第9章人机交互接口

1、第9章 人机交互接口 桂小林西安交通大学计算机系版权所有1人机交互接口技术涉及认识心理学、应用领域学科、计算机科学、图形学、语言学、美学、行为科学等诸多学科人机交互接口是一门综合技术。人机接口研究的主要方向集中在接口的智能化和接口的图形化微机系统的基本人机交互接口主要有键盘、鼠标接口，打印机与扫描仪等；显示器与显示卡接口。2桂小林，微机原理与接口9.1 PS/2键盘接口1981年IBM推出了IBMPC/XT键盘及其接口标准。该标准定义了83键，采用5脚DIN连接器和简单的串行协议。1984年IBM推出了IBMAT键盘接口标准（简称AT键盘）。该标准定义了84101键，采用5脚DIN连接器和双向

2、串行通讯协议1987年，IBM又推出了PS/2键盘接口标准。该标准仍旧定义了84101键，但是采用6脚mini-DIN连接器；用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫描码集，同时支持17个主机到键盘的命令。现在，大部分计算机还保留了PS/2键盘接口，但有被USB键盘接口代替的趋势。 3桂小林，微机原理与接口PC机与键盘的接口逻辑图 4桂小林，微机原理与接口图9-1给出了PC机与键盘的接口逻辑图。其中键盘由单片机8048控制键盘的扫描和与PC计算机的通讯。PC计算机部分由8042芯片控制。5桂小林，微机原理与接口9.1.2 PS/2的物理连接器6桂小林，微机原理与接口9.1.3 PS/2

3、通讯协议PS/2 通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端通过Clock(时钟脚)同步，并通过DATA(数据脚)交换数据。任何一方如果想抑制另外一方通讯时，只需要把Clock(时钟脚)拉到低电平。如果是PC机和PS/2键盘间的通讯，则PC机必须做主机，也就是说，PC机可以抑制PS/2键盘发送数据，而 PS/2键盘则不会抑制PC机发送数据。一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33kHz，大多数PS/2设备工作在1020kHz。推荐值在 15kHz左右，也就是说，Clock(时钟脚)高、低电平的持续时间都为40s。每一数据帧包含1112个位，具体含义如表1所列。 7桂小林，微机原理与接口表9

4、.1 PS/2数据帧格式1个起始位总是逻辑08个数据位（LSB）低位在前，高位在后1个奇偶校验位奇校验1个停止位总是逻辑11个应答位仅用在主机对PS/2设备的通讯中使用1、PS/2设备到主机的通讯主机在时钟下降沿读人数据线状态 8桂小林，微机原理与接口2、主机到PS/2设备的通讯 从设备在时钟上升沿读人数据线状态。9桂小林，微机原理与接口9.1.4 PS/2键盘的编码与命令集1、PS/2键盘的编码目前，PC机使用的PS/2键盘都默认采用第2套扫描码集。扫描码有两种不同的类型：“通码(make code)”和“断码(break code)”。当一个键被按下或持续按住时，键盘会将该键的通码发送给主

5、机。而当一个键被释放时，键盘会将该键的断码发送给主机。虽然多数第二套通码都只有一个字节宽，但也有少数扩展按键的通码是两字节或四字节宽。这类的通码第一个字节总是为0 xE0。第二套断码有两字节长，它们的第一个字节是0 xF0，第二个字节是这个键的通码。扩展按键的断码通常有三个字节，它们前两个字节是0 xE0、0 xF0 ，最后一个字节是这个按键通码的最后一个字节。10桂小林，微机原理与接口根据键盘按键扫描码的不同，可将按键分为3类：第1类按键：通码为一个字节0 xXX，断码为0 xF0+0 xXX形式（这里XX表示对应按键的编码）。如A键，其通码为0 x1C，断码为0 xF0和0 x1C两个字节

6、。第2类按键：通码为两字节0 xE0+0 xXX形式，断码为0 xE0+0 xF0+0 xXX形式。如Right Ctrl键，其通码为0 xE0和0 x14，断码为0 xE0、0 xF0和0 x14。第3类特殊按键：Print Screen键，其通码为0 xE0、0 x12、0 xE0、0 x7C；断码为0 xE0、0 xF0、0 x7C、0 xE0、0 xF0、0 x12；Pause键，其通码为0 xE1、0 x14、0 x77、0 xE1、0 xF0、0 xl4、0 xF0、0 x77，断码为空。11桂小林，微机原理与接口2、一个键盘发送值的例子通码和断码是以什么样的序列发送到你的计算机从

7、而使得字符G出现在你的字处理软件里的呢？因为这是一个大写字母，需要发生这样的事件次序：按下Shift 键-按下G键-释放G 键-释放Shift 键。与这些时间相关的扫描码如下：Shift 键的通码12h，G 键的通码34h，G 键的断码F0h 34h ，Shift 键的断码F0h 12h 。因此发送到你的计算机的数据序列应该是：12h，34h，F0h，34h，F0h ，12h。PS/2键盘这时共需要向主机发送6帧数据。12桂小林，微机原理与接口9.2 显示器接口9.2.1 显示卡显示卡(Video Graphics Array 简称 VGA)是显示适配器的简称，它是主机与显示器通信的控制电路和

8、接口。显示卡在计算机中的主要作用就是在程序运行时根据CPU提供的指令和有关数据，将程序运行过程和结果进行相应的处理并转换成显示器能够接受的文字和图形显示信号后通过屏幕显示出来，以便为使用者提供继续或中止程序运行的判断依据。简单来说，就是把计算机计算出来的文字与图形表现在显示器上。13桂小林，微机原理与接口显示卡中显示内存的用途主要是用来暂存由图形芯片处理好的各幅图形显示数据，然后由数据转换器读取并逐幅（可以理解为一幅完整的图像）转换为仿真视频信号再提供给传统的显示器使用，衡量显示内存的技术性能有数据存取速度（可用工作频率表示）和显示内存容量。存取速度通常用纳秒（ns）表示，数值越小越快。显示内

9、存容量使用MB表示，数值则是越大越好。14桂小林，微机原理与接口9.2.2 显示卡接口一般显示卡上的视频信号接口通常只有一个15针的D型插座，供使用者连接显示器使用，但有些具备电视信号输出的显示卡除了15针D型插座外，还具有DIN型视讯信号插座或者5针的S端子视讯信号插座。 15桂小林，微机原理与接口9.2.3显示器的主要性能指标显示器的主要性能指标包括：最大分辨率、颜色数、刷新频率、点距等。分辨率是反映整屏的屏幕像素总数，最大分辨率就是其最大值，一般用横向点数纵向点数来表示。分辨率越高，工作空间越大、内容越多、图像也越精细。不同尺寸的显示器，有不同的推荐分辨率。一般情况，14英寸通常为640

10、480或800600；15英寸为800600或1024768；17英寸为1024768；19英寸为12801024。16桂小林，微机原理与接口刷新频率：就是垂直扫描频率，或称场频，是指显示器在某一种显示方式下，每秒钟从上到下所能完成的刷新次数，单位为Hz。场频的范围大小反映了显示器对于各种显示分辨率的适应能力以及屏幕图象有无抖动和潜在的抖动。其值越高，图象越稳定，闪烁感就越小。根据VESA标准，75Hz以上为推荐刷新频率，是按照人眼的特性，屏幕每秒刷新75次，才不会感觉到明显的闪烁，频率越高，对视觉的影响越小。所以在选择显示器时，一定要注意其推荐刷新频率须大于或等于75Hz。行频：就是水平扫描频率，单位用KHz表示，是指电子束每秒在屏幕上扫过的次数。行频的高低反映了屏幕图象的稳定程度。17桂小林，微机原理与接口点距：点距标志着图像的清晰程度和细节的分析力。一般显示器的点距为0.28mm（如图），这是最基本的