微机原理接口技术第5章课件

第5章

人机交互接口

键盘接口

LED显示器接口CRT显示器接口其他人机交互接口（鼠标器、光笔、触摸屏、操纵杆、图形板等）5.1键盘接口

⑴编码键盘。这种键盘内部能自动检测被按下的键，并提供与被按键对应的键码，如ASCII码、EBCDIC码等，以并行或串行方式送给CPU。它使用方便，接口简单。

⑵非编码键盘。这种键盘只简单地提供键盘的行列矩阵，而按键的识别和键值的确定、输入等工作通过软件完成。这是目前可得到的最便宜的微机输入设备。

1．去抖动去抖动的方法通常有两种:（1）软件延时法：当发现有键按下或释放时，软件延时一段时间再检测。（2）硬件消抖动：在键开关与计算机接口之间加一个消抖动电路，如双稳电路、单稳电路（输出脉宽要大于抖动时间）、RC滤波电路等。由于硬件去抖动增加了电路的复杂性，每个按键都要一个去抖动电路，所以这种方法只适用于键数目较少的场合。在键数目较多时，大多采用软件延时法去抖动。2．防串键串键是指两个或两个以上按键同时按下，或一个键按下后没释放又按下另一个键时产生的问题。

⑴双键锁定。⑵N键连锁。3．按键识别和键码产生

⑴行扫描法。⑵行列交换法。5.1.1键盘接口基本功能

（1）扫描法扫描法通过依次查询键盘矩阵的枚一行线，然后读取列数据确定按键是否在本行，具体方法如下：首先使PA0=0然后读取PB端口，若PB=0FFH则表示行0没有按键按下，再使PA1=0再读取PB判断行2有无按键按下，依次扫描全部的行线。当PB读取的数据不为0FFH，则表示该扫描行有按键按下，则再确定相应的按键序号。

（2）行列交换法行列交换法也称行列行反转法，在识别闭合按键时，要将行线接一个并口，工作于输出方式，将列线也接一个并口，工作于输入方式，程序使CPU通过输出端口向各行线上全部送低电平，然后读入列线的值。如果某按键按下，则必定会使某一列线值为0。然后，程序再对两个并行端口进行方式设置，使行线工作在输入方式，列线工作在输出方式，并将刚才读到的列线值从列线所接的并口输出，再读取行线上的输入值，在闭合键所在的行线上的值必定为0。这样，当一个按键被按下时，必定可以读取一对唯一的行值和列值。

5.1.3PC机键盘接口

1．键盘的工作原理

①组合键：当按下Ctrl、Shift、Alt等控制键时，INT09H中断将其扫描码送入DOS参数区40:17H单元，在用户按下其他键时与40:17H单元内容组合为一个组合键。如处理Ctrl+C键时，INT09H中断首先将Ctrl键(扫描码为1DH)存入40:17H单元，随后再读取后续按键，若按键为C，则解释为Ctrl+C组合键。

②乒乓键：PC机设置有乒乓键(如NumLock、CapsLock等)计数位，通过计数位的0、1来区分按键状态。若开机加电后未按过NumLock键或按偶数次，作为小键盘的光标控制/编辑方式。在这种方式下若按下“7/Home”键时将解释为“Home”编辑键，送入键盘缓冲区的键代码为00，47H两字节；若开机加电后按过奇数次NumLock键，则小键盘为数字方式，在这种方式下若按下“7/Home”键时将解释为“7”数字，送入键盘缓冲区的键代码为37H，47H两字节。

③

换档键：若DOS参数区40:17H单元的数据为02(ShiftL按下)或01(ShiftR按下)，BIOS程序将输入键解释为对应换档键。

2．扫描码和ASCII码当在键盘上“按下”或“放开”一个键时，如键盘中断允许，就会在计算机上产生类型为09H的硬件中断，CPU将控制转入BIOS键盘中断处理程序，以处理用户键盘操作情况。键盘处理程序从8255并行接口芯片的

PA(I/O端口地址60H)读取一个字节的数据，如所读取数据D7=1，表示按键已放开(称为断码)，如D7=0，表示键按下(通码)，而数据的D6~D0则为按键的扫描码。

在ROMBIOS中，对键盘初始化和键盘中断的程序为：MOVAL，99HOUT63H，AL……MOVAL，0C8HOUT61H，ALMOVAL，48HOUT61H，AL在IRQ1键盘中断服务程序中对扫描码进行读取和对键盘接口进行控制的程序为：KEY_IN:INAL，60H ；读入键盘数据端口TEST，AL，80H ；按键是否松开

JNZKEY_IN ；没松开，等待

PUSHAX INAL，61H ；读键盘状态端口(8255PB口)MOVAH，AL ORAL，80H ；置PB7=1 OUT61H，AL ；清除74LS322和中断触发器

XCHGAH，AL ；恢复PB读入数据

OUT61H，AL ；输出，恢复PB7=0、PB6=1，允许接收下一个键

POPAX ；恢复读入的键盘扫描码

MOVAH，AL ；键盘扫描码送AH XLATB ；查表，将扫描码转换为ASCII码……5.2LED显示器接口

1.七段LED显示器基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图5.3所示排列而成，可实现0～9的数字和字符显示，具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等。LED有共阴极连接和共阳极连接两种，如图5.3所示。

LED连接的线路不同，其编码也不同，如图5.4所示电路的LED编码如表5-2所示。

5.3CRT显示器接口

1．字符显示原理显示器显示字符的方法以点阵为基础。这种方法将字符分解成m×n个点阵组成的阵列，将点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出点阵，按照点阵的0和1控制扫描电子束开关，在屏幕上形成字符。字符点阵的多少取决于字符显示质量和字符块大小，在PC机中字符窗口为9×14点阵，字符为7×9点阵。

5.3.1显示器文本接口

PC机字符显示原理如图5.8所示。显示的字符被存放在视频存储器(VRAM)中，字符发生器ROM的高位地址来自VRAM的ASCII码，低位地址来自光栅地址计数器的输出RA3～RA0，它具体指向这个字符点阵的某个字节。在显示过程中，按照VRAM中的ASCII码和光栅地址计数器访问ROM，依次取出字符点阵，就可以完成一行字符的显示输出。2．字符显示属性显示器上的每一个字符在视频缓冲区(VRAM)由2个字节表示，第一个字节是显示字符的ASCII码，而第二个字节是该显示字符的属性。字符的属性确定了该显示字符的特性，如显示字符的颜色、背景颜色、闪烁等，在彩色文本方式下，字符的属性定义如图5.9所示。

①BI=1：表示该显示的字符闪烁，在MS-DOS下的汉字系统中，该位被用作其他用途，并且字符不能闪烁；

②D6~D4：表示该显示字符的背景颜色RGB，在彩色文本方式中，显示的字符共有8种背景颜色；

③D3~D0：表示该显示字符的前景颜色RGB，在彩色文本方式中，显示的字符共有16种前景颜色，I是加亮位，如I=1则表示RGB所对应的颜色作加亮显示。1．VGA图形显示原理VGA(VideoGraphicsArray)显示适配器是采用RGB模拟显示的显示接口卡。(1)彩色位面法

在VGA显示适配器中，彩色位面法用于16色模式。图形16色显示时把VRAM划分为4个彩色位面，屏幕上的像点特征由4个位面的值共同确定。

由0~3位面合成的值是一个颜色索引值，而不是真正显示器所显示的颜色值，真正显示的颜色必须通过索引寄存器查到，再通过DAC表产生，如图5.12所示。由此可见，如果更改颜色索引寄存器的数值，就可以达到换色的作用或改变颜色的作用。

(2)压缩像素法在VGA或SuperVGA显示适配器中，压缩像素法主要用于256色以上的图像显示模式，在压缩像素法中，VRAM中的一个字节对应屏幕上的一个像点，由于一个字节的取值为0～255，所以屏幕上的点就有256种颜色的变化(256色)。VRAM与屏幕的映射关系如图5.13所示。

5.3.3VESA图形标准接口

工业标准化组织——视频电子学标准协会(VideoElectronicsStandardsAssociation，VESA)提出一组附加的BIOS功能调用图形接口标准，从而解决了SuperVGA软件开发、应用的不兼容问题。但VESA也有它的先天不足，它是一个从软件层解决SuperVGA适配器之间的兼容问题，并且只能在实地址模式中使用(不支持Windows)。但采用VESA标准图形接口可以解决DOS下的应用软件的兼容，用VESA图形接口开发的DOS应用程序可以在不同的SuperVGA适配器上的DOS环境中运行。

5.3.4真彩色图形显示

真彩色指用户程序写入显示缓存的图形信息，不需要通过颜色索引转换和调色板的转换而直接通过DAC转换为模拟量显示，即写入的颜色与显示的显示相同。真彩色显示卡的结构如图5.14所示。

5.4其他人机交互接口

鼠标器从工作原理上可分为机械式、光电式两种。

MS鼠标的串行通信参数为：1200bps，7位数据位，无奇偶校验，1位停止位。MS鼠标采用3字节数据格式(1B=X1LBRBY7Y6X7X6，2B=X0X5X4X3X2X1X0，3B=X0Y5Y4Y3Y2Y1Y0，其中LB=1表示鼠标左键按下，RB=0右键按下)，通信使用TXD、RXD、RTS、DTR等控制线。

5.4其他人机交互接口

5.4.3光笔接口

光笔是用于交互式绘图、测量的部件，从外形看它像一支普通的笔，在顶部装有光学镜头调节光圈的大小以控制视场。视场内的光通量(亮度的强弱)经过光纤送到脉冲检测电路去检测。显示器上的每一亮点并不是恒亮的，而是随着光栅扫描的到来由暗到亮，扫描后又由亮到暗变化着，这种动态的变化是人眼所不能观察的(视觉暂留效应)，但却会使光电检测电路产生一连串的脉冲，如图5.16所示。

当用户在光笔上按动按钮开关时，