第11章键盘与鼠标接口

1、第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.1 键盘概述键盘概述11.2 键盘的工作原理键盘的工作原理11.3 PC扩展键盘接口扩展键盘接口11.4 键盘中断与键盘键盘中断与键盘I/O11.5 鼠标接口鼠标接口第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口本章学习目标本章学习目标l l 键盘的类型及其工作原理键盘的类型及其工作原理l l 键盘控制电路的组成及工作原理键盘控制电路的组成及工作原理l l 键盘接口电路的组成及工作原理键盘接口电路的组成及工作原理l l 键盘的中断与键盘的中断与I/OI/O接口及中断服务接口及中断服务l l 鼠标的

2、类型和工作原理鼠标的类型和工作原理l l 鼠标接口电路鼠标接口电路返回本章首页返回本章首页第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.1 键盘概述键盘概述11.1.1 键盘的布局键盘的布局11.1.2 键盘的分类键盘的分类返回本章首页返回本章首页第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.1.1 键盘的布局键盘的布局图图11.1 键盘的键区组成键盘的键区组成 主 键 区 功 能 键 区光 标 /数 字复 合 键 区光 标 控 制键 区返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.1.2 键盘的分类键盘的分类1按键的形式分类按键的形式分类 键盘按其按键的结构

3、形式来分一般有键盘按其按键的结构形式来分一般有机械式、电容式、电感式、磁感式、薄膜机械式、电容式、电感式、磁感式、薄膜式和橡胶垫式等。其中最常用的是机械式式和橡胶垫式等。其中最常用的是机械式和电容式键盘。其按键结构原理如图和电容式键盘。其按键结构原理如图5.2所所示。示。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.2 键盘按键结构示意图键盘按键结构示意图 VccVcc上拉电阻上拉电阻列（读出信号）列（读出信号）机械触点 等效电容行扫描 行扫描 （a）机械式键盘 （b）电容式键盘按钮结构 （c）电容式键盘第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口2按插口方式分类按插口方式分类 按

4、照键盘插口方式，键盘可分为串按照键盘插口方式，键盘可分为串口（口（AT）键盘（大口）、并口（即）键盘（大口）、并口（即PS/2）键盘（小口）两类。其接口引脚）键盘（小口）两类。其接口引脚及功能说明如图及功能说明如图5.3所示。所示。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.3 键盘插座示意图及各引脚功能键盘插座示意图及各引脚功能说明 1、KBD DATA51562、保留3、GND34344、+5V5、KDB CLK2126、保留 （a） （b）第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口3按键盘编码方式分类按键盘编码方式分类 l分为编码键盘和非编码键盘。分为编码键盘和非编码键盘

5、。l编码键盘是键盘电路在某个键被按下后，编码键盘是键盘电路在某个键被按下后，能提供该键所代表的信息代码，并以并行能提供该键所代表的信息代码，并以并行或串行信号输给或串行信号输给CPU。l非编码键盘是一种便宜而广泛用于微机系非编码键盘是一种便宜而广泛用于微机系统的输入设备。这种键盘内部有一个扫描统的输入设备。这种键盘内部有一个扫描电路，不断地扫描键盘是否有键被按下。电路，不断地扫描键盘是否有键被按下。此键所代表的键盘信息代码，则由键盘接此键所代表的键盘信息代码，则由键盘接口及键盘处理软件根据键盘送来的位置信口及键盘处理软件根据键盘送来的位置信息产生，然后再送给息产生，然后再送给CPU。返回本节返

6、回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.2 键盘的工作原理键盘的工作原理11.2.1 键盘电路的组成键盘电路的组成11.2.2 键盘的支持逻辑键盘的支持逻辑11.2.3 扫描码扫描码11.2.4 键盘工作原理键盘工作原理返回本章首页返回本章首页第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图11.4 键盘矩阵结构示意图行扫描线列扫描线第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.2.1 键盘电路的组成键盘电路的组成1微处理器微处理器2译码器译码器3键盘矩阵键盘矩阵图图11.5为为AT键盘控制器电路框图，其控键盘控制器电路框图，其控制电路如图制电路如图11.6所示。所示。

7、第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.5 键盘电路组成示意图键盘电路组成示意图第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.6 键盘控制电路键盘控制电路 Vcc 8049 Vcc NumLock CapsLock ScrollLock 状态指示灯 74LS154 A B C D Vcc -Vcc 07 KDB DATA 07 KDB CLK GND X1 DB0 X2 键盘微控制器 P10 DB7 P11 P20 P12 P23 P13 P24 P14 P25 T0 P26 INT P27 416 译 码 器 键盘阵列 13 行18 列 电阻排 晶体 振荡 电路 返

8、回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.2.2 键盘的支持逻辑键盘的支持逻辑键盘的扫描主要包含四项任务：键盘的扫描主要包含四项任务： 1扫描键盘扫描键盘 2读取键盘读取键盘 3去除抖动去除抖动 4组成串行扫描码组成串行扫描码 （如图11.7所示）第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.7 “h”键的键码键的键码23的串行数据的串行数据KBD CLK 波形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 KBD DATA 波形 S 0 0 0 0 0 P 1 1 1 ST 返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.2.3 扫描码

9、扫描码扫描码的结构一般分成四类：扫描码的结构一般分成四类：（1）ASCII字符的扫描码即字符的扫描码即ASCII码码+键码。键码。（2）扩充的）扩充的ASCII字符的扫描码即字符的扫描码即00+扩充扩充ASCII码。码。（3）袖珍键盘即）袖珍键盘即ASCII码码+键码或键码或ASCII码码+E0。（4）增加键即）增加键即E0+键码，若与袖珍键重复的键码，若与袖珍键重复的键则为键则为00+键码。键码。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口键的动作扫描码信息也分为键的动作扫描码信息也分为4种情况：种情况：（1）接通码：）接通码：0+扫描码。扫描码。（2）断开码：）断开码：XT键盘的情况为键

10、盘的情况为1+扫描码。扫描码。 AT键盘的情况为：键盘的情况为：F0+扫描码。扫描码。（3）组合键扫描码：）组合键扫描码：F0+键键Ctrl/Alt/Shift的扫描码的扫描码+正常键的接通码。正常键的接通码。 （4）重复动作码：）重复动作码：F0+接通码接通码+接通码接通码+（除了（除了Pause键）。键）。返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口键盘扫描码的发送完全按串行异步键盘扫描码的发送完全按串行异步通信格式进行，其格式如下：通信格式进行，其格式如下：11.2.4 键盘工作原理键盘工作原理第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口键盘扫描码的发送完全按串行异步

11、通键盘扫描码的发送完全按串行异步通信格式进行，其格式如下：信格式进行，其格式如下：第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.8 8048和键盘接口的连接和键盘接口的连接图图地线电源CLOCK OUT双向时钟REQ IN电容 五芯插头13 电阻2DATA OUT45 双向数据DATA INKEYDEP复位线P21 VccVddEAP10 VssINTX2 X1P22 DB68048DB0P11 T1RESET键 盘扫描返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.3 PC扩展键盘接口扩展键盘接口11.3.1 扩展键盘接口的功能扩展键盘接口的功能11.3.2 键

12、盘接口工作原理及其编程控制键盘接口工作原理及其编程控制返回本章首页返回本章首页第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.3.1 扩展键盘接口的功能18042芯片的引脚定义芯片的引脚定义（如图11.9、表11.1所示）2键盘接口电路连接及接口信号键盘接口电路连接及接口信号（如图11.10所示）l（1）主机系统的接口信号）主机系统的接口信号l（2）键盘的接口信号）键盘的接口信号第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.9 Intel 8042外形结构图外形结构图 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22

13、 21 Intel 8042 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口表11.1 Intel 8042各引脚功能表第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口表11.1 Intel 8042各引脚功能表续表第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.10 键盘控制器接口逻辑电路键盘控制器接口逻辑电路 +5V NC NC RAM SEL 跨接器开关 显示器类型开关 双向数据 键盘锁定开关 NC A2 RC（系统复位） IOR A20 选通 IOW NC 8042CS NC R

14、ESET OPT BUF FULL（IRQ1） OC PCLK NC OC OC 1 键盘时钟 PCLK OC 2 键盘数据 VCC P10 VDD SS P13 PROG P14 VSS P15 EA P16 D0 P17 D7 NC A0 8042 P20 RD P21 WR 键盘 P22 CS 控制器 P23 RESET P24 XTALT1 P25 XTALT0 P25 TEST0 P27 TEST1 第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口3键盘接口的功能键盘接口的功能（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）缓冲器满产生键盘中断）缓冲器满产生键盘中断（3）

15、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）对键盘数据进行正确性检查）对键盘数据进行正确性检查（5）向键盘传送命令并等待接收键盘响应）向键盘传送命令并等待接收键盘响应（6）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（7）接受一些硬件配置开关状态）接受一些硬件配置开关状态（8）控制系统复位动作）控制系统复位动作（9）选通地址线）选通地址线A20返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.3.2 键盘接口工作原理及其键盘接口工作原理及其编程控制编程控制（8042作为键盘接口控制器，其内部功能如作为键盘接口控制器，其内部功能如图

16、图11.11所示）。所示）。 1端口寄存器及其作用端口寄存器及其作用各个端口寄存器的作用如下：各个端口寄存器的作用如下：状态寄存器：是一个状态寄存器：是一个8位寄存器，它包含有位寄存器，它包含有键盘控制器和接口方面的信息，它在任何时键盘控制器和接口方面的信息，它在任何时候均可被候均可被CPU读取。读取。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口输出缓冲器：其输出缓冲器：其I/O端口地址为端口地址为060H，是一个是一个8位的只读寄存器。键盘控制器通位的只读寄存器。键盘控制器通过输出缓冲器向系统传送由键盘送来的过输出缓冲器向系统传送由键盘送来的扫描码和命令响应。输入缓冲器：其扫描码和命令响应

17、。输入缓冲器：其I/O端口地址为端口地址为060H或或064H，输入缓冲器也，输入缓冲器也是一个是一个8位的只读寄存器，当位的只读寄存器，当CPU对地址对地址060H进行写入时设置一个标志，表示写进行写入时设置一个标志，表示写入一个数据；对地址入一个数据；对地址064H写入时设置一写入时设置一个标志，表示写入一个命令。个标志，表示写入一个命令。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.11 键盘接口功能框图键盘接口功能框图A0T1RDT0WRP27键盘数据（双向）P26键盘时钟（双向）CSP25输入缓冲器空（未用）P24输出缓冲器满（IRQ）系系P21A20 选通统统P20系统复

18、位总总线线数据P14 微机系统板 RAM总线P15 跨接器安装P16 显示器类型P17 键盘锁定 8 位 CPU地址、读写控制逻辑部件测试输入端口输入缓冲寄存器06H状态寄存器 064H输出缓冲寄存器060HROMRAM输出端口第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口表表11.2 8042寄存器端口分配及读写控制表寄存器端口分配及读写控制表第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口表表11.3 键盘控制器命令键盘控制器命令2键盘控制命令键盘控制命令第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口表表11.4 键盘命令列表键盘命令列表返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与

19、鼠标接口11.4 键盘中断与键盘键盘中断与键盘I/O11.4.1 BIOS键盘缓冲区键盘缓冲区11.4.2 键盘的接口功能键盘的接口功能11.4.3 INT 09H键盘中断键盘中断11.4.4 INT 16H键盘服务功能键盘服务功能返回本章首页返回本章首页第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.4.1 BIOS键盘缓冲区1键盘缓冲区的作用键盘缓冲区的作用BIOS在内存低端的在内存低端的BIOS数据存储区开设一个键盘数据存储区开设一个键盘缓冲区，其作用如下：缓冲区，其作用如下： （1）可以满足键盘实时输入要求。）可以满足键盘实时输入要求。 （2）适应随机访问的应用要求。）适应随机访问

20、的应用要求。 （3）能容纳快速键盘输入要求。）能容纳快速键盘输入要求。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口2键盘缓冲区的结构及操作键盘缓冲区的结构及操作 （1）队列初始化）队列初始化（2）元素进队列）元素进队列（3）元素出队列（如图）元素出队列（如图11.12所所示）示）第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.12 键盘缓冲区的媒介作用示意图键盘缓冲区的媒介作用示意图队列始 队列头 队列尾 队列末 键盘缓冲区 由 INT 16 获取元素 由 INT 09H 进入元素 返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.4.2 键盘的接口功能键盘的接口功

21、能l（1）对某些键或键的组合定义为单字）对某些键或键的组合定义为单字节的节的ASCII码。码。l（2）对某些键或键的组合定义为双字）对某些键或键的组合定义为双字节的扩展码。节的扩展码。l（3）对某些键仅设置变量，反映其被）对某些键仅设置变量，反映其被按下或释放的状态。按下或释放的状态。l（4）对某些键或键的组合产生特殊操）对某些键或键的组合产生特殊操作。作。返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.4.3 INT 09H键盘中断键盘中断l表表5.5列出了缓冲区的键盘状态单元内容。列出了缓冲区的键盘状态单元内容。lINT 09H的中断服务功能：当扫描码进入的中断服务功能

22、：当扫描码进入INT 09H，中断服务程序首先对其进行识别，中断服务程序首先对其进行识别分类。分别为中断动作、状态标志及数据信分类。分别为中断动作、状态标志及数据信息三类。如图息三类。如图5.13所示。所示。INT 09H的入口是的入口是硬件信号硬件信号IRQ1和和DB0DB7。 第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图11.13 键盘信号的传递转换示意图 Ctrl+Alt+Del Print+Screen 中断请求 Pause/Break 串行扫描码 并行 扫描码 键盘 接口 8042 键盘 8049 INT 09H 键盘缓冲区 键盘状态单元 第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠

23、标接口表表11.5 键盘状态单元键盘状态单元返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口表表11.6 键盘的基本和扩展服务功能键盘的基本和扩展服务功能11.4.4 INT 16H键盘服务功能键盘服务功能第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口返回本节返回本节第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.5 鼠标接口鼠标接口11.5.1 鼠标器工作原理及分类鼠标器工作原理及分类11.5.2 鼠标的结构原理鼠标的结构原理11.5.3 鼠标与计算机的接口鼠标与计算机的接口返回本章首页返回本章首页第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口11.5.1 鼠标器工作原理及

24、分类鼠标器工作原理及分类鼠标器是由位置传感器、专用处理芯片和采样机构鼠标器是由位置传感器、专用处理芯片和采样机构组成（如图组成（如图11.14、11.15所示）。所示）。鼠标器的工作原理：当鼠标器相对桌面移动时，采鼠标器的工作原理：当鼠标器相对桌面移动时，采样机构按样机构按X，Y相垂直的方向把位置和距离信息送相垂直的方向把位置和距离信息送往传感器，由传感器将它们转换成脉冲信号，输入往传感器，由传感器将它们转换成脉冲信号，输入给专用的微处理器，然后由微处理器按照异步串行给专用的微处理器，然后由微处理器按照异步串行口（或并行口）通讯协议，将动作位移以相应的数口（或并行口）通讯协议，将动作位移以相应

25、的数据格式传送到计算机主机。据格式传送到计算机主机。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口鼠标器的分类：鼠标器的分类：按采样机构：分光机式、光电式、机械式按采样机构：分光机式、光电式、机械式按其用途：分为台式和便携式两种。按其用途：分为台式和便携式两种。按照按键的数量：二键式、三键式和多键按照按键的数量：二键式、三键式和多键式多功能鼠标器。式多功能鼠标器。按其使用功能：分为按其使用功能：分为2D式和式和3D式两种。式两种。按其接口插头的类型：分为按其接口插头的类型：分为“D”型型9针串针串口鼠标及圆形并口（口鼠标及圆形并口（PS/2）鼠标。）鼠标。第第1111章章 键盘与鼠标接口键盘与鼠标接口图图11.14 鼠标器