微机接口第5章

1、1计算机接口技术2n第第 五五 章章 人机接口人机接口35.1 人机接口概述 n 在微机控制系统或微机信息管理系统中，在微机控制系统或微机信息管理系统中，通常都有大量的人通常都有大量的人-机对话活动。操作人员或机对话活动。操作人员或系统应用人员既要随时了解系统的运行状态系统应用人员既要随时了解系统的运行状态或操作结果，又要及时地向系统送入新的数或操作结果，又要及时地向系统送入新的数据。据。45.2 键盘接口 n 键盘是各种微机应用系统和智能化装置键盘是各种微机应用系统和智能化装置中不可缺少的输入设备，它接收用户通过中不可缺少的输入设备，它接收用户通过按键发出的信息，并将这些信息传送给系按键发出

2、的信息，并将这些信息传送给系统部件。每个按键的动作，由键盘内部的统部件。每个按键的动作，由键盘内部的控制电路转换成相应的代码，通过五芯屏控制电路转换成相应的代码，通过五芯屏蔽电缆传入蔽电缆传入PC机系统主板上的键盘接口机系统主板上的键盘接口 。5n 1.键盘的结构键盘的结构l键盘的组成：键盘的组成： 按键、键盘微处理器、扫描电路、五芯电缆、按键、键盘微处理器、扫描电路、五芯电缆、DIN型五芯插头型五芯插头l按键的分类：按键的分类：触点式触点式和和无触点无触点。v触点式按键：利用触点的接通或断开进行工作，故又触点式按键：利用触点的接通或断开进行工作，故又称机械式开关。称机械式开关。v无触点式按键

3、：有电容式和霍尔式两种无触点式按键：有电容式和霍尔式两种 电容式电容式：利用按键按下或释放时所引起的电容量变化：利用按键按下或释放时所引起的电容量变化来感知按键的状态；来感知按键的状态； 霍尔式霍尔式：利用按键按下或释放时磁场的变化引起霍尔：利用按键按下或释放时磁场的变化引起霍尔电压的变化来感知按键的状态电压的变化来感知按键的状态 。5.2.1 键盘工作过程 6l编码的分类：全编码键盘和非编码键盘编码的分类：全编码键盘和非编码键盘v全编码键盘：全编码键盘：带有必要的硬件电路，能自动提供按键的带有必要的硬件电路，能自动提供按键的ASCII编码，并能将数据保存到新键按下为止；编码，并能将数据保存到

4、新键按下为止；有去抖动和防止多键、串键等保护装置；有去抖动和防止多键、串键等保护装置；v非编码键盘：非编码键盘：仅按行、列排起来的矩阵开关，其他处理由软件仅按行、列排起来的矩阵开关，其他处理由软件来解决；来解决；硬件电路简单，成本低；目前的微型机大多使用。硬件电路简单，成本低；目前的微型机大多使用。7独立连接的键盘独立连接的键盘 一般用于一般用于8 8键或键或8 8键以下的键盘键以下的键盘 n 2.按键的识别按键的识别8矩阵结构的非编码键盘矩阵结构的非编码键盘 （1）采用行扫描法）采用行扫描法 9 （2）行反转法）行反转法行反转法原理示意图行反转法原理示意图10矩阵结构的非编码键盘矩阵结构的非

5、编码键盘 （3）采用行列扫描法）采用行列扫描法 对应按键的六位计数器对应按键的六位计数器的值为按键的扫描码。的值为按键的扫描码。 11键盘扫描电路键盘扫描电路n 3.键盘扫描电路键盘扫描电路12PC系列键盘扫描控制电路13n 4.键盘与主机之间的通信方式键盘与主机之间的通信方式145.2.2 PC扩展键盘接口 n 微机的键盘接口是安装在系统主板上的，键盘通过微机的键盘接口是安装在系统主板上的，键盘通过五芯电缆与其相连。五芯电缆与其相连。PC扩展键盘接口采用单片微处扩展键盘接口采用单片微处理器理器8042作为键盘控制器。作为键盘控制器。n 键盘控制器的功能：键盘控制器的功能：l接收接收8048送

6、出的扫描码，判断是否正确；送出的扫描码，判断是否正确；l将串行改为并行传输；将串行改为并行传输；l将扫描码存入缓存；将扫描码存入缓存；l向主机发出中断请求，等待主机进行处理；向主机发出中断请求，等待主机进行处理；15键盘控制器结构键盘控制器结构16n在在8042中有三个端口寄存器：中有三个端口寄存器：l状态寄存器：是一个状态寄存器：是一个8位的只读寄存器，地址为位的只读寄存器，地址为64H。l输入缓冲寄存器：是一个输入缓冲寄存器：是一个8位的只写寄存器，地位的只写寄存器，地址为址为60H或或64H。l输出缓冲寄存器：是一个输出缓冲寄存器：是一个8位的只读寄存器，地位的只读寄存器，地址为址为60

7、H。 17n 键盘接口的功能如下：键盘接口的功能如下： （1）接收键盘输出的键盘扫描码）接收键盘输出的键盘扫描码 （2）输出缓冲器满产生键盘中断）输出缓冲器满产生键盘中断 （3）提供键盘中断程序读取系统扫描码）提供键盘中断程序读取系统扫描码（4）向键盘发送命令并接收键盘响应）向键盘发送命令并接收键盘响应（5）通过键盘锁定开关封锁按键的扫描码）通过键盘锁定开关封锁按键的扫描码（6）控制系统复位动作）控制系统复位动作185.2.3 键盘中断与键盘输入输出功能n 键盘控制器接收键盘扫描码后，向键盘控制器接收键盘扫描码后，向CPU发出中发出中断请求。断请求。CPU接收该中断后，启动键盘中断服务接收该中

8、断后，启动键盘中断服务程序对扫描码进行判断，然后将其转化成程序对扫描码进行判断，然后将其转化成ASCII码码存入键盘缓冲区或执行特殊的操作。存入键盘缓冲区或执行特殊的操作。n 键盘中断程序和键盘输入输出程序都是由系统键盘中断程序和键盘输入输出程序都是由系统ROM-BIOS支持的，分别以支持的，分别以INT 09H（硬中断）和（硬中断）和INT 16H（软中断）标记。（软中断）标记。19n 中断中断09H的处理过程如下：的处理过程如下：l 从键盘控制器的输出缓冲寄存器中取出系统扫描从键盘控制器的输出缓冲寄存器中取出系统扫描码。码。l 判断该键是单独按下或是与组合键（判断该键是单独按下或是与组合键

9、（SHIFT、CTRL或或ALT）一起使用，并将扫描码转换成相）一起使用，并将扫描码转换成相应的应的ASCII码或扩展码或扩展ASCII码。码。l 完成任务后，结束中断调用并返回完成任务后，结束中断调用并返回 。n 键盘输入输出功能（键盘输入输出功能（16H） AH=0、 AH=1 、AH=2205.3 显示器概述n显示器是计算机系统中不可少的输出设备，显示器接显示器是计算机系统中不可少的输出设备，显示器接口就是我们一般称的显示卡。口就是我们一般称的显示卡。n显示器件显示器件：阴极射线管显示器（：阴极射线管显示器（CRT）和平板显示器）和平板显示器两类。两类。n平板显示器分为平板显示器分为：液

10、晶显示器（：液晶显示器（LCD）、场致发光显）、场致发光显示器（示器（EL）、等离子体显示器（）、等离子体显示器（PDP）、真空荧光）、真空荧光显示器（显示器（VFD）等。）等。n显示卡是一块插在显示卡是一块插在PC主机板上的扩展卡，它通过信主机板上的扩展卡，它通过信号线的输出，控制显示器件显示各种字符和图形。号线的输出，控制显示器件显示各种字符和图形。215.3.1 CRT显示器的工作原理彩色显示器的基本结构框图225.3.1 CRT显示器的工作原理光栅扫描示意图23n 2.CRT显示器的性能指标显示器的性能指标l分辨率分辨率：分辨率分字符分辨率和图形分辨率；：分辨率分字符分辨率和图形分辨率

11、；l显示速度显示速度：显示速度是指显示字符、图形，特别：显示速度是指显示字符、图形，特别是动态图像的速度，它与显示器的分辨率及扫描是动态图像的速度，它与显示器的分辨率及扫描频率有关；频率有关；l色彩与亮度等级色彩与亮度等级：亮度等级又称为灰度，主要指：亮度等级又称为灰度，主要指单色显示器的亮度变化；单色显示器的亮度变化； l点距点距：荧光屏上两个同样颜色荧光点之间的距离，：荧光屏上两个同样颜色荧光点之间的距离，常以常以mm来表示；来表示；l像素像素：使用：使用CRT技术的显示器可以显示图像的最技术的显示器可以显示图像的最小单位。显示器一般分辨率为小单位。显示器一般分辨率为1024*768、12

12、80*1024、1600*1280；24n 2.CRT显示器的性能指标显示器的性能指标l场频场频：又称为：又称为“垂直扫描频率垂直扫描频率”，指单位时间内，指单位时间内屏幕刷新的次数；屏幕刷新的次数；VGA不得小于不得小于72Hz。l行频行频：又称：又称“水平扫描频率水平扫描频率”，指电子束每秒在，指电子束每秒在屏幕上扫描过的水平线数量；屏幕上扫描过的水平线数量；v如：显示器的最高分辨率为如：显示器的最高分辨率为1024*768，场频为，场频为85Hz，行频至少应为行频至少应为768*85=65280Hz；l频带宽频带宽：指每秒钟电子枪扫描过的总像素数。视：指每秒钟电子枪扫描过的总像素数。视频

13、带宽频带宽=水平分辨率水平分辨率*垂直分辨率垂直分辨率*场频，单位为场频，单位为MHz。255.3.2 显示接口卡n 显示器的显示标准是由显示卡实现的；显示器的显示标准是由显示卡实现的； n 显示标准有显示标准有MDA、CGA、EGA、VGA、 SVGA、XVGA；n 总线接口从总线接口从ISA到到PCI，及目前使用的，及目前使用的AGP， PCI-E显卡接口；显卡接口；265.3.2 显示接口卡 显示卡的性能显示卡的性能n VGA显示卡显示卡lVGA为视频图形阵列，是彩色图形显示标准。lVGA卡具有如下特点：v高度集成的VLSI芯片，8位或16位外部数据总线；v内部有可变频的时钟以适应不同的

14、显示模式要求；v存储器兼容EGA、CGA、MDA显示标准；v支持最高分辨率640*480（16/256颜色），1024*768v支持视频信号输出，采用数模转换技术，输出模拟视频信号，可显示无穷多的颜色；v显示存储器容量一般为256KB1MB；275.3.2 显示接口卡管脚排列和接口信号定义285.3.2 显示接口卡 显示卡的主要组成部件显示卡的主要组成部件n 显示存储器显示存储器VRAM（ Video Random Access Memory ）l作用：以数字形式存储屏幕上的图形图像；l性能指标：数据存储速度和显示存储器容量；l显存类型：单端口存储器DRAM、SDRAM 双端口存储器VRAMl

15、显示存储器的容量：分辨率*色彩精度/8l如果要在1024*768分辨率、真彩色32位的环境工作，显示存储器的容量必须大于1024*768*32/8=3145728Byte=3.2M295.3.2 显示接口卡 显示卡的主要组成部件显示卡的主要组成部件n 字符发生器字符发生器l作用：从字库模中取出字模数据，并转成电信号发给显示器显示。n 图形芯片图形芯片l芯片上集成常用的绘图功能；减轻CPU绘图运算器的负担，加速图形显示。n RAMDAC（数/模转换器）l将显示存储器中的数字信号转换成显示器能够识别的模拟信号，以驱动VGA或SVGA的RGB模拟显示器n CRT控制器控制器l发出控制信号，来控制三根

16、电子枪的射出强度以及各项参数305.4 LCD接口nCRT显示器最大的弱点是辐射和电磁波干扰显示器最大的弱点是辐射和电磁波干扰nLCD的特点：体积小、重量轻、无电磁波辐射的特点：体积小、重量轻、无电磁波辐射n液晶是一种固体和液体的中间状态物质，既具有液体液晶是一种固体和液体的中间状态物质，既具有液体的流动性又具有光学特性的有机化合物的流动性又具有光学特性的有机化合物315.4 LCD接口n液晶的两个特点：液晶的两个特点：l液晶可以排列为扭曲的形式，使得通过它的光线液晶可以排列为扭曲的形式，使得通过它的光线也随之扭曲也随之扭曲l当有电流通过时，晶体会改变排列方式当有电流通过时，晶体会改变排列方式

17、n有透射型液晶和反射型液晶有透射型液晶和反射型液晶325.4 LCD接口液晶显示器内部结构液晶显示器内部结构5.4.1 LCD介绍 偏振光片硅玻璃硅玻璃液晶偏振光片液晶投射型液晶显示投射型液晶显示器工作过程器工作过程33反射型液晶显示反射型液晶显示器工作过程器工作过程单个像素的结构5.4 LCD接口345.4 LCD接口5.4.2 LCD驱动方式 355.5 交互式人机接口鼠标器鼠标器鼠标器是用于控制屏幕上的光标移动的输入设备，在软件是用于控制屏幕上的光标移动的输入设备，在软件支持下可实现屏幕编程、菜单选择、图形绘制等功能；支持下可实现屏幕编程、菜单选择、图形绘制等功能；鼠标器鼠标器在平面运动

18、中产生的在平面运动中产生的X与与Y方向位移量送入计算机，方向位移量送入计算机，以确定屏幕上光标的位置，实现对微机的操作。以确定屏幕上光标的位置，实现对微机的操作。n鼠标器的分类l两键MS MOUSE和三键PC MOUSE；l机械鼠标、光机鼠标、光电鼠标；l按接口分：串行鼠标器、PS/2鼠标器、总线鼠标器和USB鼠标器l鼠标器的分辨率DPI(dots per inch)，表示鼠标器移动1英寸所经历的像素点数，常用分辨率为320dpi400dpi。365.5 交互式人机接口鼠标器轨迹球鼠标375.5 交互式人机接口鼠标器n 鼠标器的接口lMS 串行鼠标器接口MS 串行鼠标器的串行通信方式为：7数据位，1停止位，无奇偶校验方式以12