第7章人机交互设备接口

第7章人机交互设备接口第一页，共57页。内容回顾并口基本概念并行传输与串行传输的概念与特点。并口的分类：基本并口电路、可编程并口电路。8255A可编程并行接口内部结构、外部引脚。8255A编程：方式选择控制字、C口置位/复位控制字。8255A工作方式：方式0、1、2。PC机中的并口应用PC/XT机：单片8255A，地址60~63H。PC/AT机：集成，地址和功能与PC/XT相同。2第二页，共57页。第七章人机交互设备接口显示器接口4鼠标接口2LED接口3打印机接口5键盘接口1音频设备接口63第三页，共57页。(1)键盘分类根据按键开关的结构有触点式：机械式、弹簧式等。手感差、易磨损。无触点式：电容式、电感式。手感好、寿命长。根据键盘插口形式：大口、小口、USB口。

7.1键盘接口4第四页，共57页。根据键盘的编码方式编码键盘由硬件电路完成扫描、编码和传送，直接提供按键编码信息，并完成去抖、防串键等功能。响应速度快，但硬件复杂，价格较贵。非编码键盘键盘的扫描、编码和传送由软、硬件共同完成。响应速度较慢，但可修改软件来重定义按键，使用灵活，扩充方便。目前主要使用非编码键盘。5第五页，共57页。(2)非编码键盘的工作原理线性键盘每个按键都有一条数据线送到计算机接口，适用于按键较少的专用键盘。缺点：按键较多时，数据线也增多，增加成本。6第六页，共57页。矩阵键盘按键按照行列排放。优点：节省输入线。缺点：需要采用特殊的方法进行按键识别。7第七页，共57页。(1)判断是否有键按下CPU向所有的行输出低电平，然后读取列线值。若所有列线均为高，则无键按下；否则有键按下。(2)判断是哪个键按下（行扫描法）先向第0行输出低电平，其余行输出高电平，然后读取列线值。若某一列为低，则说明0行与该列交叉处的键被按下。若列线全为高，说明本行无键按下，则继续扫描下一行。依次类推，直到找到键或全部扫描完毕。确定了行号和列号，可形成键盘扫描码。行扫描法8第八页，共57页。【例7-1】如图的矩阵键盘，其行线接8255

A口低4位，列线接B口低4位。A、B口均为方式0，A口输出，B口输入。试采用行扫描法编程读取键盘码。9第九页，共57页。Start：

MOVAL，82H ；设置8255A的工作方式 OUT63H，AL；判别是否有键按下

MOVAL，00H ；给A口输出00H OUT60H，ALWait1： INAL，61H

；读入B口的值

ANDAL，0FH

；取低4位

CMPAL，0FH

；比较

JZWait1

；全1则无键按下，继续等待 CALLDELAY ；延时，消除抖动

INAL，61H

；再次读B口，测试有无低电平

ANDAL，0FH

CMPAL，0FH

JZWait1

；全1则是干扰，继续等待10第十页，共57页。；判断哪个键按下 MOVCL，4 ；设置计数初值 MOVAL，0FEH ；使A0=0，准备扫描第一行Check:OUT60H，AL MOVAH，AL ；保存行扫描码 INAL，61H ；读B口 ANDAL，0FH ；取低4位 CMPAL，0FH ；比较 JNZTable

；有键按下，转键值处理子程序 MOVAL，AH ；无键按下，则修改行扫描码 ROLAL，1 ；循环左移1位 DECCL ；行数减1 JNZCheck ；未扫描完4行，则继续 JMPSTART ；重新扫描

11第十一页，共57页。Table：CALLKeyValue ；AH=行扫描码，AL=列扫描码 MOVAL，00 ；等待按键释放 OUT60H，ALWait2：

INAL，61H ；读B口 ANDAL，0FH ；取低4位 CMPAL，0FH ；比较 JNZWait2 ；按键未释放，则继续等待 …… ；后续处理KeyValueProcCMPAX，0FE0EH JZL0 ；0行0列按键时的分支处理CMPAX，0FE0DH JZL1 ；0行1列按键时的分支处理..... ；依次对16个按键分别判断RETKeyValueENDP 12第十二页，共57页。首先向所有行输出低电平，然后读列线。若某列线为低电平，则说明该列有键按下。由此可获得列号。然后向所有列输出低电平，读取行线，以同样方法确定按键的行号。通过行号和列号确定按键的位置和编码。行列反转法13第十三页，共57页。(1)行扫描依次向各行输出低电平，其余行为高电平。每扫描一行，读取一次列线，若列线全为高电平，则没有键按下，若有一列为低电平，则有键按下，获取按键的行号和列号，行扫描完成。(2)列扫描依次向列线输出低电平，然后读取行线值，再次获得按键的行号和列号。(3)扫描码比较两次获得行号和列号相同，则键码正确，即获得按键的行列扫描码。行列扫描法14第十四页，共57页。(1)去抖现象：按键时，按键开关会在闭合和断开间跳动几次最后达到稳定状态，脉冲出现毛刺，持续时间小于10ms。后果：误判为多次按键。方法：硬件：RC滤波电路。软件：延时重判法。(2)重键由于误操作，同时按下2个或多个键。连锁法：不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法：识别到一个闭合键后，直到该键释放后再去识别其它按键。去抖与重键问题15第十五页，共57页。内容概要显示器接口4鼠标接口2LED接口3打印机接口5键盘接口1音频设备接口6键盘的分类键盘的工作原理：扫描方法16第十六页，共57页。(1)鼠标的工作原理将鼠标在平面移动时产生的位移和方向信息转换为屏幕上光标的坐标位置。(2)鼠标的分类2键式、3键式、4键。机械式、光电式等。有线式、无线式。并口、串口、PS/2口、USB口等。

7.2鼠标接口17第十七页，共57页。(3)鼠标的接口MS串口通过9针或25针DB头与计算机连接，连到主机的COM1或COM2口，采用RS-232C标准通信。18第十八页，共57页。PS/2串口通过6针的微型头与计算机连接。与MS串口鼠标的逻辑电平标准不同。MS串口鼠标使用RS-232C标准，为负逻辑：“1”为-3V~-15V；“0”为+3V~+15V。PS/2鼠标为TTL电平：“1”为+5V，“0”为0V。19第十九页，共57页。总线鼠标接口与插槽中的扩展卡连接。目前很少使用。USB鼠标接口广泛使用，支持热插拔。无线鼠标接口：BlueTooth20第二十页，共57页。(4)鼠标接口的编程仅向PC机单向传输数据，没有端口地址，所有功能都由INT33H功能来实现。INT33H的功能号为03H（存放在AX中）时，可获取鼠标指针的按键状态和指针位置。返回的信息：BX=按键状态。位0（左键是否按下：按下为1，未按下为0）位1（右键是否按下：按下为1，未按下为0）位2（中键是否按下：按下为1，未按下为0）CX=水平坐标，单位：像素。DX=垂直坐标，单位：像素。21第二十一页，共57页。【例7-2】单步执行下列程序，当进行鼠标操作时，BX、CX和DX会返回相应的操作信息。LL：MOVAX，03HINT33HJMPLL22第二十二页，共57页。内容概要显示器接口4鼠标接口2LED接口3打印机接口5键盘接口1音频设备接口6鼠标的工作原理鼠标的分类鼠标的接口鼠标接口的编程23第二十三页，共57页。由LED发光二极管组成，主要用于显示信息。常用的LED显示系统有单个LED显示管、LED数码管和LED点阵显示器等，工作原理类似。LED数码管结构

7.3LED接口七段数码管：a~g段用来显示10进制或16进制数字和字符，DP段用来显示小数点。二极管导通，相应的段即发光。控制不同组合的段发光，就可显示各种数字和字符。控制各发光段上的代码为段码；控制某个数码管的码为位码。24第二十四页，共57页。LED电路的2种接法共阳极：阳极共接+5V。发光段阴极接低电平才能导通发光。共阴极：阴极共接地。发光段阳极接高电平才能导通发光。25第二十五页，共57页。(2)LED数码管接口的编程

静态驱动（直流驱动）当显示某字符时，对应的二极管恒定的导通或截止。每位数字均需一个8位的触发器来驱动。缺点：I/O接口利用率低，一般用于显示位数较少的场合。26第二十六页，共57页。【例7-3】已知8255B口接共阴极LED的阳极，采用静态驱动法，编程使B口显示字符0~F。DATASEGMENTL_CODEDB3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71HDATAENDSCODESEGMENT ASSUMECS：CODE，DS：DATASTART：MOVAX，DATA MOV DS，AX27第二十七页，共57页。 MOV AL，10000000B；A、B口输出，方式0 OUT 63H，AL；写8255控制字 MOV BX，OFFSETL_CODE

MOV CX，10H MOV SI，0L1：MOV AL，[BX][SI] OUT 61H，AL；向B口送0~F的段码 INC SI LOOP L1CODEENDSENDSTART28第二十八页，共57页。动态驱动指按位轮流点亮各位显示器。只要扫描的频率合适，就能得到稳定的显示。A口送段码，B口送位码。优点：位数较多时，可节省端口资源。29第二十九页，共57页。内容概要显示器接口4鼠标接口2LED接口3打印机接口5键盘接口1音频设备接口6LED电路的结构：共阴/共阳LED接口的编程：静态/动态30第三十页，共57页。补充知识：1602液晶屏31第三十一页，共57页。12864液晶屏32第三十二页，共57页。CRT显示器(阴极射线管)：便宜、耐用；体积大、耗能。LCD(液晶)：体积小、重量轻、耗电少；成本高。完整的显示系统由主机、显示控制适配器（显卡）和显示器组成。显卡控制显示器显示字符和图形，PC机对屏幕的任何操作都要通过显卡来实现。

7.4显示器接口主机显示控制适配器（显卡）显示器（监视器）33第三十三页，共57页。显示器的工作原理CRT显示器34第三十四页，共57页。35第三十五页，共57页。LCD显示器液晶是具有规则性分子排列的有机化合物，分子按照一定方向整齐排列。当有电流通过或电场改变时，晶体会改变排列方式从而产生透光度的差别。按此原理控制每个像素，便可构成所需图像。36第三十六页，共57页。(2)显示器接口（显卡）37第三十七页，共57页。显存：存放要显示的信息，包含字符码和属性。存储速率快。容量越大，显示效果越好。字符发生器：存储字母和常用数字符号的字模。当收到一个ASCII码时，字符发生器会从字模库中取出字模数据，转换为电信号发给显示器。图形产生器：将常用的绘图功能如画点、线、圆、面、多边形等直接集成在图形加速芯片上，从而减轻CPU的绘图运算负担，加快显示速度。控制电路：发出控制信号，控制显示器上亮点的位置和颜色。38第三十八页，共57页。与主机接口（总线接口）：早期使用ISA、PCI，现在普遍使用AGP，传输速度快。显示器接口：有VGA模拟接口（15Pin）和DVI数字视频接口。

DVI接口将显卡产生的数字信号原封不动地传输给显示器，从而避免了数/模转换过程和模拟传输过程中的信号损失。39第三十九页，共57页。内容概要显示器接口4鼠标接口2LED接口3打印机接口5键盘接口1音频设备接口6显示器的工作原理显示器接口的组成40第四十页，共57页。(1)打印机的组成与分类组成：由控制电路和执行机构2部分组成。控制电路又包括CPU、端口、存储器、锁存器、驱动电路。分类

7.5打印机接口打印机类型打印方式打印速度针式打印机击打式慢喷墨打印机非击打式较快激光打印机非击打式快41第四十一页，共57页。(2)打印机接口标准通常采用36芯的Centronics并行接口标准。42第四十二页，共57页。Centronics并口的时序①当打印机不忙时BUSY=0，主机向打印机输出数据。②数据稳定后，主机发选通信号STORBE；其下降沿将数据存入打印机内部的输入寄存器。③打印机收到数据后，STORBE上升沿将BUSY位置忙，打印机暂不接收新数据。④打印机处理完毕后返回ACK信号，撤消BUSY忙，可以接收新的数据。43第四十三页，共57页。打印机与主机连接时，打印机一端是36芯D型头，主机一端是25芯D型头。44第四十四页，共57页。(3)打印机接口的编程

编程方法：直接对端口编程；使用BIOS功能调用；使用DOS功能调用。对打印机适配器端口直接编程通过以下3个寄存器来进行操作：数据输出寄存器(基地址)：存放要打印的字节数据。状态寄存器(基地址+1)：存放打印机的状态信息，如出错情况等。控制寄存器(基地址+2)：完成对打印机的初始化以及中断方式设置等。45第四十五页，共57页。BIOS功能调用实现打印机控制

INT

17H功能调用。AH=功能号1号子功能：初始化打印机入口参数：DX=打印机号(LPT1=0,LPT2=1,LPT3=2)出口参数：AH=打印机状态0号子功能：打印一个字符入口参数：AL=打印字符的ASCII码DX=打印机号(LPT1=0,LPT2=1,LPT3=2)出口参数：AH=打印机状态46第四十六页，共57页。2号子功能：读打印机状态入口参数：DX=打印机号(LPT1=0,LPT2=1,LPT3=2)出口参数：AH=打印机状态。格式如下：D0：1表示打印机处于忙状态超过1秒，出现超时错；D1：未用；D2：未用；D3：0表示打印机出错，1表示有错误；D4：0表示打印机脱机，1表示打印机联机；D5：0表示打印机有纸，1表示打印机纸用完；D6：0表示正常，1表示应答信号有效；D7：0表示打印机忙，1表示打印机不忙。47第四十七页，共57页。DOS功能调用实现打印机控制

比BIOS调用更高级、更易用。INT21H的功能5：打印字符入口参数：DL=打印字符的ASCII码出口参数：无INT21H的功能40H：使用句柄(标识号)来访问文件或设备，打印机的句柄为0004H，该功能只能访问LPT1。入口参数：BX=0004H,DS:DX=要打印的数据区CX=打印的字节数出口参数：调用出错则进位标志为1。打印机脱机AX=5,句柄使用错误AX=6。`48第四十八页，共57页