自动测试系统课件第六章

自动测试系统课件第六章第一页，共79页。图6-1键盘按键结构示意图第二页，共79页。2．按插口方式分类按照键盘插口方式，键盘可分为串口（AT）键盘（大口）、并口（即PS/2）键盘（小口）两类。图6-2键盘插座示意图及各引脚功能第三页，共79页。3．按键盘编码方式分类分为编码键盘和非编码键盘。（1）编码键盘：键盘本身带有实现接口主要功能所必需的硬件电路。不仅能自动检测被按下的键，并完成去抖动、防串键等功能，而且能提供与被按键功能相对应的键码（如ASCII码）送往CPU。所以，编码键盘接口简单、使用方便。但由于硬件电路较复杂，因而价格较贵。第四页，共79页。（2）非编码键盘：键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。有关按键的识别、键码的确定与输入、去抖动等功能均由软件完成。目前微机系统中，一般为了降低成本大多采用非编码键盘。值得指出的是，实际中使用的某些键盘往往介于两种类型之间，即它们可完成编码键盘的部分功能，但又不能完全属于编码键盘。第五页，共79页。图6-3键盘电路组成示意图6.1.2键盘电路的组成第六页，共79页。图6-4键盘控制电路第七页，共79页。1.微处理器8049时一种典型的8位单片机，具有独立的指令系统，可外接振荡电路、内含数据和程序存储器，具有多用途多功能及I/O接口等功能。具有如下特点：（1）27条输入输出电路，即3个8位I/O，其中两个（P10~P17）可作为寻址、一个(DB0~DB7)用于8位数据总线的字节寻址。此外，T0、T1、INT均可作为输入线使用。第八页，共79页。（2）128个RAM数据存储器。（3）2KBROM程序存储器。（4）可外接1MHz~11MHz的晶体振荡器。（5）两个带溢出中断T0、T1的定时/计数器。（6）外部中断INT和单步中断SS0。第九页，共79页。2.译码器74LS154是一种4~16位的译码器，由8049的P24~P27四引脚作为译码器的输入（范围0000~1101），译码器输出为13条不同时为0的行扫描线。这13条线每一个与键盘矩阵的一行相连。第十页，共79页。3.键盘矩阵

AT101/102键盘由8列×13行组成，行和列交叉处分别连接键的两个触点（如图6-5所示）。每个列信号线的一端与Vcc高电平之间有上拉电阻，使列线在没有键按下时保持为高电平。第十一页，共79页。图6-5键盘矩阵结构示意图第十二页，共79页。图6-68048和键盘接口的连接图6.1.3键盘工作原理第十三页，共79页。PC系列键盘采用13行×8列的矩阵结构。在键盘中用一单片机处理器8048来控制整个键盘的工作。键盘中还有一个扫描电路，采用行列扫描并不断地对键盘进行扫描，检查键盘是否有键按下以及所按按键的位置信息，送给单片微处理器8048的测试端T1。8048读取T1端的信息经内部扫描程序的分析确定键盘上所按按键的位置，并翻译成扫描码，由数据线DATA输出给键盘接口电路，键盘接口电路收到扫描码后再进行处理，转换成ASCII码或设置一些状态。第十四页，共79页。单片机处理器以串行序列发送键盘扫描码，其格式如下：第十五页，共79页。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：第十六页，共79页。6.1.4键盘接口的功能和原理1.接口功能

（1）去抖动：所谓去抖动是指在识别被按键和释放键时必须避开抖动状态，只有处在稳定接通或稳定断开状态才能保证识别正确无误。去抖问题可以通过软件延时或硬件电路解决。第十七页，共79页。（2）防串键

防串键是为了解决多个键同时按下或者前一按键没有释放又有新键按下时产生的问题。常用的方法有双键锁定和N键轮回两种方法。第十八页，共79页。双键锁定：当检测到有两个或两个以上的按键被按下时，只把最后释放的键当作有效健，并产生相应键码。N键轮回：当检测到有多个键被按下时，能根据发现它们的顺序依次产生相应键的键码。第十九页，共79页。（3）被按键识别

如何识别被按键是接口要解决的主要问题，一般可通过软硬结合的方法完成。常用的方法有行扫描法和线反转法两种。第二十页，共79页。行扫描法：该方法的基本思想是，由程序对键盘进行逐行扫描，通过检测到的列输出状态来确定闭合键。为此，需要设置输入口、输出口各一个。该方法在微机系统中被广发使用。线反转法：该方法的基本思想是通过行列颠倒两次扫描来识别闭合键。为此，需要提供两个可编程的双向输入/输出端口。第二十一页，共79页。（4）键码产生

为了从键的行列坐标编码得到反映键功能的键码，一般在内存区中建立一个键盘编码表

，通过查表获得被按键的键码。第二十二页，共79页。2.接口原理

（1）检查是否有键按下，其方法是：输出扫描码，使所有行线为0。然后读入列线状态，检查是否有列线为0。若有，则表明有行线和列线接通，意味着有键按下。（2）去抖动：当有键按下时，延时20ms左右，待抖动消失后，在稳定状态下进行被按键识别。第二十三页，共79页。（3）被按键识别：从第0行第0列开始，顺序对所有按键编号。通过逐行扫描确定被按键的编号。具体定位方法为：从第0行开始，每扫描一行时，令该行对应的行线为0，其余行线为1，然后读入列线状态，检查是否有列线为0。若无，则行号加1，顺序扫描下一行；若有，则查出状态为0的列号，由该列号和正在扫描的行号即可确定被按键的编号。第二十四页，共79页。6.2鼠标接口鼠标器是高速主动式移动光标位置的输入设备，比键盘速度快得多。衡量鼠标器性能的一个重要参数是分辨率，一般以象素点/厘米（d/cm）为单位，表示鼠标移动1cm时所经历的象素点数。分辨率越高，可使鼠标移动到目的地的距离越短。一般鼠标的分辨率为59~79d/cm。目前已有产品达到118~157d/cm或更高分辨率。第二十五页，共79页。6.2.1鼠标的分类鼠标按采样机构的不同，基本上分为光机式、光电式、机械式三种；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，目前也有USB鼠标；按照按键的数量可分为二键式、三键式和多键式多功能鼠标；按其使用功能分为2D式和3D式两种；按其用途又分为台式和便携式两种。目前使用最多的是光机式两键或三键鼠标器。

第二十六页，共79页。图6-7鼠标器组成原理鼠标是由位置传感器、专用处理芯片和采样机构组成。6.2.2鼠标的结构和工作原理

第二十七页，共79页。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。第二十八页，共79页。图6-8光机鼠标结构筒图1.光机式鼠标

第二十九页，共79页。图6-9光电式鼠标结构示意图2.光电式鼠标第三十页，共79页。6.3视频显示接口6.3.1显示系统的组成及其工作原理1.显示系统的组成一个完整的微型计算机显示系统由显示控制适配器和显示器（即监视器）组成。图6-10微机显示系统组成示意图第三十一页，共79页。2.显示系统的工作原理显示系统的工作原理：显示接口卡从主机接受显示输出信号，经过处理和变换然后输出。显示器从VGA显示卡的输出端口接收红、蓝、绿三色模拟信号及行同步信号和场同步信号，并对它们进行不同的处理后送到CRT，这样才可以在屏幕上显示出字符和图像。第三十二页，共79页。图6-11VGA方式CRT显示系统工作原理框图第三十三页，共79页。VGA显示卡：是显示器与计算机之间的接口电路，微机主机系统输出的显示信号是以计算机本身的代码形式输出的一种数字信号，是不能直接送到显示器上进行显示的。显示卡的作用就是将主机输出的显示信息转换成幅度比较强的模拟信号，这些模拟信号及其返回信号分别是红、绿、蓝信号及其返回信号。而两个同步信号则为数字信号，其峰值为5V，这样的数字信号可以很好地完成显示的同步工作，所以无需将其转换成模拟信号。第三十四页，共79页。◆视频处理电路：显示卡送来的视频信号的电压较低，仅为1V左右，所以需要经过电路放大，然后送到CRT显像管阴极，以调节显像管阴极电压，使显示卡字符发生器产生的字符信号在屏幕上显示出来。◆场振荡电路：它是一个自由振荡电路，用于产生一个频率为50~120Hz（可调）的锯齿波信号。其振荡频率受场同步脉冲电压的控制，保持在60Hz以上。第三十五页，共79页。◆场输出电路：将场振荡电路产生的锯齿波电压进行电压放大和功率放大，在场偏转线圈中产生锯齿波电流，使CRT中的电子束作垂直方向运动，即场扫描。◆行振荡电路：产生行脉冲电压，送到行输出电路。其振荡频率受行同步信号的控制，一般在30KHz~50KHz之间。第三十六页，共79页。◆行输出电路：将行脉冲进行电压放大和功率放大，在行偏转线圈中产生锯齿波电流，控制CRT中电子束作水平方向运动，即行扫描。同时推动中高压电路工作。◆开关稳压电路：将交流电变换为显示各个电路所需的支流电压，为显示各个电路单元提供电能。第三十七页，共79页。◆中高压放生电路：利用行扫描的逆程脉冲，自回扫变压器的副连产生幅值很高的高频电压，进行整流后便的到直流高压和中压电压。高压可达几万伏以上，将它接到显示器的高压嘴做CRT的第二阳极电压；中压得高低可以调整，用于CRT的聚焦和加速电压。第三十八页，共79页。6.3.2视频标准及视频接口的基本类型1.显示控制适配器标准

（1）单色显示适配器MDA：显示80列×25行字符，每个字符为9×14点阵，分辨率为720×350，不能兼容图形方式。（2）彩色图形适配器CGA：可兼容图形与字符两种显示方式，字符采用8×8点阵。第三十九页，共79页。（3）增强型图形适配器EGA：它能兼容CGA的所有功能。字符显示采用8×14点阵。（4）视频图形阵列VGA：VGA能兼容CGA、EGA，字符显示采用9×16点阵。（5）超级VGA：它与VGA完全兼容，256种颜色甚至64M真彩色。对应产品有SVGA、TVGA等，这些新的显示标准都向下兼容CGA、EGA。第四十页，共79页。2.关于视频显示的几个概念（1）像素（Pixes）：指显示屏幕上颜色和亮度可以被控制的最小单元，即一个圆点。（2）分辨率（Resolution）：水平方向显示的像素数与垂直方向显示像素数的乘积。第四十一页，共79页。（3）视频模式（Videomode）：分为文本（Text）和图形（Graphics）两种类型。文本模式下屏幕被划分为矩形的字符位置——屏幕的横向为80列字符；图形模式下屏幕被分为由许多很小的点（即像素）构成的点阵，使用这些点可以在屏幕上构成任何图案（包括字符）。第四十二页，共79页。决定单色显示器分辨率的因素有两个：行频和视频输出的频带宽度。影响彩色显示器显示分辨率的要素有三个：第一：是荧光屏上两个相邻像素之间

的距离。第二：影响彩显分辨率的是CRT的

聚焦能力。第三：频带宽度。第四十三页，共79页。6.3.3VGA视频接口1.适配器的性能微机系统中CPU和视频适配器分别具有如下作用：CPU可通过系统复位，初始化适配器控制端口；经视频BIOS读取和改变显示秦光标位置、访问显存、读写字符属性和视频方式；屏蔽或允许屏幕显示；输出位图、字符模块及控制器寄存器地址等。但视频适配器较CPU访问显存频繁得多，要根据不同类型和分辨率产生水平和垂直同步信号。第四十四页，共79页。1）VGA视频图形矩阵的主要性能

垂直分辨率达到480以上，同时向下兼容；刷新缓存位图达4个，每个64KB；颜色调色板增加到256KB以上；字符集可装入的模块增加到8×8KB，共64KB；增加了DAC视频显示转换器软硬件；增加了VGA

BIOS调用功能，达到用软件手段对颜色、字符发生器等控制功能；利用微控制芯片独立管理刷新缓存。VGA始创了用软件参与或代替硬件管理显存的方法，为后来的高级图形接口GUI的发展打下了基础。因为在处理器达到一定速度后，采用软件控制比仅靠硬件管理具有更大的灵活性、适应性和可扩展性。第四十五页，共79页。2）VGABIOS的主要服务功能直接控制功能，可作视频方式设置、显示输出的设置等；返回显示器的状态，除了返回当前状态外，还可显示上一状态、交替显示状态保存。交互功能：光标类型、位置的读写。文本方式：选择字符矩阵，写一帧，读写属性和当前帧滚屏。图形方式：读、改写像素（颜色）值。调色板：设置调色板寄存器等。DAC颜色查询表：选择及读写DAC页、模块、单元，选择灰度和参数。字符发生器：文本方式下选择字符集合显示模块，装入字形集合显示模块，图形方式下显示字符的选择和装入。第四十六页，共79页。2.视频适配器结构图6-12VGA视频适配器外形结构图第四十七页，共79页。1．视频控制芯片（CRTC）CRTC（显示芯片）按其芯片档次及所支持的显示方式可分为：彩色图形显示芯片2D显示芯片3D一代显示芯片3D二代显示芯片3D三代显示芯片3D四代显示芯片第四十八页，共79页。图6-13VGA视频适配器示意图第四十九页，共79页。2）刷新缓存DRAM文本显示方式要经过几个步骤：在江字符调入刷新缓存之前，事先要由用户确定字符集，再选择暂时的显示模块0~7，它们每块为8KB，用于装入256个字符，每个字符的ASCII码和显示属性共32个字节（各16点阵）；然后调入装入模块功能。为了增强显示范围和显示灵活性，VGA采用选择字符集实时调用的方法，即可装入字符发生器。第五十页，共79页。图6-14可装入式字符发生器第五十一页，共79页。3）DACDAC视频部件含有256个宽18位的寄存器即RAM，既用于供用户执行调色板选择功能调用，还具有转换显示数据的作用。这个部件是通过视频微控制器的D0！D7传送数据的。在文本方式下，VGA视频控制器自动将刷新缓存中的数据转换成为点阵流，输出视频信号及属性信息。在图形模式下，刷新缓存中的像素信息表示每个象素的颜色。这些信息在颜色代码确定后，会自动转换为模拟视频信号输出。SENSE是数/模转换器（DAC）向视频控制芯片返回的单/彩色显示器状态信号。由视频控制芯片定时电路提供。水平同步和垂直同步由控制器按照不同分辨率而输出不同的时钟信号。第五十二页，共79页。4）VGABIOSVGABIOS是在系统启动时装入的。系统启动后自动设置成默认的视频方式和字符矩阵模式。VGABIOS除了包含新视频方式的BIOS调用程序外，还有字符阵列码信息。在视频系统中，它是主机CPU与显示系统设备的重要接口。第五十三页，共79页。5）总线接口显示适配器要接在微机系统主板上与主板进行数据传输。与主板连接的接口主要有ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等几种。ISA与EISA总线带宽窄、速度慢。VESA总线扩展能力差，这三种总线均已淘汰。现在常见的是PCI、AGP接口，PCI与AGP接口总线的显示适配器总线带宽较宽，总线时钟频率高并且传输速度快，在现代微型计算机系统中得到广泛的应用。第五十四页，共79页。3.端口寄存器VGA寄存器主要由外部寄存器、序列发生器寄存器、图形控制器寄存器、属性控制器寄存器和视频DAC寄存器组成。这5种寄存如图6.11所示，每种寄存器又由多个端口寄存组成。每个寄存器的作用是按位（Bit）实现的。第五十五页，共79页。图6-15视频控制器及寄存器组成示意图第五十六页，共79页。1）外部寄存器外部寄存器组共有3个端口、5个寄存器。2）序列发生器寄存器序列发生器组共有2个端口、5个内部控制寄存器，对内部寄存器的访问分为2步进行：首先访问变址寄存器，向3C4H端口写入00H~04H作为选择寄存器号，然后访问数据寄存器，向端口3C5H写该内部寄存器要设置的数据。第五十七页，共79页。序列发生器寄存器由复位寄存器、时钟方式寄存器、字符映像选择寄存器、映像屏蔽寄存器和存储方式寄存器组成。（1）复位寄存器：VGA通过复位寄存器控制序列发生器的状态。VGA采用同步复位方式，向位0和位1写0即可使VGA执行复位操作，正常时全为1。第五十八页，共79页。（2）时钟方式寄存器：不同视频方式下要用到不同计数时钟组合。如象素时钟、字符宽度时钟都是基本时钟。VGA采用8位寄存器中的位提供选择时钟的方式，它们分别是：

1位0（8/9象素时钟）：用来选择字符象素的宽度。第五十九页，共79页。2位1（带宽）：刷新缓存可以选择不同的数据宽度，以适应不同分辨率的存取周期。在高分辨率方式下CPU在访问存储器之前要等待5个存储器周期中的4个，这就是牺牲速度换取容量。在低分辨率下，只要延时等待5个周期中的两个即可，从而提高了访问速度。第六十页，共79页。3位2（移位装入）和位4（移位）：这两位用于并串转换的移位时钟控制。4位3（象素时钟）：象素时钟决定了绘图的速度。5位5（关屏幕）：它与图形生成逻辑一起控制屏幕的关闭，该时钟是VGA显示方式中新增加的。第六十一页，共79页。字符映像选择寄存器字符映像选择寄存器用来确定刷新缓存位图的字符映像表。字符映像块也可以看作字符发生器的指定空间，每个块的长度为8KB。由于文本方式下字符的ASCII码和属性量部分要分别存储，而每个字符点阵行数为8、14或16行。按16行计算，256个字符要用去4KB。由于VGA显示方式希望采用的字符集越多越好，VGA要同时显示两组，共512个点阵信息，一帧图像所需的块长度为8KB。第六十二页，共79页。图6-16字符映像模块选择示意图（3）映像屏蔽寄存器：用这个寄存器选择刷新缓存位图0~3之一。（4）存储方式寄存器：用来确定显示存储容量、寻址连续和文本/图形的类型等。第六十三页，共79页。3）图形控制器寄存器

图形控制寄存器组有2个端口、9个寄存器。图形控制寄存器和属性控制寄存器是用户使用得最多的。前者决定图形的方式和像素数据本身。图形控制寄存器端口地址如表6-3所示。图形控制器寄存器都是只写类型。图形控制器寄存器由置位/复位寄存器、置位/复位允许寄存器、颜色比较寄存器、数据环移寄存器、读映像选择寄存器、方式寄存器、杂项寄存器、位屏蔽寄存器组成。第六十四页，共79页。4）属性控制器寄存器属性控制寄存器组含2个端口、20个寄存器。要想为图形像素调色和写属性数据，用户必须要访问属性控制寄存器，一般都是通过采用BIOS调用方式。第六十五页，共79页。6.4打印机接口6.4.1打印机的分类♦从打印原理上可分为击打式和非击打式。♦按其与计算机连接方式可分为并行打印机和串行打印机。♦从打印色彩上分为单色打印机和彩色打印机等。第六十六页，共79页。6.4.2打印机的组成与工作原理1.针式打印机针式打印机是一种典型的击打式打印机，按其打印精度（即针数多少）可分为9针打印机和24针打印机、按其输出幅宽可分为宽行打印机和窄行打印机。第六十七页，共79页。1）工作原理针式打印机隔着色带将某种点阵图案压在纸上。这类打印机通常有一个打印头，其上包含一组按矩阵方式排列的金属针，依靠选择打出某些针来形成点阵图案，针的数目决定打印机的质量。第六十八页，共79页。当打印机被连接到计算机并确定为工作状态时，主机便向打印机发出一个8位数据，这些数据（如ASCII码）可以看成是字符发生器中数据的地址。这时打印机向主机发出信号请求暂停，直到主机准备好，才发出下一个数据。打印机一旦收到数据，就按其字符发生器的点阵在列计数器的控制下一列一列地输出。列点经过列逻辑控制将其转换成打印针所需的脉冲信号，再经过驱动电路转换为线圈电流，使打印头中的打印针动作，即可打印出字符或图形。第六十九页，共7