人机交互设备接口

人机交互设备接口第一页，共三十五页，编辑于2023年，星期五一、键盘接口的功能和原理1.接口功能

键盘接口必须具有去抖动、防串键、按键识别和键码产生4个基本功能。（1）去抖动每个按键在按下或松开时，都会产生短时间的抖动。抖动的持续时间与键的质量相关，一般为5~20ms。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。去抖动问题可通过软件延时或硬件电路解决。第二页，共三十五页，编辑于2023年，星期五（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。

①双键锁定：当检测到有两个或两个以上的键被按下时，只把最后释放的键当作有效键，并产生相应键码。

②N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。（3）被按键识别

①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的列输出状态来确定闭合键。

②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。第三页，共三十五页，编辑于2023年，星期五（4）键码产生一般在内存区中键立一个键盘编码表，通过查表获得被按键的键码。2.非编码键盘接口原理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，意味意有键按下。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。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。④产生键码：根据扫描得到的键编号查找键盘编码表，获得与被按键功能对应的键码。第四页，共三十五页，编辑于2023年，星期五例如，假定有一个3x4的矩阵键盘通过并行接口芯片8255A与微机相连。8255A的A定义为输出口，与键盘行线相连；B口定义为输入口，与键盘列线相连。接口硬件如图所示。PA0PA1PA2PB3PB2PB1PB08255ACPU行0行1行2列0列3列1列2图8.1非编码键盘接口第五页，共三十五页，编辑于2023年，星期五设8255AA口地址为40H，B口地址为41H，控制寄存器地址为43H，则实现接口有关功能的程序如下：；8255A初始化

MOVAL,82H ；方式0，A口输出，B口输入

OUT43H,AL

；检查是否有键按下BEGIN：MOVAL,0OUT40H,ALWAIT：INAL,41HANDAL,0FH ；比较PB0~PB3是否有输入

CMPAL,0FHJZWAIT ；等待击键第六页，共三十五页，编辑于2023年，星期五

MOVCX,4e20H；有击键动作时，延时20ms去抖动L0：LOOPL0；指令执行时间1us;识别被按下的键ST：MOVBL,03H;行数送BLMOVBH,04H;列数送BH（键序计数器）

MOVAL,0FEH;扫描码，0行为0MOVCL,0FH;列线屏蔽码送CLMOVCH,0FFH ;置键序号初值为-1L1:OUT40H,AL;扫描一行

ROLAL ；准备扫描下一行

MOVAH,AL;修改扫描码并送AH保存

INAL,41H第七页，共三十五页，编辑于2023年，星期五

ANDAL,CL ;截取AL的低4位（有效数据）

CMPAL,CL ;读入列线值，检查是否有列线为0 JNZL2 ;有列线为0时转去找该列线

ADDCH,BH ;该行无输入，指向该行末列键号

MOVAL,AH ;取回扫描码

DECBL JNZL1 ;行数减1，未完成转下一行

JMPBEGIN；接收下一次击键L2:INCCH ;该列非0，检查下一列

RCRAL JCL2 ;CF=“0”，命中该列

MOVAL,CH ;该列为0，键号送AL第八页，共三十五页，编辑于2023年，星期五

JMPKEYTABLE；转查找键盘编码表子程序，

;获取与键功能对应的键码例：假如第2行，第2列的键按下，则：程序进入L1循环时，键 序计数寄存器CH=0FFH+04H+04H=07H；在L2循环内，CH=CH+1+1+1后，找到被击键，此时CH=10，此数值为被击键在3X4键盘矩阵中排序，也称为“键序码”或“扫描码”。第九页，共三十五页，编辑于2023年，星期五三、PC微机键盘及接口①键盘由单片机、译码器和16行×8列的键开关矩阵三大部分组成。②按键采用电容开关，即按键时的上下动作使电容量发生变化，从而实现开关接通或断开的目的。③它是一种由单片机扫描、编码的智能化键盘。④它是一个与主机箱分开的独立部件，通过一根五芯电缆与主机相连接。

硬中断程序：中断号为09H，当按键动作引发IRQ1时，该程序负责把键盘扫描码转换成ASCII码，然后存入键盘缓冲区。第十页，共三十五页，编辑于2023年，星期五

软中断程序INT16H：ROMBIOS中的键盘功能调用程序，该调的功能是从键盘缓冲区取出按键产生的ASCII码。2.PC机键盘接口电路（1）接口功能串行接收键盘送来的扫描码，完成串并转换后保存；收妥一个键盘扫描码后，立即产生一个中断请求信号；保存的扫描码可供CPU读取，并通过软件进行相应转换处理；接收CPU的命令，输出到键盘，并接收键盘回送的响应信号。（2）接口电路根据接口电路应完成的功能，接口电路可由串并转换电路、时钟同步电路、中断请求触发器及一些门电路组成。第十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期五键盘接口原理电路

第十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期五BIOS初始化程序中对8255A的设置：

MOVAL，99H；模式0，A口，C口输入，B口输出

OUT63H，AL；将方式控制字写控制寄存器

MOVAL，40H；PB7=0，PB6=1，允许LS322输出

OUT61H，ALIRQ1中断服务程序中扫描码的读取与控制：

INAL，60H；读8255AA口获取扫描码

PUSHAX；将AL中的扫描码入栈保存

INAL，61H；读B口原输出状态

MOVAH，AL；暂存于AHORAL，80H；置PB7=1，清除LS322T和中断请求触发器第十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期五

OUT61H，ALPOPAX ；弹出扫描码至AL中

MOVAH，AL；AH中也为键扫描码键处理

9.2CRT显示器接口显示器是计算机系统的基本设备，主要用于程序输入、程序调试、信息显示、结果显示等。（如：MDA单显示器、低分辩率的CGA、EGA等）当前流行的都分辨率可达1024×768、1280×1042等的高分辨率SuperVGA显示器.第十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期五一、显示器文本方式I/O

显示的文本方式（TEXTMODE）对于所有类型的显示器（MDA、CGA、EGA、VGA、SuperVGA等）的操作方法和显示原理都基本相同。在文本方式下，显示器的屏幕一般被分成80×25（80列，25行）的网络，所有的字符就在这2000个（80×25）的网格上显示，屏幕上显示的每个字符都在显示缓冲区（VRAM）中对应一个存储单元，即屏幕的存储器映象。在彩色文本方式下，显示文本的视频缓冲区首地址为0B800H:0000H，每个字符占用两个存储器单元，其中第一个单元为显示字符的ASCII码，第二个单元为该显示字符的属性。第十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期五1.字符显示原理字符的显示方法以点阵为基础。这种方式将字符分解成m×n个点阵组成阵列，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控制扫描电了束开关，在屏幕中形成字符。字符点阵的多少决定了字符显示质量和字符块大小。在PC机中字符窗口为9×14点阵或为7×9点阵。在PC机中，整个屏幕的字符共占用4000字节的视频存储器空间（B800：0H-B800：F9FH），彩色文本显示的视频缓冲区首地址为B800：0H，单色文本为B000：000H。第十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期五移位寄存器SL视频信号字符发生器ROMVRAMRA3~RA0ASCII码OSCI/9I/（80+18）I/（9+5）I/（25+1）点振荡器（16.257MHz）点计数器水平地址计数器加载控制水平消隐行间消隐垂直消隐光栅地址计数器垂直地址计数器水平同步电路垂直同步电路水平同步信号垂直同步信号CPU控制字符时钟定时控制电路VRAM与显示屏的对应关系第十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期五2.字符属性显示器上的每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，而第二具字节是该显示字符的司性。字符的必性确定了该显示字符的特性，如显示字符的颜色、背景颜色、闪铄等，在彩色文本方式下，字符的属性定义如图所示。其中：1）BI=1：表示该显示的字符闪烁；2）D6~D4：表示该显示字符的背景颜色RGB；3）D3~D0：表示该显示字符的前景颜色RGB；第十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期五BIRedGreenBlueIRedGreenBlue闪烁位背景颜色前景颜色D7D6D5D4D3D2D1D0彩色文本方式字符属性如把80×25模式的整个屏幕全部刷成字符A，属性为红色前景、蓝色背景、显示字条款闪烁的程序段为：MOVAX，0B800H；彩色文本方式VRAM首址MOVES，AXMOVDI，0MOVCX，2000MOVAL，‘A’；ASCII码‘A’MOVAH，10010100B；显示属性:闪烁，蓝色背景，红色前景REPSTOSW；AX→VRAM单元中，相当于显示到屏幕上

第十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期五在上述程序中，如果把字符属性改为08（黑色背景，灰白色前景，不闪烁），同时把显示的字符‘A’改为20H（空格），上述程序则是一个清屏程序。在彩色文本方式下，视频缓冲区（VRAM）的首地址为B800：0H，屏幕上显示的字符依次与B800：0H后的存储器单元相应，因此，直接写屏就是把需显示的字符及属性直接写入VRAM中，就达到了彩色文本显示的目的。直接写屏的子程序如下：

WRITE_SCREENPROCNEARPUSHES ；DX：行坐标，CX：列坐标

PUSHDI ；AX：字符和属性

PUSHAXSHLDX，1SHLDX，1第二十页，共三十五页，编辑于2023年，星期五SHLDX，1SHLDX，1 ；行坐标×16MOVDI，DXSHLDX，1SHLDX，1 ；行坐标×64ADDDI，DX ；行坐标×（64+16）ADDDI，CX ；视频缓冲区偏移=行×80+列MOVAX，0B800H ；VRAM首地址MOVES，AXPOPAX ；STOSW ；字符和属性VRAMPOPDIPOPESRETWRITE-SCREENENDP第二十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期五在彩色文本直接写屏中，显示位置在视频缓冲区VRAM的偏移地址可由公式：VRAM偏移地址=80×行坐标+列坐标，来进行计算。屏幕字符的显示通常使用中断（如INT10H、INT21H等）来进行，中断字符显示方式速度较慢，但通用性和兼容性好。二、显示器图形接口显示器的图形方式就是利用显示器的像点（Pixel）来构成图形、图像、各种显示适配器有不同的显示模式和分辨率，在下表中主要列出了标准的显示适配器的各种显示模式的图形分辨率、颜色数和视频缓冲区地址。各种显示适配器（显示卡）都是向下兼容的，如TVGA显示适配器包含VGA以下的所有显示适配器的各种显示模式。第二十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期五显示类型模式号显示分辨率VRAM首地址MDA07720×350（2C）

B000：0HCGA0406320×200（4C）640×200（2C）

B800：0HB800：0HEGA0D0E0F10320×200（16C）640×200（16C）640×350（4C）640×350（16C）

A000：0HA000：0HA000：0HA000：0HVGA111213640×480（2C）640×480（16C）320×200（256C）

A000：0HA000：0HA000：0HTVGA5B5C5D5E5F62800×600（16C）640×400（256C）640×480（256C）800×600（256C）1024×768（16C）1024×768（256C）

A000：0HA000：0HA000：0HA000：0HA000：0HA000：0H显示器各种图形模式下的分辨率第二十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期五压缩像素法在压缩像素法中，VRAM中的一个字节对应屏幕上的一个像点（Pixel），由于一个字节取值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8.9所示。为了与彩色位面法和真彩色的彩色位面相对应，在习惯上把256色的显示方式也称为8位的彩色位面，相对应256色下生成的图像、图形文件称为8位面的图像或图形。第二十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期五

A000:00000100101010100111

…………111010010001

0002VGA256色显示模式……..

VRAM……..图8.9VGA压缩像素法VRAM内存映象在压缩像素法中，VRAM的一个字节的内容直接通过DAC表查出对应的屏幕显示颜色值，通过RGB三基色的D/A转换器显示到屏幕上。压缩像素法与彩色位面法一样，在不同的分辨率模式下，其一屏图形或图你所占的VRAM的大小也不相同，第二十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期五如模式为13H（320×200×256C）时，一屏图像大小为64000字节，为5DH（640×480×256C）时，一屏图像的大小需256KB的VRAM空间。

VGA_COLOR256PROCNEARMOVDX，0A000H；视频缓冲区首地址MOVES，DXMOVDX，320；一行字节数MULDX；行数×一行字节数ADDAX，BX；VRAM偏移=行数×一行字节数+列MOVDI，AXMOVES：[DI]，CHRET ；返回第二十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期五9.3打印机接口打印机是微型计算机系统中一种最常用、最重要的硬拷贝输出设备，它可以打印字母、数字、文字、字符和图形等。打印机的种类很多，性能差别也很大。一、打印机的结构及各部分功能针式打印机的主要工作是接收外部送来的数据或控制命令，然后根据控制命令的要求，将要打印的数据变为打印头的动作，把数据记录在打印纸上。1.打印机构打印机由打印头、字车机构、走纸机构、色带机构、检测器等组成。第二十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期五2.控制逻辑电路控制逻辑电路着打印机各部分的动作，它由微处理器、行缓存RAM、ROM和打印头驱动电路等主要部分组成。（1）微处理器微处理器是控制逻辑电路的核心，通常为6800、Z80或8085等8位CPU，具体随不同打印机而异。CPU主要完成两方面功能：一是根据接收的控制命令和打印数据，完成指定的打印，并将打印机的状态返回给系统和操作面板；二是控制走纸步进电机和字车驱动电机的动作，完成字车运动、走纸、回车等辅助打印动作。（2）行缓存RAM

行缓存RAM用来存储一行待打印的点阵数据，其容量一般为几千字节到几十千字节。第二十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期五（3）ROMROM存储器有两种作用：一是用于固化CPU的监控程序，当打印机上电后，CPU，首先要执行固化在ROM中的监控制程序，对打印机进行初始化并监视操作面板的命令和的状态；二是用于固化点阵字库数据。（4）打印头驱动电路打印头驱动电路接受来自行缓存RAM中的打印点阵数据，根据数据是“1”或“0”，驱动打印头中的钢针出针或不出针。3.操作面板操作面板是人机对话的界面，不同打印机在面板上的按钮与指示可能设置不同，但其功能包括电源接通或断开、联机或第二十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期五脱机、自检、报警和走纸控制等。通常面板上的开关和指示灯含义如下：①电源开关和指示：当电源开关闭合时，打印机电，对应的指示灯亮。②联机开关和指示：当联机开头闭合时，对应的指示灯亮，表示打印机处于联机状态，可以接收主机送来的数据进行打印。③自检开关：在联机关断开的情况下，闭合自检开关，自检指示灯亮，此时打印机进入自检并进行试打印。④报警指示：当打印机纸用完或打印机上盖板打开时，报警灯亮，或蜂鸣器发出声响。⑤走纸开关：在联机开关断开的情况下，每按一下走纸开关，使打印纸向前滚过一页。当设有逐行走纸开关时，每按一下，打印纸向前走一行。第三十页，共三十五页，编辑于2023年，星期五

4.电源单元电源单元将交流电压转换成打印机所需要的两种直流电压。二、打印机接口方法按打印机外部接口特性分类，打印机可分为串行打印机和并行打印机两大类。1.并行打印机接口标准（1）信号线的定义

Centronics标准定义了36芯插头座，其中数据线8根，控制输入线4根，状态输出线5根，+5V电源线1根，地线15根，另有3根空闲。（2