微机原理人机交互设备接口

1、第八章 人机交互设备接口8.1 键盘及其接口教学重点人机交互设备的接口特性显示适配器的工作原理1微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口8.1 键盘及其接口 键盘是微机系统中最基本的输入设备。由排列成矩阵形式的按键开关阵列组成。根据功能可把键盘分为两种基本类型：编码键盘：能自动检测按键，并以串/并方式将对 应功能键码(如ASCII码)送给CPU。非编码键盘：只提供键盘的行列矩阵值，按键的识 别和键值的确定、输入等均由主机软件完成。2微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口非编码键盘的接口功能_11、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。下面以由机械 式有触点按键组成的非编码

2、键盘为例说明。键盘接口的基本功能:去抖动防串键被按键的识别和键码的产生下一节3微机原理人机交互设备接口去抖动 每个按键在按下和松开时，都会有520ms的抖动过程，识别时应避开这段不稳定时间。去抖动方法：软件延时法：发现有键按下/释放时，延迟一段时 间再检验。 适合键数目较多的场合。硬件消抖法：在键开关和微机接口间加消抖动电路 (双、单稳态电路，RC滤波器等)。 适合键数目较少采用。第八章键盘及其接口非编码键盘的接口功能_2返回4微机原理人机交互设备接口防串键 串键是指多个键同时按下(重键)或前面键未释放又按下新的键(连击)时产生的问题。解决串键一般有三种方法：第八章键盘及其接口非编码键盘的接口

3、功能_3返回多个键同时按下时，暂不读键码，只认最后释放的键为正确按键，并读其键码。当一个键被按下时，只读最先按下键的键码，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的键顺序检测并读取对应的键码。（PC系列机键盘采用此法，形成组合键）N键串行循环法N键连锁双键锁定5微机原理人机交互设备接口被按键的识别和键码的产生 这是键盘接口要解决的主要问题，通常采用硬件、软件结合的办法解决。识别按键的常用方法：第八章键盘及其接口非编码键盘的接口功能_4返回由程序逐行(列)对键盘进行扫描，通过检测列(行)状态来确定闭合键。（此法需输入、输出端口各一个）通过行、列交替分两次扫描与检测来识别

4、闭合键。（此法需两个可编程双向I/O端口）行/列扫描法线反转法6微机原理人机交互设备接口行扫描式键盘接口实例6根行线输出线5根列线输入线 利用写入端口8CH的行值和从端口90H读回的列值，可确定被按键的行列座标编码，通过查表可得到反映键功能的键值。第八章键盘及其接口行/列扫描式键盘接口方法_12、行/列扫描式键盘接口方法（广泛应用） 依次写01H (02H/04H/08H/10H/20H)至端口8CH，对应的行线Li为0，其余各行为1。 读端口90H，若各列状态为全1，无键按下，返回上一步；若某行各列状态有0，有键按下，不再往下扫描，进入下一步。初始状态：5根列线R0R4在没有键被按下时，均处

5、 于固定“1”状态。7微机原理人机交互设备接口第十章键盘及其接口行/列扫描式键盘接口方法_2 在上图接口电路的基础上，可通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。下图为该流程图：输出扫描码：置全部行线为0置规定行线为0、其它行线为1延时20ms，去抖动对应行线、列线形成键编码返回显示程序有列线为0？有列线为0？行检查完？行数加1输入列线状态行线1转下页键的扫描、识别、处理程序流程图确定有无键按下识别何键按下YYYNNN8微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口行/列扫描式键盘接口方法_3键的扫描、识别、处理程序流程图(续)根据键编码查表键序号(键值)延时20ms，去抖

6、动键释放了吗？根据键值判定键种类数字键处理(如存入显示缓冲区以显示)命令键处理接上页YN键处理(找出键值，完成键功能)9微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口线反转法线反转法 也称反转法，其基本思路是：第一步：向行线输出全0，读入列线的值并判别， 为0的列线对应被按键所在的列；通过以上两步，可获得被按键的行列值。注意：此法行和列各需一个双向I/O端口。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0的行线必是被按 键所在的行。10微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口PC系列机键盘及接口_13、PC系列机键盘及接口 常用键盘：83键、101键、104键等 高档微机多

7、采用104键电容式无触点开关键盘。168键开关矩阵译码器Intel8048串行接口Intel8042CPU键盘缓冲区键 盘主机板6芯电缆：主机提供+5V、地线；键盘使用数据线和时钟线向主机发送扫描码，采用串行半双工方式；主机也用这两根线向键盘发控制信号PC机键盘：8048单片机是核心，负责采用行/列扫描法对键盘矩阵进行扫描、去抖动、产生键盘扫描码和向主机发送数据。346125PS/2键盘接口引脚1:数据；2:保留；3:地；4:+5V; 5:时钟；6:保留数据、时钟线两端为OC门时钟线：通信协调功能11微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口PC系列机键盘及接口_2PC系列机的键盘接口 通常采

8、用单片机(如Intel8042)作为控制核心。主要完成以下工作： 接收来自键盘的按键扫描码 对按键扫描码进行奇偶校验 控制和检测传送数据的时间 对接收的数据进行串并转换 转换按键扫描码(键值)为系统扫描码 接收并执行系统命令 向系统发键盘中断(请求主机处理键盘代码)12微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口PC系列机键盘及接口_3键盘与主机间的通信 无通信时，时钟线和数据线均处于高电平状态。有键按下或键盘要向主机回送命令时，键盘要发送。主机向键盘发送数据时，也要先检测时钟线状态。 来自键盘的数据完整时，就等待接收完毕； 若数据不完整时，则强制将时钟线置为低电平(60ms)。发送中，键盘要不

9、断(每隔60ms)测试时钟线状态。 时钟线长时间为低时，键盘立即停止发送。发送前，首先检查时钟线和数据线。 时钟线低：线路禁止传输； 时钟线高、数据线低：主机请求发送，键盘准备接收； 时钟线高、数据线高：键盘可向主机发送数据。13微机原理人机交互设备接口第八章键盘及其接口PC系列机键盘及接口_4主机键盘接口处理键盘数据 当主机键盘接口将正确数据送入输出缓冲器后， 产生硬件中断请求IRQ1，系统调用INT 9H 软中断 服务程序进行键盘代码处理。INT 9H 功能 (键盘数据存入缓冲区) 读取来自键盘的系统扫描码或命令； 处理命令代码； 将扫描码转换为双字节的ASCII码(系统扫描码 ASCII

10、码)或扩展码(全0字节ASCII码)，存入BIOS数据区的32字节键盘缓冲区。注意：系统从键盘缓冲区取键码数据，一般用 BIOS INT 16H 或 DOS INT 21H 完成。14微机原理人机交互设备接口第八章显示器及其接口10.2 显示器及其接口 显示器：计算机最基本的输出设备 显示字符、数据、图形、图像等 最直接的人机交互窗口显示器的主要种类： LED (Light Emitting Diode)发光二极管显示器： 主要用于显示数字、字符，简单，价格便宜。 CRT (Cathode Ray Tube) 阴极射线管显示器： 主要用于显示文字、图形、图像等，亮度高，色彩逼 真，价格适中。

11、LCD (Liquid Crystal Display) 液晶显示器： 主要用于显示文字、图形、图像等，色彩逼真，体积 小，功耗低，价格略高。15微机原理人机交互设备接口第八章显示器及其接口LED显示器及接口_11、LED显示器及接口(以8段LED显示器为例)aabbccdd3effgg12edp4dp5769810+5V/地+5V/地结构和引脚图举例：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 段码 db g f e d c b a共阴： 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH共阳： 1 0 1 1 0 0 0 0 B0Hbaceddpfg+5VR8共阳极接法低电平有效baceddpfgR8共阴极接法高电平有效16微机原理人机交互设备接口第八章显示器及其接口LED显示器及接口_2一位LED显示器接口 要显示某字符，只需用OUT指令将该字符对应的段码送到输出端口(设为40H)即可: MOV AL，0B0H ;数字3的段码为B0H OUT 40H，AL30088位锁存器DB07_IOW40HQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7&D0D7+5Vabcdefgdpabcdefgdp阳极17微机原理人机交互设备接口第八章显示器及其接口LED显示器及接口_3多位LED显示器接口多位静态显示 各位独立驱动的显示方式，每位用一 个并行输出口驱动。 占用资源多。多位动态显示 各位动态扫描，