制作徐晓红.ppt

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1、计算机硬件技术基础,制作 徐晓红,策划 邹逢兴,第九章 人机交互接口,9.1 概述 9.2 键盘接口 9.3 LED显示器接口 9.4 CRT显示器接口 9.5 打印机接口 9.6 鼠标器接口 9.7 触摸屏接口,3,9.0 概 述,人机交互接口,人机交互设备及接口分类,基本人机交互设备及接口以计算机为中 心，I/O 信息以计算机易于接受、处理的数 码形式传送。,智能人机交互设备及接口以人为中心， I/O信息以人的感觉器官易于接受、识别的语 音、图像、文字的形式出现。,人机交互设备的接口。,9.1 键盘接口,键盘与键盘接口原理 PC系列机键盘及接口,5,9.1.1 键盘与键盘接口原理,键盘由排

2、列成矩阵形式的按键开关阵列组成。,常见的键开关有：,有触点开关：白金触点开关、舌簧式开关等。,无触点开关：电容式开关、霍尔元件开关等。,6,键盘接口的基本功能: (基于有触点按键组成的非编码键盘),去抖动 防串键 识别被按键 产生键码,9.1.1 键盘与键盘接口原理,7,9.1.1 键盘与键盘接口原理,1.去抖动,每个按键在按下和松开时，都会有5-20ms的抖动时间，识别时应避开它。,识别到键按下/释放时，延迟 一段时间再检验。适合键数目 较多的场合。,在键开关和微机接口间加消抖动电路。适合键数目较少采用。,8,2.防串键,一般有三种方法：,(PC系列机键盘采用此法，形成组合键。),9.1.1

3、 键盘与键盘接口原理,只将最后释放的键看作正确按键，两个以上键按下时不予考虑。,只记下最先按下的键。,循环扫描各个键，将一个或多个同时按下的键顺序检测出。,9,3.被按键的识别和键码的产生,是键盘接口要解决的主要问题。,9.1.1 键盘与键盘接口原理,由程序逐行/列对键盘进行扫描，通过检测列/行状态来确定闭合键。 （此法需输入、输出端口各一个。）,通过行、列颠倒两次扫描来识别闭合键。 （此法需两个可编程双向I/O端口。）,10,行扫描式键盘接口实例：,9.1.1 键盘与键盘接口原理,11,在图9.1所示接口电路的基础上，可通过编程完成对键盘的扫描、按键的识别、键码产生以及实现相应的功能。,9.

4、1.1 键盘与键盘接口原理,12,9.1.2 PC系列机键盘及接口,1.PC系列机键盘,由单片机、译码器和16行8列的键开关矩阵三大部 分组成。 通过一根五芯电缆与主机箱相连。,功能介于非编码/编码键盘之间。 （向主机箱提供被按键/释放键的行列位置扫描码， 而不提供与键的含义和功能直接对应的键值或键码。）,按键的识别和行列位置扫描码的产生，是由键盘内 部的单片机通过译码器来实现的。,键盘和键盘接口间通过时钟线和数据线，以异步串 行方式进行半双工通信。,13,9.1.2 PC系列机键盘及接口,2.PC系列机的键盘接口,以单片机为控制核心。,1）串行接受键盘扫描码（行列位置扫描码）。,2）对接收的

5、扫描码数据进行奇偶校验。,3）控制和检测传数时间。,4）对接收的数据进行串-并转换。,5）将行列位置扫描码转换为系统扫描码（即功 能键值）。,6）响应主机命令。,7）向系统发键盘中断IRQ1，请求主机进行键盘 代码处理。,完成的主要功能：,14,键盘代码处理通过系统调用软中断INT9H实现。,INT 9H功能：,读取来自键盘的系统扫描码/命令。,处理命令代码。,将扫描码转换为双字节的ASCII码或扩展码，存 入BIOS数据区的32字节键盘缓冲区。,9.1.2 PC系列机键盘及接口,15,键盘缓冲区设置成16字的FIFO循环队列形式。,Head-头指针，总是指向缓冲 区最早压入的字符位置；,Ta

6、il-尾指针，总是指向最后 压入的字符的下一个位置。,9.1.2 PC系列机键盘及接口,16,键盘缓冲队列的使用情况：,4种基本操作：,进队列,出队列,队列空- 不断出队列使 Head=Tail时,队列满- 不断进队列使 Tail=Head时,队列使用由软件控制实现：,9.1.2 PC系列机键盘及接口,进队列由INT9H完成； 出队列由BIOS INT16H或DOS INT21H完成。,9.2 LED显示器接口,LED显示器及显示原理 一位LED显示器接口 多位LED显示器接口,18,9.2.1 LED显示器及显示原理,8段LED显示器内部结构和外部引脚：,注意：,对同一个显示字符，共阳极和共

7、阴极的显示段码互为反码！,19,9.2.2 一位LED显示器接口,为显示某字符，只需用OUT指令将该字符对应的段 码送到输出端口即可。,20,9.2.2 一位LED显示器接口,为依次显示00FH这16个字符，可用以下程序实现（先在内存ROM区建立一个共阳极段码表）：,MOV CX, 0010H ;显示字符循环次数（为16） MOV DI, OFFSET SEGTAB ;DI指向段码表首址 DISP: MOV AL, DI ;将显示段码送AL MOV DX, 0040H ;将端口地址送DX OUT DX, AL ;输出段码至锁存器 INC DI ;指向下一个要显示字符的段码 CALL DELAY

8、 ;调显示延时子程序 LOOP DISP ;0F未显示完，转DISP HLT SEGTAB: DB C0H,F9H,A4H,B0H ；建立共阳极段码表 DB 99H,92H,82H,F8H DB 80H,90H,88H,83H DB C6H,A1H,86H,8EH,21,9.2.3 多位LED显示器接口,各位独立驱动的显示方式，每位用一个并行输出口驱动。 占用资源多。,各位动态扫描，分时循环显示。 可简化硬件，降低成本，减小功耗。,22,9.2.3 多位LED显示器接口,8位动态LED显示器接口原理,23,以上页图所示的接口硬件电路为基础，只要设计相应的软件驱动程序，就可实现动态扫描，分时显示

9、。,9.2.3 多位LED显示器接口,24,基于上页图的动态扫描、循环显示程序流程图：,9.2.3 多位LED显示器接口,25,对应的汇编语言程序为：,MOV DI, OFFSET DISMEM ;指向显示缓冲区首址 MOV CL, 80H ;指向左端LED显示器 DISP: MOV AL, 00H ;将00送位码寄存器，关显示 OUT PortB, AL MOV AL, DI ;取要显示的字符 MOV BX, OFFSET SEGPT ;段码表首址送BX XLAT ;（BX+AL)AL,AL中为要显示数的段码 OUT PortA, AL ;将段码送至端口A MOV AL, CL ;将位码送端

10、口B OUT PortB, AL PUSH CX ;保存位码至堆栈 MOV CX, 30H ;延时一定时间 DELAY: LOOP DELAY POP CX ;从堆栈取出位码 CMP CL, 01 ;显示至最右端了吗？ JZ DISEND ;是，转出口,9.2.3 多位LED显示器接口,26,对应的汇编语言程序（续）,INC DI ;否，指向下一位要显示的字符 SHR CL,1 ;位码右移一位，指向下一个数位 JMP DISP,9.2.3 多位LED显示器接口,DISEND: RET SEGPT: DB C0H ,F9H ,A4H ,B0H ; 建立共阳极段码表 DB 99H ,92H ,82

11、H ,F8H DB 80H ,90H ,88H ,83H DB C6H ,A1H ,86H ,8EH DB 7FH,9.3 CRT显示器接口,概 述 CRT显示器及显示原理 CRT控制器接口,28,9.3.1 概 述,CRT显示器是微机系统中一种最基本、最常用的人 机交互设备。,CRT显示器按显示色彩分类：,不同的显示器与不同的显示适配器配套使用：,MDMDA （PC/XT）,CDCGA （XT，AT，286机）,ECDEGA （AT，286，386）,VCDVGA，EVGA，SVGA等 （386以上微机）,29,9.3.2 CRT显示器及其显示原理,CRT显示器组成,三个组成部分：电子枪、荧

12、光屏、管壳,CRT显示器原理示意,30,9.3.2 CRT显示器及其显示原理,CRT扫描过程（采用光栅扫描技术）：,31,CRT显示器上字符是以点阵的形式显示出来,57字符点阵,光栅扫描时，先扫描某字符行第一线上各字符中属 于该线的所有点，再扫描出这些字符第二线上的各 点，以此类推。当扫完最后一线（如57点阵 的第七线）时便全部扫出该字符行的所有字符。,9.3.2 CRT显示器及其显示原理,32,9.3.3 CRT控制器接口,33,9.3.3 CRT控制器接口,字符发生器：将显示存储器（显示RAM）中代表一个字符的ASCII码变换成57点阵信息来控制电子枪的强弱，从而在屏幕上打出相应的光点图案

13、。,34,9.3.3 CRT控制器接口,字符ROM是字符发生器的核心部件，它存储了 全部ASCII码字符（128或64个）的57点阵信息。,以字符C为例：,35,9.3.3 CRT控制器接口,显示缓冲器RAM：用于存放要显示的信息，包 括显示字符码和显示属性码。,与接口CPU的存储器统一编址，以便存放接口CPU从主计算机接收进来要显示的信息。,根据荧光屏显示格式安排要读出显示的字符地址，与荧光屏上的位置一一对应。该地址是由扫描地址发生器内循环加1计数器提供的。,36,9.3.3 CRT控制器接口,扫描地址发生控制器,这是CRT接口的核心控制部件，也叫CRT控制器。,它的功能有两个：,37,9.

14、3.3 CRT控制器接口,移位寄存器和视频信号合成器,移位寄存器将字符发生器输出的5位代码 在打点时钟脉冲的作用下，变成串行形式 送往视频输出电路。,视频信号合成器把来自移位寄存器的字符 /图像信号和来自扫描地址发生控制器的 水平同步、垂直同步、消隐三种信号合成 复合的视频信号。,9.4 打印机接口,打印机及打印控制原理 打印机接口方法 PC系列微机的打印机接口适配器,39,9.4.1 打印机及打印控制原理,打印机是微机系统中主要的硬拷贝输出设备，当前流行的有针式打印机、喷墨打印机及激光打印机。,40,9.4.1 打印机及打印控制原理,凡送打印机打印的字符，和送CPU显示器显示的字符一样，全都

15、需用ASCII码表示，所以存于打印缓冲器的字符也和存于显示缓冲器中的字符码一样，都应是相应的ASCII码。,41,9.4.2 打印机接口方法,目前使用的大多是并行打印机。,42,9.4.2 打印机接口方法,Centronics标准：,Centronics标准定义了36芯插头及其连接电缆，如表9.2所示。其中最主要的是8位并行数据线，两根握手联络信号线STROBE、ACK和一根忙线BUSY。,43,按照Centronics标准和工作时序设计的典型的打印机接口逻辑框图：,9.4.2 打印机接口方法,44,实际上，对于多数打印机接口，只要在硬件上能提供一个8位数据输出端口和2根握手联络信号线（STR

16、OBE和ACK 或 STROBE和BUSY），软件上设计相应的控制程序，使各信号间满足规定的时序，即可控制打印机正常工作。,9.4.2 打印机接口方法,45,1.程序查询式接口示例,（以8255A作为查询式打印机接口）,9.4.2 打印机接口方法,46,2.中断驱动式接口示例,（以8255A作为中断式打印机接口）,9.4.2 打印机接口方法,47,中断式接口驱动程序流程图,9.4.2 打印机接口方法,48,9.4.3 PC系列微机的打印机接口适配器,AT技术标准支持3台打印机同时连接打印，即可插3个打印机适配卡。但要求其中一个必须是单显/打印机混合卡。三个卡电路结构一样，区别仅在于I/O端口基

17、地址不同：,单显/打印机混合卡（卡0）基地址-03BCH,打印机卡1基地址-0378H,打印机卡2基地址-0278H,49,9.4.3 PC系列微机的打印机接口适配器,1.硬件逻辑图,打印机适配器逻辑图,50,由上页图可知，此适配器主要由五部分组成：,（1）8位双向数据端口,9.4.3 PC系列微机的打印机接口适配器,51,9.4.3 PC系列微机的打印机接口适配器,（4）总线收发器LS245,（5）端口地址译码器LS155,52,2.接口驱动程序,可有三种编程方式：,9.4.3 PC系列微机的打印机接口适配器,查询BUSY状态,IRQ7服务程序中送数和发STB命令,53,9.5 鼠标器接口,

18、鼠标器是一种移动光标和实现选择操作的新型计算机输入设备，是与计算机图形用户界面（GUI）交互时的必用标准工具。,鼠标器基本工作原理,移动时它把移动距离及方向信息变成脉冲信号送给计算机，计算机驱动程序再将脉冲信号转换成鼠标器光标的坐标数据从而达到指示位置的目的，或把不同的操作翻译成能被现行应用程序执行的操作。,54,鼠标器的分类,9.5 鼠标器接口,55,9.5 鼠标器接口,从硬件上将鼠标器与计算机连接后，必须 安装相应的驱动程序才能正常工作。,56,9.6 触摸屏接口,触摸屏是一种新型定位设备，是多媒体系统中基本的人机交互界面之一。,57,用于检测触摸位置，并将该信息传给触摸屏控制卡。,从触摸检测装置上接收触摸信息，将其转换为触点坐标，通过I/O总线（串行或并行）送给CPU。,9.6 触摸屏接口,58,9.6 触摸屏接口,触摸屏工作原理,目前较流行的有:,取决于触摸传感器采用的传感技术。,电阻式 电容式 红外式 压力式 表层声波式,59,触摸屏系统正常工作必须有相应的 软件驱动程序,9.6 触摸屏接口,