(tài)（“0”或“1”）。對(duì)于單色顯示，VRAM中的每一位對(duì)應(yīng)畫(huà)面上的一個(gè)像素點(diǎn)，該位為“1”即表示畫(huà)面上的這一點(diǎn)是亮點(diǎn)。而對(duì)于彩色顯示（如16種顏色），就需要用VRAM中的4位來(lái)定義一種顏色。第29頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、文本顯示模式2、圖形顯示模式第30頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[例1]選擇方式2，為80*25的文本分辨率。前景閃爍或背景色亮度背景色前景色亮度前景色文本顯示模式下第二個(gè)字節(jié)D7D3D6~D4D2~D0屬性亮度=0亮度=1000黑灰001藍(lán)淺藍(lán)010綠淺綠011青淡青100紅淡紅101品紅淡品紅110褐黃111白亮白第31頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日在屏幕的第2行第3列顯示字符A，并且為紅底黃字。B800H:0+(2行*80+3列)*2=B800H:326Movax,0B800HMovds,axMovbx,326Moval,’A’Mov[bx],al;送字符‘A’IncbxMoval,4ehMov[bx],al;送屬性紅底黃字，不閃爍第32頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D形模式下直接寫(xiě)屏的方法選擇方式11H，為VGA640×480單色圖形顯示模式。一掃描行占VRAM80個(gè)字節(jié)。第33頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[例2]如果要在屏幕的第2行和第7行畫(huà)兩條橫線(xiàn)，通過(guò)直接寫(xiě)屏的方式實(shí)現(xiàn)：

MOVAX,0A000HMOVDS,AXMOVBX,160;第2行開(kāi)始位置

MOVCX,80MOVAL,0FFHNEXT:MOV[BX],ALINCBXLOOPNEXTMOVBX,560;第2行開(kāi)始位置

MOVCX,80NEXT:NEXT1:MOV[BX].ALINCBXLOOPNEXT1第34頁(yè)，共37頁(yè)，2023年，2月20日，星期日[例3]選擇模式13H,一掃描行占320個(gè)字節(jié)。在第50行顯示256個(gè)不同顏色的點(diǎn)。datasegmentstrdb'input<esc>returndos',0ah,0dh,'Inputspacebegin',0ah,0dh,'$'dataendscodesegmentassumecs:code,ds:databegin:movax,da