微机原理-第10章人机交互设备接口ppt课件

1、1第八章第八章 人机交互设备接口人机交互设备接口8.1 8.1 键盘及其接口键盘及其接口教学重点教学重点人机交互设备的接口特性人机交互设备的接口特性显示适配器的任务原理显示适配器的任务原理2第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口8.1 8.1 键盘及其接口键盘及其接口 键盘是微机系统中最根本的输入设备。由陈键盘是微机系统中最根本的输入设备。由陈列成矩阵方式的按键开关阵列组成。列成矩阵方式的按键开关阵列组成。根据功能可把键盘分为两种根本类型：根据功能可把键盘分为两种根本类型：编码键盘：能自动检测按键，并以串编码键盘：能自动检测按键，并以串/ /并方式将对并方式将对 应功能键码应功能键码( (如如A

2、SCIIASCII码码) )送给送给CPUCPU。非编码键盘：只提供键盘的行列矩阵值，按键的识非编码键盘：只提供键盘的行列矩阵值，按键的识 别和键值确实定、输入等均由主机软件完成。别和键值确实定、输入等均由主机软件完成。3第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口非编码键盘的接口功能非编码键盘的接口功能_1_11 1、非编码键盘的接口功能、非编码键盘的接口功能 目前微机系统通常采用非编码键盘。下面以目前微机系统通常采用非编码键盘。下面以由机械由机械 式有触点按键组成的非编码键盘为例阐明。式有触点按键组成的非编码键盘为例阐明。键盘接口的根本功能键盘接口的根本功能: :去抖动去抖动防串键防串键被按键的识

3、别和键码的产生被按键的识别和键码的产生下一节4去抖动去抖动 每个按键在按下和松开时，都会有每个按键在按下和松开时，都会有520ms的抖动的抖动过程，识别时应避开这段不稳定时间。过程，识别时应避开这段不稳定时间。去抖动方法：去抖动方法：u软件延时法：发现有键按下软件延时法：发现有键按下/ /释放时，延迟一段时释放时，延迟一段时u 间再检验。间再检验。u 适宜键数目较多的场所。适宜键数目较多的场所。u硬件消抖法：在键开关和微机接口间加消抖动电路硬件消抖法：在键开关和微机接口间加消抖动电路u ( (双、单稳态电路，双、单稳态电路，RCRC滤波器等滤波器等) )。u 适宜键数目较少采用。适宜键数目较少

4、采用。第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口非编码键盘的接口功能非编码键盘的接口功能_2_2前往前往5防串键防串键 串键是指多个键同时按下串键是指多个键同时按下(重键重键)或前面键未释放或前面键未释放又按又按下新的键下新的键(连击连击)时产生的问题。时产生的问题。处理串键普通有三种方法：处理串键普通有三种方法：第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口非编码键盘的接口功能非编码键盘的接口功能_3_3前往前往多个键同时按下时，暂不读键码，只认最多个键同时按下时，暂不读键码，只认最后释放的键为正确按键，并读其键码。后释放的键为正确按键，并读其键码。当一个键被按下时，只读最先按下键的键当一个键被按下时，只读

5、最先按下键的键码，忽略其它。此法实现简单，常用。码，忽略其它。此法实现简单，常用。循环扫描各个键，将一个或多个同时按下循环扫描各个键，将一个或多个同时按下的键顺序检测并读取对应的键码。的键顺序检测并读取对应的键码。PCPC系列机键盘采用此法，构成组合键系列机键盘采用此法，构成组合键N N键串行键串行循环法循环法N N键连锁键连锁双键锁定双键锁定6被按键的识别和键码的产生被按键的识别和键码的产生 这是键盘接口要处理的主要问题，通常采用硬这是键盘接口要处理的主要问题，通常采用硬件、软件结合的方法处理。件、软件结合的方法处理。识别按键的常用方法：识别按键的常用方法：第八章第八章键盘及其接口键盘及其接

6、口非编码键盘的接口功能非编码键盘的接口功能_4_4前往前往由程序逐行由程序逐行( (列列) )对键盘进展扫描，经对键盘进展扫描，经过检测列过检测列( (行行) )形状来确定闭合键。形状来确定闭合键。此法需输入、输出端口各一个此法需输入、输出端口各一个经过行、列交替分两次扫描与检测来经过行、列交替分两次扫描与检测来识别闭合键。识别闭合键。此法需两个可编程双向此法需两个可编程双向I/OI/O端口端口行行/列扫描法列扫描法线反转法线反转法7行行扫扫描描式式键键盘盘接接口口实实例例6 6根行线根行线输出线输出线5 5根列线根列线输入线输入线 利用写入端口利用写入端口8CH8CH的行值和从端口的行值和从

7、端口90H90H读回的列值，读回的列值，可确定被按键的行列座标编码，经过查表可得到反映可确定被按键的行列座标编码，经过查表可得到反映键功能的键值。键功能的键值。第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口行行/ /列扫描式键盘接口方法列扫描式键盘接口方法_1_12 2、行、行/ /列扫描式键盘接口方法广泛运用列扫描式键盘接口方法广泛运用 依次写依次写01H 01H (02H/04H/08H/10H(02H/04H/08H/10H/20H)/20H)至端口至端口8CH8CH，对应的行线对应的行线LiLi为为0 0，其他各行为其他各行为1 1。 读端口读端口90H90H，假设各列形状为假设各列形状为全全1

8、 1，无键按下，无键按下，前往上一步；假前往上一步；假设某行各列形状设某行各列形状有有0 0，有键按下，有键按下，不再往下扫描，不再往下扫描，进入下一步。进入下一步。初始形状：初始形状：5 5根列根列线线R0R0R4R4在没有键在没有键被按下时，均处被按下时，均处 于固定于固定“1“1形状。形状。8第十章第十章键盘及其接口键盘及其接口行行/ /列扫描式键盘接口方法列扫描式键盘接口方法_2_2 在上图接口电路的根底上，可经过编程完成对键盘的扫描、按键在上图接口电路的根底上，可经过编程完成对键盘的扫描、按键的识别、键码产生以及实现相应的功能。以下图为该流程图：的识别、键码产生以及实现相应的功能。以

9、下图为该流程图：输出扫描码：置全部行线为输出扫描码：置全部行线为0 0置规定行线为置规定行线为0 0、其它行线为、其它行线为1 1延时延时20ms20ms，去抖动，去抖动对应行线、列线构成键编码对应行线、列线构成键编码前往显示程序前往显示程序有列线为有列线为0 0？有列线为有列线为0 0？行检查完？行检查完？行数加行数加1 1输入列线形状输入列线形状行线行线1 1转下页转下页键的扫描、识别、键的扫描、识别、处置程序流程图处置程序流程图确定有无键按下确定有无键按下识别何键按下识别何键按下Y YY YY YN NN NN N9第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口行行/ /列扫描式键盘接口方法列扫描

10、式键盘接口方法_3_3键的扫描、识别、键的扫描、识别、处置程序流程图处置程序流程图( (续续) )根据键编码查表键序号根据键编码查表键序号( (键值键值) )延时延时20ms20ms，去抖动，去抖动键释放了吗？键释放了吗？根据键值断定键种类根据键值断定键种类数字键处置数字键处置( (如存入如存入显示缓冲区以显示显示缓冲区以显示) )命令键处置命令键处置接上页接上页Y YN N键处置键处置( (找出键值，找出键值，完成键功能完成键功能) )10第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口线反转法线反转法线反转法线反转法 也称反转法，其根本思绪是：也称反转法，其根本思绪是：第一步：向行线输出全第一步：向行

11、线输出全0，读入列线的值并判，读入列线的值并判别，别， 为为0的列线对应被按键所在的列；的列线对应被按键所在的列；经过以上两步，可获得被按键的行列值。经过以上两步，可获得被按键的行列值。留意：此法行和列各需一个双向留意：此法行和列各需一个双向I/OI/O端口。端口。第二步：以第一步读入的列值向列线输出，同时读第二步：以第一步读入的列值向列线输出，同时读 回行线的值并判别，为回行线的值并判别，为0 0的行线必是被按的行线必是被按 键所在的行。键所在的行。11第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口PCPC系列机键盘及接口系列机键盘及接口_1_13 3、PCPC系列机键盘及接口系列机键盘及接口 常用键

12、盘：常用键盘：8383键、键、101101键、键、104104键等键等 高档微机多采用高档微机多采用104104键电容式无触点开关键键电容式无触点开关键盘。盘。16168 8键开关键开关矩阵矩阵译译码码器器IntelIntel80488048串串行行接接口口IntelIntel80428042CPUCPU键盘键盘缓缓冲冲区区键键 盘盘主机板主机板6 6芯电缆：主机提供芯电缆：主机提供+5V+5V、地、地线；键盘运用数据线和时钟线；键盘运用数据线和时钟线向主机发送扫描码，采用线向主机发送扫描码，采用串行半双工方式；主机也用串行半双工方式；主机也用这两根线向键盘发控制信号这两根线向键盘发控制信号p

13、PCPC机键盘：机键盘：80488048单片机是单片机是中心，担任采用行中心，担任采用行/ /列扫描列扫描法对键盘矩阵进展扫描、去法对键盘矩阵进展扫描、去抖动、产生键盘扫描码和向抖动、产生键盘扫描码和向主机发送数据。主机发送数据。3 34 46 61 12 25 5PS/2PS/2键盘接口引脚键盘接口引脚1:1:数据；数据；2:2:保管；保管；3:3:地；地；4:+5V; 5:4:+5V; 5:时钟；时钟；6:6:保管保管数据、时钟线两端为数据、时钟线两端为OCOC门门时钟线：通讯协调功能时钟线：通讯协调功能12第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口PCPC系列机键盘及接口系列机键盘及接口_2_

14、2pPCPC系列机的键盘接口系列机的键盘接口p 通常采用单片机通常采用单片机( (如如Intel8042)Intel8042)作为控制作为控制中心。中心。主要完成以下任务：主要完成以下任务： 接纳来自键盘的按键扫描码接纳来自键盘的按键扫描码 对按键扫描码进展奇偶校验对按键扫描码进展奇偶校验 控制和检测传送数据的时间控制和检测传送数据的时间 对接纳的数据进展串对接纳的数据进展串并转换并转换 转换按键扫描码转换按键扫描码( (键值键值) )为系统扫描码为系统扫描码 接纳并执行系统命令接纳并执行系统命令 向系统发键盘中断向系统发键盘中断( (恳求主机处置键盘代码恳求主机处置键盘代码) )13第八章第

15、八章键盘及其接口键盘及其接口PCPC系列机键盘及接口系列机键盘及接口_3_3p键盘与主机间的通讯键盘与主机间的通讯p 无通讯时，时钟线和数据线均处于高电平形无通讯时，时钟线和数据线均处于高电平形状。状。p有键按下或键盘要向主机回送命令时，键盘要有键按下或键盘要向主机回送命令时，键盘要发送。发送。主机向键盘发送数据时，也要先检测时钟线形状。主机向键盘发送数据时，也要先检测时钟线形状。 来自键盘的数据完好时，就等待接纳终了；来自键盘的数据完好时，就等待接纳终了； 假设数据不完好时，那么强迫将时钟线置为低假设数据不完好时，那么强迫将时钟线置为低电平电平(60ms)(60ms)。发送中，键盘要不断发送

16、中，键盘要不断( (每隔每隔60ms)60ms)测试时钟线形状。测试时钟线形状。 时钟线长时间为低时，键盘立刻停顿发送。时钟线长时间为低时，键盘立刻停顿发送。发送前，首先检查时钟线和数据线。发送前，首先检查时钟线和数据线。 时钟线低：线路制止传输；时钟线低：线路制止传输； 时钟线高、数据线低：主机恳求发送，键盘预时钟线高、数据线低：主机恳求发送，键盘预备接纳；备接纳； 时钟线高、数据线高：键盘可向主机发送数据。时钟线高、数据线高：键盘可向主机发送数据。14第八章第八章键盘及其接口键盘及其接口PCPC系列机键盘及接口系列机键盘及接口_4_4主机键盘接口处置键盘数据主机键盘接口处置键盘数据 当主机

17、键盘接口将正确数据送入输出缓冲当主机键盘接口将正确数据送入输出缓冲器后，器后， 产生硬件中断恳求产生硬件中断恳求IRQ1，系统调用，系统调用INT 9H 软中断软中断 效力程序进展键盘代码处置。效力程序进展键盘代码处置。INT 9H INT 9H 功能功能 ( (键盘数据存入缓冲区键盘数据存入缓冲区) ) 读取来自键盘的系统扫描码或命令；读取来自键盘的系统扫描码或命令； 处置命令代码；处置命令代码； 将扫描码转换为双字节的将扫描码转换为双字节的ASCIIASCII码码( (系统扫描码系统扫描码 ASCIIASCII码码) )或扩展码或扩展码( (全全0 0字节字节ASCIIASCII码码) )

18、，存，存入入BIOSBIOS数据区的数据区的3232字节键盘缓冲区。字节键盘缓冲区。留意：系统从键盘缓冲区取键码数据，普通用留意：系统从键盘缓冲区取键码数据，普通用 BIOS INT 16H BIOS INT 16H 或或 DOS INT 21H DOS INT 21H 完成。完成。15第八章第八章显示器及其接口显示器及其接口10.2 10.2 显示器及其接口显示器及其接口 显示器：计算机最根本的输出设备显示器：计算机最根本的输出设备 显示字符、数据、图形、图像显示字符、数据、图形、图像等等 最直接的人机交互窗口最直接的人机交互窗口显示器的主要种类：显示器的主要种类： LED (Light E

19、mitting Diode) LED (Light Emitting Diode)发光二极管显示发光二极管显示器：器： 主要用于显示数字、字符，简单，价钱廉价。主要用于显示数字、字符，简单，价钱廉价。 CRT (Cathode Ray Tube) CRT (Cathode Ray Tube) 阴极射线管显示器：阴极射线管显示器： 主要用于显示文字、图形、图像等，亮度高，主要用于显示文字、图形、图像等，亮度高，颜色逼颜色逼 真，价钱适中。真，价钱适中。 LCD (Liquid Crystal Display) LCD (Liquid Crystal Display) 液晶显示器：液晶显示器： 主

20、要用于显示文字、图形、图像等，颜色逼主要用于显示文字、图形、图像等，颜色逼真，体积真，体积 小，功耗低，价钱略高。小，功耗低，价钱略高。16第八章第八章显示器及其接口显示器及其接口LEDLED显示器及接口显示器及接口_1_11 1、LEDLED显示器及接口显示器及接口( (以以8 8段段LEDLED显示器为例显示器为例) )aabbccdd3effgg1 2edp4dp5769810+5V/+5V/地地+5V/+5V/地地构造和引脚图构造和引脚图举例：举例：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 段码段码 db g f e d c b a

21、 db g f e d c b a共阴：共阴： 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH共阳：共阳： 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 1 0 1 1 0 0 0 0 B0Hbaceddpfg+5V+5VR R8 8共阳极接法共阳极接法低低电电平平有有效效baceddpfgR R8 8共阴极接法共阴极接法高高电电平平有有效效17第八章第八章显示器及其接口显示器及其接口LEDLED显示器及接口显示器及接口_2_2一位一位LEDLED显示器接口显示器接口 要显示某字符，只需用要显示某字符，只需用OUTOUT指令将该字符对应的指令将该字符对应的段码送到输出端口段码送到输出端口( (设为设为40H)40H)即