微機原理人機交互設備及接口PPT學習教案VIP

1、會計學1微機原理人機交互設備及接口微機原理人機交互設備及接口原理nl 鼠標接口電路返回本章首返回本章首頁頁第1頁/共54頁返回本章首返回本章首頁頁第2頁/共54頁圖圖5.1 鍵盤的鍵區(qū)組成鍵盤的鍵區(qū)組成 主 鍵 區(qū) 功 能 鍵 區(qū)光標/數(shù)字復合鍵區(qū)光標控制鍵區(qū)返回本節(jié)返回本節(jié)第3頁/共54頁 鍵盤按其按鍵的結構形式來分一般鍵盤按其按鍵的結構形式來分一般有機械式、電容式、電感式、磁感式、薄有機械式、電容式、電感式、磁感式、薄膜式和橡膠墊式等。其中最常用的是機械膜式和橡膠墊式等。其中最常用的是機械式和電容式鍵盤。其按鍵結構原理如圖所式和電容式鍵盤。其按鍵結構原理如圖所示。示。第4頁/共54頁圖圖9

2、.2 鍵盤按鍵結構示意圖鍵盤按鍵結構示意圖 VccVcc上拉電阻上拉電阻列（讀出信號）列（讀出信號）機械觸點 等效電容行掃描 行掃描 （a）機械式鍵盤 （b）電容式鍵盤按鈕結構 （c）電容式鍵盤第5頁/共54頁 按照鍵盤插口方式，鍵盤可分為串按照鍵盤插口方式，鍵盤可分為串口（口（AT）鍵盤（大口）、并口（即）鍵盤（大口）、并口（即PS/2）鍵盤（小口）兩類。其接口引）鍵盤（小口）兩類。其接口引腳及功能說明如圖所示。腳及功能說明如圖所示。第6頁/共54頁圖圖9.3 鍵盤插座示意圖及各引腳功能鍵盤插座示意圖及各引腳功能說明 1、KBD DATA51562、保留3、GND34344、+5V5、KDB

3、 CLK2126、保留 （a） （b）第7頁/共54頁l分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。l編碼鍵盤是鍵盤電路在某個鍵被按下后編碼鍵盤是鍵盤電路在某個鍵被按下后，能提供該鍵所代表的信息代碼，并以并，能提供該鍵所代表的信息代碼，并以并行或串行信號輸給行或串行信號輸給CPU。l非編碼鍵盤是一種便宜而廣泛用于微機非編碼鍵盤是一種便宜而廣泛用于微機系統(tǒng)的輸入設備。這種鍵盤內部有一個掃系統(tǒng)的輸入設備。這種鍵盤內部有一個掃描電路，不斷地掃描鍵盤是否有鍵被按下描電路，不斷地掃描鍵盤是否有鍵被按下。此鍵所代表的鍵盤信息代碼，則由鍵盤。此鍵所代表的鍵盤信息代碼，則由鍵盤接口及鍵盤處理軟件根據鍵

4、盤送來的位置接口及鍵盤處理軟件根據鍵盤送來的位置信息產生，然后再送給信息產生，然后再送給CPU。返回本節(jié)返回本節(jié)第8頁/共54頁返回本章首返回本章首頁頁第9頁/共54頁圖9.4 鍵盤矩陣結構示意圖行掃描線列掃描線第10頁/共54頁圖為圖為AT鍵盤控制器電路框圖，其控制鍵盤控制器電路框圖，其控制電路如圖所示。電路如圖所示。第11頁/共54頁圖圖9.5 鍵盤電路組成示意圖鍵盤電路組成示意圖第12頁/共54頁圖圖9.6 鍵盤控制電路鍵盤控制電路 Vcc 8049 Vcc NumLock CapsLock ScrollLock 狀態(tài)指示燈 74LS154 A B C D Vcc -Vcc 07 KDB

5、 DATA 07 KDB CLK GND X1 DB0 X2 鍵盤微控制器 P10 DB7 P11 P20 P12 P23 P13 P24 P14 P25 T0 P26 INT P27 416 譯 碼 器 鍵盤陣列 13 行18 列 電阻排 晶體 振蕩 電路 返回本節(jié)返回本節(jié)第13頁/共54頁第14頁/共54頁圖圖9.7 “h”鍵的鍵碼鍵的鍵碼23的串行數(shù)據的串行數(shù)據KBD CLK 波形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 KBD DATA 波形 S 0 0 0 0 0 P 1 1 1 ST 返回本節(jié)返回本節(jié)第15頁/共54頁掃描碼的結構一般分成四類：掃描碼的結構一般分成四類：（1

6、）ASCII字符的掃描碼即字符的掃描碼即ASCII碼碼+鍵碼鍵碼。（2）擴充的）擴充的ASCII字符的掃描碼即字符的掃描碼即00+擴充擴充ASCII碼。碼。（3）袖珍鍵盤即）袖珍鍵盤即ASCII碼碼+鍵碼或鍵碼或ASCII碼碼+E0。（4）增加鍵即）增加鍵即E0+鍵碼，若與袖珍鍵重復的鍵碼，若與袖珍鍵重復的鍵則為鍵則為00+鍵碼。鍵碼。第16頁/共54頁（1）接通碼：）接通碼：0+掃描碼。掃描碼。（2）斷開碼：）斷開碼：XT鍵盤的情況為鍵盤的情況為1+掃描碼掃描碼。 AT鍵盤的情況為：鍵盤的情況為：F0+掃描碼。掃描碼。（3）組合鍵掃描碼：）組合鍵掃描碼：F0+鍵鍵Ctrl/Alt/Shift

7、的掃描碼的掃描碼+正常鍵的接通碼正常鍵的接通碼。 （4）重復動作碼：）重復動作碼：F0+接通碼接通碼+接通碼接通碼+（除了（除了Pause鍵）。鍵）。返回本節(jié)返回本節(jié)第17頁/共54頁鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異步通信格式進行，其格式如下：步通信格式進行，其格式如下：第18頁/共54頁鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異步鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異步通信格式進行，其格式如下：通信格式進行，其格式如下：第19頁/共54頁圖圖9.8 8048和鍵盤接口的連接和鍵盤接口的連接圖圖地線電源CLOCK OUT雙向時鐘REQ IN電容 五芯插頭13 電阻2DATA OUT45 雙向數(shù)

8、據DATA INKEYDEP復位線P21 VccVddEAP10 VssINTX2 X1P22 DB68048DB0P11 T1RESET鍵 盤掃描返回本節(jié)返回本節(jié)第20頁/共54頁返回本章首返回本章首頁頁第21頁/共54頁第22頁/共54頁圖圖9.9 Intel 8042外形結構圖外形結構圖 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Intel 8042 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 第23頁/共54頁表9.1 Intel 8042各引腳功能表

9、第24頁/共54頁表9.1 Intel 8042各引腳功能表續(xù)表第25頁/共54頁圖圖5.10 鍵盤控制器接口邏輯電路鍵盤控制器接口邏輯電路 +5V NC NC RAM SEL 跨接器開關 顯示器類型開關 雙向數(shù)據 鍵盤鎖定開關 NC A2 RC（系統(tǒng)復位） IOR A20 選通 IOW NC 8042CS NC RESET OPT BUF FULL（IRQ1） OC PCLK NC OC OC 1 鍵盤時鐘 PCLK OC 2 鍵盤數(shù)據 VCC P10 VDD SS P13 PROG P14 VSS P15 EA P16 D0 P17 D7 NC A0 8042 P20 RD P21 WR

10、鍵盤 P22 CS 控制器 P23 RESET P24 XTALT1 P25 XTALT0 P25 TEST0 P27 TEST1 第26頁/共54頁（1）接收鍵盤輸出的鍵盤掃描碼）接收鍵盤輸出的鍵盤掃描碼（2）緩沖器滿產生鍵盤中斷）緩沖器滿產生鍵盤中斷（3）提供鍵盤中斷程序讀取系統(tǒng)掃描碼）提供鍵盤中斷程序讀取系統(tǒng)掃描碼（4）對鍵盤數(shù)據進行正確性檢查）對鍵盤數(shù)據進行正確性檢查（5）向鍵盤傳送命令并等待接收鍵盤響應）向鍵盤傳送命令并等待接收鍵盤響應（6）通過鍵盤鎖定開關封鎖按鍵的掃描碼）通過鍵盤鎖定開關封鎖按鍵的掃描碼（7）接受一些硬件配置開關狀態(tài)）接受一些硬件配置開關狀態(tài)（8）控制系統(tǒng)復位動作

11、）控制系統(tǒng)復位動作（9）選通地址線）選通地址線A20返回本節(jié)返回本節(jié)第27頁/共54頁各個端口寄存器的作用如下：各個端口寄存器的作用如下：狀態(tài)寄存器：是一個狀態(tài)寄存器：是一個8位寄存器，它包含有位寄存器，它包含有鍵盤控制器和接口方面的信息，它在任何時鍵盤控制器和接口方面的信息，它在任何時候均可被候均可被CPU讀取。讀取。第28頁/共54頁輸出緩沖器：其輸出緩沖器：其I/O端口地址為端口地址為060H，是一個是一個8位的只讀寄存器。鍵盤控制器位的只讀寄存器。鍵盤控制器通過輸出緩沖器向系統(tǒng)傳送由鍵盤送來通過輸出緩沖器向系統(tǒng)傳送由鍵盤送來的掃描碼和命令響應。輸入緩沖器：其的掃描碼和命令響應。輸入緩沖

12、器：其I/O端口地址為端口地址為060H或或064H，輸入緩沖，輸入緩沖器也是一個器也是一個8位的只讀寄存器，當位的只讀寄存器，當CPU對地址對地址060H進行寫入時設置一個標志，進行寫入時設置一個標志，表示寫入一個數(shù)據；對地址表示寫入一個數(shù)據；對地址064H寫入時寫入時設置一個標志，表示寫入一個命令。設置一個標志，表示寫入一個命令。第29頁/共54頁圖圖5.11 鍵盤接口功能框圖鍵盤接口功能框圖A0T1RDT0WRP27鍵盤數(shù)據（雙向）P26鍵盤時鐘（雙向）CSP25輸入緩沖器空（未用）P24輸出緩沖器滿（IRQ）系系P21A20 選通統(tǒng)統(tǒng)P20系統(tǒng)復位總總線線數(shù)據P14 微機系統(tǒng)板 RAM

13、總線P15 跨接器安裝P16 顯示器類型P17 鍵盤鎖定 8 位 CPU地址、讀寫控制邏輯部件測試輸入端口輸入緩沖寄存器06H狀態(tài)寄存器 064H輸出緩沖寄存器060HROMRAM輸出端口第30頁/共54頁表表9.2 8042寄存器端口分配及讀寫控制表寄存器端口分配及讀寫控制表第31頁/共54頁表表9.3 鍵盤控制器命令鍵盤控制器命令第32頁/共54頁表表9.4 鍵盤命令列表鍵盤命令列表返回本節(jié)返回本節(jié)第33頁/共54頁返回本章首返回本章首頁頁第34頁/共54頁BIOS在內存低端的在內存低端的BIOS數(shù)據存儲區(qū)開設一個鍵盤緩沖區(qū)，其作用如下：數(shù)據存儲區(qū)開設一個鍵盤緩沖區(qū)，其作用如下： （1）可

14、以滿足鍵盤實時輸入要求。）可以滿足鍵盤實時輸入要求。 （2）適應隨機訪問的應用要求。）適應隨機訪問的應用要求。 （3）能容納快速鍵盤輸入要求。）能容納快速鍵盤輸入要求。第35頁/共54頁（1）隊列初始化）隊列初始化（2）元素進隊列）元素進隊列（3）元素出隊列（如圖所示）元素出隊列（如圖所示）第36頁/共54頁圖圖9.12 鍵盤緩沖區(qū)的媒介作用示意圖鍵盤緩沖區(qū)的媒介作用示意圖隊列始 隊列頭 隊列尾 隊列末 鍵盤緩沖區(qū) 由 INT 16 獲取元素 由 INT 09H 進入元素 返回本節(jié)返回本節(jié)第37頁/共54頁l（1）對某些鍵或鍵的組合定義為單字）對某些鍵或鍵的組合定義為單字節(jié)的節(jié)的ASCII碼。

15、碼。l（2）對某些鍵或鍵的組合定義為雙字）對某些鍵或鍵的組合定義為雙字節(jié)的擴展碼。節(jié)的擴展碼。l（3）對某些鍵僅設置變量，反映其被）對某些鍵僅設置變量，反映其被按下或釋放的狀態(tài)。按下或釋放的狀態(tài)。l（4）對某些鍵或鍵的組合產生特殊操）對某些鍵或鍵的組合產生特殊操作。作。返回本節(jié)返回本節(jié)第38頁/共54頁l表列出了緩沖區(qū)的鍵盤狀態(tài)單元內容。表列出了緩沖區(qū)的鍵盤狀態(tài)單元內容。lINT 09H的中斷服務功能：當掃描碼進入的中斷服務功能：當掃描碼進入INT 09H，中斷服務程序首先對其進行識別，中斷服務程序首先對其進行識別分類。分別為中斷動作、狀態(tài)標志及數(shù)據分類。分別為中斷動作、狀態(tài)標志及數(shù)據信息三類

16、。如圖所示。信息三類。如圖所示。INT 09H的入口是硬的入口是硬件信號件信號IRQ1和和DB0DB7。 第39頁/共54頁圖9.13 鍵盤信號的傳遞轉換示意圖 Ctrl+Alt+Del Print+Screen 中斷請求 Pause/Break 串行掃描碼 并行 掃描碼 鍵盤 接口 8042 鍵盤 8049 INT 09H 鍵盤緩沖區(qū) 鍵盤狀態(tài)單元 第40頁/共54頁表表9.5 鍵盤狀態(tài)單元鍵盤狀態(tài)單元返回本節(jié)返回本節(jié)第41頁/共54頁表表9.6 鍵盤的基本和擴展服務功能鍵盤的基本和擴展服務功能第42頁/共54頁返回本節(jié)返回本節(jié)第43頁/共54頁返回本章首返回本章首頁頁第44頁/共54頁第4

17、5頁/共54頁鼠標器的分類：鼠標器的分類：按采樣機構：分光機式、光電式、機械式按采樣機構：分光機式、光電式、機械式按其用途：分為臺式和便攜式兩種。按其用途：分為臺式和便攜式兩種。按照按鍵的數(shù)量：二鍵式、三鍵式和多鍵按照按鍵的數(shù)量：二鍵式、三鍵式和多鍵式多功能鼠標器。式多功能鼠標器。按其使用功能：分為按其使用功能：分為2D式和式和3D式兩種。式兩種。按其接口插頭的類型：分為按其接口插頭的類型：分為“D”型型9針串針串口鼠標及圓形并口（口鼠標及圓形并口（PS/2）鼠標。）鼠標。第46頁/共54頁圖圖9.14 鼠標器組成原理鼠標器組成原理 Y 脈沖 RTS TXD X 脈沖 DTR GND SW1 SW2 SW3 Y 傳感器 X 傳 感 器 采樣 機構 鼠 標 專 用 微 處理 器 第47頁/共54頁圖圖9.15 鼠標外形圖鼠標外形圖 返回本節(jié)返回本節(jié)第48頁/共54頁第49頁/共54頁圖圖9.16 光機鼠標結構筒圖光機鼠標結構筒圖 鼠標器輸出線 Y 軸齒輪 X 軸 滾筒 Y 軸光電傳感器 X 軸光電傳感器 PCB 板 X 軸齒輪 Y 軸滾筒 鼠標球 鼠 標處理 器 SW3 SW1 SW2 第50頁/共5