第12章人机交互接口

第12章人机交互接口8.1键盘接口技术8.1.1键盘的工作原理1.类型根据功能不同，一般将键盘分为两种基本类型：（1）编码键盘。这种键盘本身带有硬件电路，能够由硬件逻辑自动检测被按下的键，然后自动产生与被按键对应的键编码（ASCII码等），并以并行或串行通信方式送往主机。它使用方便、接口电路简单，但自身电路复杂、成本较高。（2）非编码键盘。这种键盘由简单的键开关行列矩阵组成，只能提供键开关的行列位置（位置码或扫描码），按键的识别、键值的确定和输入到主机等工作全靠软件完成。这类键盘的硬件电路简单、成本低，被广泛地应用于计算机中。

2．线性键盘与矩阵键盘

3.键盘接口的基本功能(1)消除键抖动。常用方法：软件延时法：软件产生约20ms延时，待键输出达稳定状态再读取代码。硬件消抖法：在键与计算机接口之间增加消抖电路。(2)重键处理。有两种处理方法：锁定法：在确认有键按下后，必须检测到该键释放后才能进行下一次键盘检测。延时法：确认有键按下后，经过给定的延时时间后，如果检测被按键仍未释放，则予以连续检测与处理。(3)串键处理。串键是指两个或两个以上按键同时按下，处理方法根据不同系统也有两种情况。合法多键：定义了一些特定的多键组合来表示某些信息，例如Ctrl+C、Shift+P等非法多键：处理时主要有两种策略：双键锁定（只认定最后释放的键为合法键）和N键连锁（只产生最先按下键的编码）。8.1.2非编码键盘接口及其控制1．行扫描键盘原理75492P反相器输出到6条行线的电平，LS244同相三态缓冲器组成输入端口，读入各列线的电平值。行扫描法的基本思想是：通过程序控制向键盘的所有行逐行输出低电平（即逐行扫描），若无按键按下闭合，则所有列的输出均为高电平。若有一个按键按下闭合，就会将所在的列钳位在低电平。通过程序读入列线的状态，就可以判断有无键按下及哪一个键按下，键所在的行、列位置的编码就是该键的编码。键扫描与处理功能一般是编写成子程序被调用的，行扫描法的工作流程可分成键盘扫描、逐行扫描、键码生成、按键处理4个阶段。2.行反转法原理行反转法必须使用可编程并行接口（如8255）来实现，其基本原理是：将行线接一个并行端口，先工作在输出方式，列线接另一个并行端口，先工作在输入方式。编程通过行端口向全部行线输出“0”电平，再读入列线的值。如果有键被按下，则必有列线为“0”电平。然后进行线反转，编程改变两个并行端口的工作方式，列端口工作于输出方式，将刚才读入的列线值反转输出到列线；行端口工作在输入方式，读取行线的值，则闭合键所在的行线必为“0”电平。于是，当一个键被按下时，就可以读到一对惟一的列值和行值。编程举例使用行反转法编程实现对其8×8键盘的控制，其中行线接可编程并行接口8255的端口A，列线接端口B，。该程序也编写成子程序形式，出口参数为被按键的行号与列号，分别存放在AH和AL中。程序中取8255的端口地址分别为PA、PB、PC、PCTRL。START：MOVAL，82H；PA、PB工作方式0

MOVDX，PCTRL；PA输出，PB输入

OUTDX，ALMOVDX，PB；读入并保存列值

INAL，DXMOVBL，ALCMPAL，0FFH；有列线为0？

JZX1；没有则跳转到X1CALLD20MS；消除前沿抖动

INAL，DXMOVBL，ALCMPAL，0FFH；仍然有列线为0？

JZX1；没有则跳转到X1MOVAL，90HMOVDX，PCTRL；PA、PB工作方式0

OUTDX，AL；PA输入，PB输出

MOVDX，PBMOVAL，BLOUTDX，AL；输出读入的列值

MOVDX，PAINAL，DX；读入行值

MOVAH，AL；行、列值送AX，

MOVAL，BL；AH中为行值，AL为列值

X1：RET8.1.3.IBMPC机的键盘在PC计算机系列中，PC/XT机采用83键标准键盘，PC/AT机采用84键键盘，286以上的机型一般使用增强型101键或102键扩展键盘。属于非编码键盘，键盘上的按键排列成矩阵形式，对按下键的识别采用行列扫描原理，由键盘内部的Intel8048单片机完成。键盘通过一根螺旋形的5芯电缆与主机相连。8.2.1LED显示器件及其接口1概述LED(LowEmittingDiode)发光二极管,在小型专用微机系统和单片机系统中，它是主要的显示器件。常用的LED有单个LED显示管、7段或8段数码显示器和点阵式显示器。下面主要介绍数码管及其接口。8.2显示接口技术2.显示接口举例:74LS164扩展LED显示接口寄存器是一种用来暂时存放数据、指令等的器件，它由触发器组成。一个触发器可以储存一位二进制代码。存放几位二进制代码用几个触发器即可。在微机系统中，常在CPU和七位LED显示器间使用了移位寄存器74LS164作串行输入并行输出暂存器，该移位寄存器是经过改造的移位寄存器，它除了具有数据寄存的功能外，还具有移位功能。所谓移位功能，就是寄存器中所存的数据可在移位脉冲的作用下左移或右移。LEDPROC ;入口参数:显示码在BL中LED1: MOVAL,80H

MOVDX,IOCTRL

OUTDX,AL MOVCL,8LED2: MOVAL,BL MOVDX,IOCPT OUTDX,BL ROLBL,1 MOVAL,00H

MOVDX,IOCTRL

OUTDX,AL MOVAL,01H

OUTDX,AL LOOPLED2LED ENDP8.2.2CRT显示器及其接口1概述(1)CRT显示器组成与工作原理CRT（CathodeRayTube，阴极射线管）,它采用的扫描方式有光栅扫描、随机扫描、矢量扫描等多种，但常用的是光栅扫描方式。这种扫描方式利用CRT中高速的电子束不断一行一行地从左到右、从上到下作有序扫描。CRT内有扫描偏转电路和视频驱动电路。(2)CRT显示器分类监视器可分为单色和彩色两大类，彩色监视器的CRT有R（红）、G（绿）、B（蓝）三色电子枪，三色视频信号分别控制三原色的亮暗，从而有多种不同的颜色。监视器的另一个重要性能指标是分辨率，它是指整个屏幕可显示的像素乘以每屏的扫描线数。IBM-PC单色显示器的分辨率为720×350，高质量彩色图形监视器的分辨率达到1024×1024，颜色达256种，总的颜色数可达224。(3)CRT显示器显示方式比较。监视器通过控制器（适配器）与微机接口，根据不同的性能要求有多种结构，如MDA（MONCHROMEDISPLAYADAPTER）单色显示器适配器、CGA（COLORGRAPHICADAPTER）彩色显示器适配器、EGA（ENHANCEDGRAPHICADAPTER）增量型彩色显示器适配器和VGA（VIDEOGRAPHICARRAY）。(4)CRT显示器的接口信号功能。监视器的接口信号根据监视器的驱动方式不同而不同。复合驱动式将视频信号和水平、垂直同步信号合成一个信号驱动，其接口线只有信号线和地线两根。直接驱动方式将各种信号分开驱动，使用9芯或15芯D型插座与控制接口。2、单色显示适配器（MDA）MDA适配器可以看成由显示数据处理和扫描控制两部分组成

3、彩色图形适配器（CGA）CGA可产生黑白和彩色的字符和图形，具有合成视频接口COMPVIO及直接驱动接口（R、G、B、I、HSYNC、VSYNC）两种监视器接口

4、EGA、VGA、SVGA图形显示适配器增强型图形适配器EGA和影像图形阵列VGA是IBM－PC/AT、PC386、PC486的标准配置图形接口板。其分辨率、颜色、速度等性能均有显著的改进和提高。EGA的分辨率达到640×350，其字符点阵有8×8、8×14、9×16等多种，可同时显示的颜色有256种。VGA的分辨率达到640×480，可同时显示的数256K种。SVGA的分辨率可达到640×480、800×600、1024×768、1280×1024、1600×1200等，可同时显示的数不限，具体取决于显存VRAM的容量，一般可达到16M种(24位)、4G种(32位)颜色，即真彩色显示。EGA和VGA的接口逻辑仍由显示数据处理和扫描控制两部分逻辑组成。扫描控制部分的主要作用是产生水平和垂直同步信号、回扫信号、消隐信号，并对数据在屏幕上的显示格式进行控制，其显示数据处理逻辑包含显示存储器、并串转换器和属性控制器等部分。8、3鼠标接口技术8.3.1、鼠标器工作原理及分类（1）原理：鼠标器是由位置传感器、专用处理芯片和采样机构组成。鼠标器的工作原理：当鼠标器相对桌面移动时，采样机构按X，Y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据格式传送到计算机主机。（2）鼠标器的分类：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。按照按键的数量：二键式、三键式和多键式多功能鼠标器。按其使用功能：分为2D式和3D式两种。按其接口插头的类型：分为“D”型9针串口鼠标及圆形并口（PS/2）鼠标。串口，PS/2和USB三种类型串口：将鼠标接到电脑主机串口上使用。其优点是适用范围和机型最多，从没有PS/2接口和USB接口的电脑到现在最新的电脑都能使用，缺点是串口通信的数据传输率低，中高档鼠标不能发挥其高性能优势，而且不支持热插拔。PS/2接口：PS/2接口是目前最常见的鼠标接口，最初是IBM公司的专利，俗称“小口”。这是一种鼠标和键盘的专用接口，是一种6针的圆型接口。但鼠标只使用其中的4针传输数据和供电，其余2个为空脚。是ATX主板的标准接口，是目前应用最为广泛的鼠标接口之一，也不支持热插拔。在连接PS/2接口鼠标时不能错误地插入键盘PS/2接口（鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色）。USB接口：与前两种接口相比，其优点是非常高的数据传输率，完全能够满足各种鼠标在刷新率和分辨率方面的要求，能够使各种中高档鼠标完全发挥其性能，而且支持热插拔。鼠标器组成原理鼠标接口引脚示意图8.3.2鼠标与计算机的接口1.鼠标器串行接