第10章基本人機交互設備接口

1、2022-6-15計算機接口技術1第第10章章 人機交互設備接口人機交互設備接口本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容基本人機交互設備鍵盤、基本人機交互設備鍵盤、LED顯示器、打印機顯示器、打印機鍵盤鍵盤/LED顯示器接口電路的解決方案顯示器接口電路的解決方案LED顯示器接口設計顯示器接口設計矩陣鍵盤接口設計矩陣鍵盤接口設計并行打印機接口設計并行打印機接口設計2022-6-15計算機接口技術210.1 人機交互設備人機交互設備 人機交互設備:人和計算機之間建立聯(lián)系、交流信息的輸入/輸出設備，是計算機系統(tǒng)的基本配置。10.2 鍵盤鍵盤 10.2.1 鍵盤的類型鍵盤的類型鍵盤鍵盤是微型計算機系統(tǒng)中最基本的最基本的

2、人機對話輸入設備輸入設備。鍵盤按鍵，有機械式、電容式、導電橡膠式、薄膜式等多種，但不管何種形式，其作用都是一個使電路接通與斷開的開關。鍵盤的結構鍵盤的結構有線性鍵盤線性鍵盤和矩陣鍵盤矩陣鍵盤兩種形式。2022-6-15計算機接口技術310.2.2 線性鍵盤的工作原理與接口電路線性鍵盤的工作原理與接口電路1.線性鍵盤的工作原理線性鍵盤的工作原理線性鍵盤由若干個獨立的按鍵組成，每個按鍵的每個按鍵的兩端兩端，一端接地一端接地，另一端另一端通過電阻接接+5V電源電源，并與接口的數(shù)據(jù)線直并與接口的數(shù)據(jù)線直接連接接連接，如圖10.1所示。當當無鍵按下時無鍵按下時，所有數(shù)據(jù)線的邏輯電所有數(shù)據(jù)線的邏輯電平都是

3、高電平平都是高電平，為全1（FFH），即全全1表示無鍵按下表示無鍵按下；當當其中其中任意一鍵按下時任意一鍵按下時，它所對應的數(shù)據(jù)線接地，其邏輯電平就變成邏輯電平就變成低電平低電平，即邏輯邏輯0表示有按鍵按下表示有按鍵按下。2.線性鍵盤的接口電路線性鍵盤的接口電路線性鍵盤的接口是并行接口線性鍵盤的接口是并行接口，采用通用并行接口芯片82C55A與鍵盤開關連接，如圖如圖10.1所示所示。2022-6-15計算機接口技術42022-6-15計算機接口技術53.線性鍵盤接口程序線性鍵盤接口程序線性鍵盤接口程序線性鍵盤接口程序是配合線性鍵盤實現(xiàn)鍵盤功能的組成部分，配合線性鍵盤實現(xiàn)鍵盤功能的組成部分，其主

4、主要作用有兩點要作用有兩點，一是判斷是否有鍵按下一是判斷是否有鍵按下，通過查詢接口輸入數(shù)據(jù)是否為全1。若是全1，無鍵按下；若不是全1，則有鍵按下。二是確定按下的是哪一個鍵二是確定按下的是哪一個鍵，根據(jù)哪一個數(shù)據(jù)位是邏輯0，則與此位數(shù)據(jù)線相連的鍵被按下。至于每個按鍵的功能至于每個按鍵的功能，可由用戶定義可由用戶定義，以便當按下某個鍵時，就可轉去執(zhí)行相應的操作。例如，在上圖中要求當按下S0鍵時報警，按下S1鍵時解除報警，按下S2鍵時退出。線性鍵盤尋鍵程序流程如圖10.2所示。2022-6-15計算機接口技術6圖10.2 線性鍵盤的程序流程2022-6-15計算機接口技術7線性鍵盤的匯編語言程序段線

5、性鍵盤的匯編語言程序段 MOV DX,303H ；初始化82C55A MOV AL,10010000B ；82C55A方式命令方式命令 OUT DX,ALKB: MOV DX,300H ；查3個鍵(S0S1S2)是否鍵按下 IN AL, DX ；讀鍵狀態(tài)(閉合/斷開狀態(tài)) AND AL,07H ；查低3位 CMP AL,07H ；查有無鍵按下查有無鍵按下 JZ KB ；無鍵按下，返回 CALL DELAY1 ；有鍵按下，延時去抖延時去抖 MOV DX,300H ；再讀鍵狀態(tài) IN AL,DX AND AL,07H ；查低3位 CMP AL,07H ；再查有無鍵按下 JZ KB ；無鍵按下，返回

6、2022-6-15計算機接口技術8 TEST AL,01H ；有鍵按下，有鍵按下，是否S0鍵JZ BJ ；是，轉報警子程TEST AL,02H ；是否S1鍵JZ JBJ ；是，轉解除報警TEST AL,03H ；是否S2鍵JZ STP ；是，停止，退出JMP KB ；不是，返回DELAY:延時子程序(略) BJ：報警子程序(略) JBJ: 解除報警子程序(略) STP: MOV AX,4C00H ；退出INT21H2022-6-15計算機接口技術9線性鍵盤線性鍵盤C C語言程序段如下語言程序段如下unsigned char tmp;outportb(0 x303,0 x90); /初始化82C

7、55dotmp=inportb(0 x300);/讀鍵狀態(tài)if(tmp&0 x07!=0 x07)/查低3位,判斷有無鍵按下delay(10);/延時去抖tmp=inportb(0 x300);/再讀鍵狀態(tài)if(tmp&0 x07!=0 x07)/查低3位, 查有無鍵按下if(tmp&0 x01=0 x00)/是否S0鍵BJ();/是，轉報警子程if(tmp&0 x02=0 x00)/是否S1鍵JBJ();/是，轉解除報警if(tmp&0 x03=0 x00)/是否S2鍵STP();/是，停止，退出while(!kbhit();2022-6-15計算機接

8、口技術1010.2.3 矩陣鍵盤工作的動態(tài)掃描技術矩陣鍵盤工作的動態(tài)掃描技術1.矩陣鍵盤的工作原理矩陣鍵盤的工作原理矩陣鍵盤矩陣鍵盤的結構是將按鍵排成將按鍵排成n行行m列的矩陣形式列的矩陣形式，并且在行線或列線上通過電阻接高電平（+5V）。按鍵的行線與列線交叉點互不相通，是通過按鍵來接通的。下面以44鍵盤為例說明矩陣鍵盤的工作原理矩陣鍵盤的工作原理，如圖如圖10.3所示所示。圖10.3 矩陣鍵盤的結構及接口（列掃描）2022-6-15計算機接口技術11 矩陣鍵盤與線性鍵盤一樣矩陣鍵盤與線性鍵盤一樣，也是首先確定是否有按鍵按下，也是首先確定是否有按鍵按下，然后再識別按下的是哪一個鍵然后再識別按下

9、的是哪一個鍵。這個工作是采用一種掃描的方法采用一種掃描的方法進行，掃描分掃描分逐行掃描（行掃描行掃描）和逐列掃描（列掃描列掃描）兩種方式，稱為動態(tài)掃描技術。行掃描方式的特點行掃描方式的特點是，矩陣鍵盤的列線一頭接輸入端口，另一頭固定接高電平（+5V），矩陣鍵盤的行線接輸出端口矩陣鍵盤的行線接輸出端口，輪流對列線輸出低電平（0V），即對列線進行逐列掃描對列線進行逐列掃描，然后從列線讀取掃描的結果。列掃描方式的特點列掃描方式的特點是，其行線與列線的連接及方向剛好與行掃描方式的相反，即行線一頭接輸入端口，另一頭固定接高電平（+5V），列列線接輸出端口線接輸出端口，輪流對行線輸出低電平（0V），即對行

10、線進行逐行掃對行線進行逐行掃描描然后從行線讀取掃描的結果。 2.矩陣鍵盤的接口電路矩陣鍵盤的接口電路矩陣鍵盤的接口電路矩陣鍵盤的接口電路如圖如圖10.3所示所示。它是采用列掃描方式的并行接口電路，其工作過程分析如下：2022-6-15計算機接口技術12圖10.3中，PA0PA3與0列列3列連接列連接，PB0PB3與0行行3行連行連接接。采用列掃描方式找出被按下的鍵在矩陣中的位置采用列掃描方式找出被按下的鍵在矩陣中的位置，其過程其過程是是： 先從先從0列開始列開始，通過通過PA端口，端口，向向0列列輸出輸出0(PA0=0)，向其他列向其他列輸出輸出1 (PA1=PA2=PA3=1)，然后從從PB

11、端口端口讀入讀入，檢測檢測PB0PB3的電平的電平：若若PB0=0，表示表示是是S1鍵按下鍵按下；若若PB1=0，表示表示是是S5鍵按鍵按下；下；.；若若PB03=0，表示表示是是S13鍵按下。鍵按下。如果如果PB0PB3的電平的電平都都為為1，則則說明這一列說明這一列沒有鍵按下沒有鍵按下，就對第二列進行掃描就對第二列進行掃描，于是向向1列列輸出輸出0，向其它列向其它列輸出輸出1，再檢測再檢測PB0PB3的電平的電平。 依次逐列檢測依次逐列檢測，直到直到找出被按下的鍵為止找出被按下的鍵為止。2022-6-15計算機接口技術1310.3 LED顯示器顯示器 10.3.1 LED顯示器工作原理顯示

12、器工作原理7段數(shù)碼顯示器段數(shù)碼顯示器是將多個將多個LED管組成一定字形的顯示器管組成一定字形的顯示器，因此也可以叫做字形顯示器叫做字形顯示器，有共陰極共陰極和共陽極共陽極兩種結構，兩種結構，如圖如圖10.4所示所示。 共陰極：共陰極：陰極連在一起，并接地陰極連在一起，并接地，根據(jù)二極管導通的條件，分別對每只LED管的陽極加不同的電平使其導通（點亮）或截止（熄滅），陽極陽極加高電平加高電平點亮點亮，加低電平加低電平熄滅熄滅，如圖10.4所示。 共陽極：共陽極：陽極連在一起，接高電平陽極連在一起，接高電平，對每只陰極加不同的電平，陰極陰極加低電平加低電平點亮點亮，加高電平加高電平熄滅熄滅。2022

13、-6-15計算機接口技術14圖10.4中的電阻是限流電阻，以防發(fā)光二極管燒毀，其阻值一般取為使流經(jīng)LED管的電流在1020mA。2022-6-15計算機接口技術1510.3.2 LED顯示器的字形碼顯示器的字形碼7段數(shù)碼顯示器實際為8段，另一段用來顯示小數(shù)點P。字形碼格式字形碼格式如圖如圖10.5所示所示。由字形碼構成的字形碼構成的LED顯示器字符顯示器字符如表如表10.1所示所示。其中包括共陰極與共陽極兩種不同顯示器所顯示的字符與字形碼，表中的兩種字形碼雖然不同，但所表示的字符則相同。2022-6-15計算機接口技術1610.3.3 LED顯示器動態(tài)顯示的掃描方式顯示器動態(tài)顯示的掃描方式LE

14、DLED顯示器顯示器采用掃描的方法使多位顯示器逐位輪流循環(huán)顯示掃描的方法使多位顯示器逐位輪流循環(huán)顯示，為此，首先把各位顯示器的8 8根段線并聯(lián)在一起，作為一組根段線并聯(lián)在一起，作為一組“段控段控”信號線信號線，同時給每位顯示器分配給每位顯示器分配1 1根根“位控位控”信號信號線線。在接口電路中在接口電路中設置兩個端口設置兩個端口，一個用于發(fā)送一個用于發(fā)送“位控位控”信號，控制顯示器的哪一位顯示，控制顯示器的哪一位顯示，即顯示顯示哪一位哪一位；另一個用于發(fā)送另一個用于發(fā)送“段控段控”信號，控制顯示器發(fā)光二極管的那些段點亮控制顯示器發(fā)光二極管的那些段點亮，即顯顯示字形碼示字形碼。2022-6-15

15、計算機接口技術17掃描過程掃描過程：“段控”端口發(fā)出一個字形碼，送到每個顯示器的段線上，“位控”端口發(fā)出一個控制信號，指定某一位顯示器顯示，該位顯示器就點亮，并持續(xù)15ms，然后熄滅所有的顯示器。依次從依次從“段控段控”端口端口發(fā)字形碼信息發(fā)字形碼信息，再從再從“位控位控”端口端口發(fā)位控信發(fā)位控信號，去點亮某一位顯示器并持續(xù)一段時間號，去點亮某一位顯示器并持續(xù)一段時間，然后熄滅然后熄滅。從第從第1 1位位到最末位把要顯示的不同字符顯示一遍，到最末位把要顯示的不同字符顯示一遍，即為一個掃描周期一個掃描周期。當掃描周期掃描周期符合視覺暫留效應視覺暫留效應的要求時，人們就覺察不出字符的變就覺察不出字

16、符的變動與閃爍動與閃爍，而感覺每位顯示器都在同時顯示感覺每位顯示器都在同時顯示。顯示器顯示器“位控位控”信信號線號線相當于鍵盤的行掃描線鍵盤的行掃描線。2022-6-15計算機接口技術1810.4 鍵盤鍵盤/LED接口電路解決方案接口電路解決方案 方案方案采用專用接口芯片采用專用接口芯片構成外置式構成外置式的鍵盤/LED接口。 82C79A是雙功能專用接口芯片雙功能專用接口芯片，兼有鍵盤輸入接口鍵盤輸入接口和字符顯示器字符顯示器輸出接口輸出接口兩種用途。 作為鍵盤輸入接口鍵盤輸入接口時，掃描方式，可連接可連接64(88)個鍵的矩陣鍵盤個鍵的矩陣鍵盤，經(jīng)擴充可128( 882)個鍵，并具有自動去

17、抖動功能。 作為字符顯示器輸出接口字符顯示器輸出接口時，可連接可連接16個個7段數(shù)碼顯示器段數(shù)碼顯示器。數(shù)碼顯示器，采用動態(tài)掃描方式，實現(xiàn)動態(tài)顯示。10.4.1 82C79A的外部特性的外部特性82C79A82C79A芯片是一種具有40條引腳引腳的雙列直插式芯片，如圖如圖10.610.6所示所示。由于82C79A是雙功能接口，可以同時為兩種不同外部設備的接口提供支持，因此所設置的外部引腳信號比較多，按功能可分為面向CPU、面向鍵盤和面向顯示器3組，如表10.2所示。2022-6-15計算機接口技術19圖10.6 82C79A芯片引腳功能及引腳信號分類2022-6-15計算機接口技術202022

18、-6-15計算機接口技術2110.4.2 82C79A的編程模型的編程模型1、寄存器功能、寄存器功能82C79A內(nèi)部寄存器分為共用寄存器共用寄存器和鍵盤專用鍵盤專用及顯示器專用顯示器專用的寄存器3種，分別介紹如下。(1)顯示器顯示器/鍵盤共用寄存器鍵盤共用寄存器共用模塊共用模塊主要是主要是掃描計數(shù)器掃描計數(shù)器，其輸出可同時作為鍵盤的行掃描和顯示器的位掃描(“位控”信號)，掃描方式掃描方式分編碼掃描編碼掃描和譯碼掃描譯碼掃描兩種，由編程命令選定。編碼掃描：編碼掃描：4位掃描線輸出線SL0SL3，由外部譯碼器譯碼外部譯碼器譯碼產(chǎn)生16根掃描信號線，供鍵盤和顯示器使用。故編碼掃描方式編碼掃描方式能夠

19、掃描掃描168的的矩陣矩陣鍵盤鍵盤和16位位數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器。譯碼掃描：譯碼掃描：由內(nèi)部譯碼器譯碼內(nèi)部譯碼器譯碼后，產(chǎn)生的4根掃描線SL0SL3，直接作為鍵盤和顯示器掃描信號?？梢?，譯碼掃描方式譯碼掃描方式只能掃描掃描48的的矩陣矩陣鍵盤鍵盤和4位數(shù)碼位數(shù)碼顯示器顯示器，并且不需要設置外部譯碼器。2022-6-15計算機接口技術22(2)鍵盤專用寄存器鍵盤專用寄存器鍵盤接口模塊鍵盤接口模塊包括返回緩沖器返回緩沖器、FIFO RAM及狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器。返回緩沖器返回緩沖器作為鍵盤接口芯片實現(xiàn)行掃描方式。在行掃描時在行掃描時，返回緩沖器返回緩沖器用于鎖鎖存來自存來自RL0RL2的鍵盤列線返

20、回值的鍵盤列線返回值，即按鍵的列值按鍵的列值。另外，行掃描時行掃描時所搜尋到所搜尋到閉合鍵所在的按鍵按鍵行值行值SL0SL2，兩者合起來兩者合起來就形成鍵盤上形成鍵盤上按鍵的行號、列號編碼按鍵的行號、列號編碼。如果在加上用于鍵功能擴展的兩位CTRL、SHIFT一起組成一個完整的鍵盤按鍵數(shù)據(jù)。鍵盤按鍵的數(shù)據(jù)格式鍵盤按鍵的數(shù)據(jù)格式如表如表10.3所示所示。2022-6-15計算機接口技術23表表10.3中各位的含義：中各位的含義：SL0SL2是按鍵的行編碼是按鍵的行編碼，由行掃描計數(shù)器的值確定由行掃描計數(shù)器的值確定；RL0RL2是是按鍵的列編碼按鍵的列編碼，由返回緩沖器的值確定由返回緩沖器的值確定

21、。從6位行列編碼可知，82C79A支持64個鍵的鍵盤矩陣。再加上CTRL和SHIFT兩位附加按兩位附加按鍵參加編碼鍵參加編碼，可以擴展到128個鍵。2022-6-15計算機接口技術24 FIFO RAM及狀態(tài)寄存器及狀態(tài)寄存器 FIFO RAM是一個88 的先進先出片內(nèi)存儲器片內(nèi)存儲器，用于暫存從鍵盤輸入的按鍵數(shù)據(jù)暫存從鍵盤輸入的按鍵數(shù)據(jù)，供CPU讀取。 為了報告為了報告FIFO RAM中中有無數(shù)據(jù)和空有無數(shù)據(jù)和空、滿等的滿等的狀態(tài)狀態(tài)，設置設置FIFO RAM狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器。只要FIFO RAM存儲器有數(shù)據(jù)未取走，狀態(tài)寄存器就產(chǎn)生IRQ信號請求中斷，要求CPU讀取數(shù)據(jù)。(3)用于用于L

22、ED顯示器的寄存器顯示器的寄存器LED顯示器接口模塊顯示器接口模塊包括顯示存儲器顯示存儲器RAM、顯示字符寄存器顯示字符寄存器和顯示地址寄存器。顯示地址寄存器。顯示存儲器顯示存儲器RAM顯示存儲器顯示存儲器RAM用來存儲顯示數(shù)據(jù)用來存儲顯示數(shù)據(jù)，容量為168位，對應對應16個數(shù)碼顯示器個數(shù)碼顯示器。顯示存儲器內(nèi)容在顯示過程中保持不變。2022-6-15計算機接口技術25 顯示字符寄存器顯示字符寄存器 顯示字符寄存器顯示字符寄存器用于存放將要顯示的字符的字形碼用于存放將要顯示的字符的字形碼。顯示字符寄存器的內(nèi)容是動態(tài)變化的，在顯示過程中它與顯示掃描配合它與顯示掃描配合，輪流從顯，輪流從顯示示RA

23、M中讀出要顯示的信息并依次送到被選中的顯示器中讀出要顯示的信息并依次送到被選中的顯示器，循環(huán)不斷地循環(huán)不斷地刷新顯示字符刷新顯示字符，使顯示器件呈現(xiàn)穩(wěn)定的顯示字符。 顯示字符寄存器分為顯示字符寄存器分為A、B兩組兩組OUTA03和OUTB03，構成一個構成一個8段的字形碼段的字形碼，作為作為“段控段控”信號送到每位顯示器信號送到每位顯示器。2022-6-15計算機接口技術26顯示地址寄存器顯示地址寄存器顯示地址寄存器顯示地址寄存器用于存放讀存放讀/寫寫顯示存儲器顯示存儲器RAM的地址指針的地址指針，指出指出顯示字符從哪一位開始顯示字符從哪一位開始以及每次讀出或寫入之后地址是否每次讀出或寫入之后

24、地址是否自動加自動加1。(4)寄存器端口地址寄存器端口地址82C79A只分配了兩個端口地址只分配了兩個端口地址，一個數(shù)據(jù)端口(30CH)，一個命令/狀態(tài)端口(30DH)。但它有但它有8個命令字個命令字，因此出現(xiàn)端口地址出現(xiàn)端口地址共享的問題共享的問題。為此，采用采用在命令字中在命令字中加特征位的方法加特征位的方法識別共享識別共享端口中的命令字端口中的命令字。2022-6-15計算機接口技術272.編程命令與狀態(tài)字編程命令與狀態(tài)字82C79A芯片可執(zhí)行的命令共有命令共有8條條，命令字中的命令字中的0,1,2,4號號命令命令（帶（帶*號）是號）是必須使用必須使用的，的，它們用于用于初始化初始化。其

25、中，0號號設置鍵設置鍵盤及顯示方式盤及顯示方式，1號號設置掃描頻率設置掃描頻率，2號號指定讀指定讀FIFO RAM，4號號指指定寫顯示存儲器定寫顯示存儲器RAM。 而初始化后的實際輸入/輸出操作是從（向）82C79A 的數(shù)據(jù)口讀（寫）數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的。2022-6-15計算機接口技術28命令字的一般格式命令字的一般格式如表如表10.4所示所示。其中，高高3位位 為特征位為特征位，產(chǎn)生8種編碼對應著8個不同的命令字。低低5位是命令參數(shù)位位是命令參數(shù)位，表示不同命令字的含義。(注：標有“”的位無用)2022-6-15計算機接口技術29（1）0號命令號命令：設置鍵盤及顯示器工作方式設置鍵盤及顯示器工作方

26、式000：命令特征碼。命令分3個字段，K0，K2K1，DD。K0：用來設定掃描方式用來設定掃描方式，為鍵盤和顯示器共用。其含義： K0=0，為編碼掃描；K0=1，為譯碼掃描。K2K1：用來設定鍵盤輸入方式用來設定鍵盤輸入方式。有有4種鍵盤輸入方式種鍵盤輸入方式，如表如表10.5所示所示。2022-6-15計算機接口技術30表10.5中，雙鍵鎖定，雙鍵鎖定，N鍵輪回鍵輪回，是處理多鍵是處理多鍵同時按下同時按下的方式的方式。雙鍵鎖定雙鍵鎖定：兩個鍵同時按下時，只把后釋放的鍵當作有效鍵N鍵輪回鍵輪回：多個同時按下時，鍵盤掃描能根據(jù)它們被發(fā)現(xiàn)的順序依次將相應鍵盤數(shù)據(jù)送入FIFO RAM中DD：用來設定

27、顯示輸出方式用來設定顯示輸出方式。有有4種顯示輸出方式種顯示輸出方式，如表如表10.6所示所示。2022-6-15計算機接口技術31在表10.6中，左進方式左進方式是指顯示字符從最左一位是指顯示字符從最左一位（最高位）開始始，逐個向右順序輸出，左進方式也是手機撥號的顯示方式；右進方式右進方式是指顯示字符從最右一位開始是指顯示字符從最右一位開始，最高位從右邊進入，以后逐個左移。右進方式也是計算器的顯示方式。例如，要求掃描鍵盤輸入掃描鍵盤輸入，雙鍵鎖定雙鍵鎖定；8個字符顯示個字符顯示，右進方右進方式式；鍵盤和LED顯示器的掃描方式為編碼掃描掃描方式為編碼掃描，則則82C79A的工作方式命令工作方式

28、命令為00010000B。2022-6-15計算機接口技術32（2）1號命令號命令：設置掃描頻率設置掃描頻率001：命令特征碼。命令包含5個有效位PPPPP。PPPPP：用來設定對外部輸入設定對外部輸入CLK的分頻系數(shù)的分頻系數(shù)N（N值可為231），以便獲得以便獲得82C79A內(nèi)部要求的內(nèi)部要求的100kHz的掃描頻率的掃描頻率。PPPPP分頻系數(shù)的5位二進制數(shù)。例如，外部外部提供的時鐘時鐘LCK為為2.5MHz,要求產(chǎn)生產(chǎn)生100kHz的掃描的掃描頻率頻率，則設置掃描頻率的命令掃描頻率的命令為00111001B。（3）2號命令號命令：讀讀FIFO RAM 010：命令特征碼。命令分2個字段，

29、A2A0，AI。A2A0：用來指定指定讀取讀取鍵盤鍵盤FIFO RAM中字符的中字符的起始地址起始地址，A2A0 可有8種編碼，以指定FIFO RAM中的8個地址單元任意一個作為讀取的起始地址。2022-6-15計算機接口技術33AI：自動地址增量標志位自動地址增量標志位。當當AI=1時時，每次讀出FIFO RAM后，地址自動加地址自動加1指向下一存儲單元；當當AI=0時時，讀出后地址不變地址不變（即不自動加，但可由人工改變地址）。 需要特別指出的是需要特別指出的是，該命令并不是實際從并不是實際從FIFO RAM中中讀取數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)，僅僅指定是讀取鍵盤的指定是讀取鍵盤的FIFO RAM，而不是

30、讀取顯示器RAM，因此，若要實現(xiàn)讀鍵盤的數(shù)據(jù)若要實現(xiàn)讀鍵盤的數(shù)據(jù)，還必須接還必須接著在該命令后面從數(shù)據(jù)端口讀數(shù)著在該命令后面從數(shù)據(jù)端口讀數(shù)。2022-6-15計算機接口技術34例如，要求從鍵盤從鍵盤FIFO RAM讀讀1個字節(jié)數(shù)據(jù)個字節(jié)數(shù)據(jù)，從0位開始讀位開始讀取，讀數(shù)據(jù)后地址不自動加不自動加1，其程序段為如下。MOV DX,30DH ；82C79A命令端口MOV AL,01000000B ；2號命令，讀號命令，讀FIFO RAMOUT DX,ALMOV DX,30CH ；82C79A數(shù)據(jù)端口IN AL,DX ；從從FIFO RAM讀讀1個字節(jié)數(shù)據(jù)個字節(jié)數(shù)據(jù)2022-6-15計算機接口技術35

31、（4）4號命令號命令：寫顯示寫顯示RAM 100：命令特征碼。命令字分2個字段，A0A3,AI。A0A3：用來指定寫顯示指定寫顯示RAM中字符的起始地址的起始地址，A0A3可有16種編碼，以指定顯示RAM中的16個地址單元任意一個作為寫的起始地址。AI：自動地址增量標志自動地址增量標志。當AI=1時，每次寫后地址自動增地址自動增1，當AI=0時，寫后地址不變地址不變。一旦數(shù)據(jù)寫入，82C79A的硬件便自動管理顯示RAM的輸出并同步掃描信號。同樣，需要特別指出需要特別指出的是，該命令該命令并不是實際向顯示器 RAM中寫入數(shù)據(jù)，僅僅指定是寫入顯示器僅僅指定是寫入顯示器的RAM，而不是寫入鍵盤的FI

32、FO RAM,因此，若要實現(xiàn)寫入顯示器數(shù)據(jù)若要實現(xiàn)寫入顯示器數(shù)據(jù)，還必須接著在該命令后面從數(shù)據(jù)端口寫入數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)端口寫入數(shù)據(jù)。2022-6-15計算機接口技術36例如，如果要求向顯示器向顯示器RAM寫入數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)，并且從從0位起位起，地址自動加址自動加1，其程序段如下。MOV DX,30DH ；82C79A的命令口MOV AL,10010000B ；4號命令，寫顯示號命令，寫顯示RAMOUT DX,ALMOV SI,OFSET BUFMOV DX,30CH ；82C79A的數(shù)據(jù)口MOV AL,SI OUT DX,AL ；向顯示向顯示RAM寫入數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù) 2022-6-15計算機接口技術37

33、（5）狀態(tài)字）狀態(tài)字狀態(tài)字狀態(tài)字主要用來指示指示FIFO RAM中待取走的字符數(shù)中待取走的字符數(shù)和有無有無錯誤發(fā)錯誤發(fā)生。格式如圖10.7所示。8位狀態(tài)字中的D0D4 5位位是常用的常用的，用于查詢方式，其中，D5位位表示表示“超出超出”，D4位位表示表示“空空”，D3位位表示表示“滿滿”，D2D0位位表示表示鍵盤存儲區(qū)里是否尚有未取走的字符是否尚有未取走的字符。O：超出標志位超出標志位。當向已滿的FIFO RAM中寫入，使FIFO RAM中的字符個數(shù)n8而產(chǎn)生重疊時，O被置為被置為1。 2022-6-15計算機接口技術38U：“空空”標志位標志位。當FIFO RAM中的字符個數(shù)n=0時U被置

34、為被置為1。 F：“滿滿”標志位標志位。當FIFO RAM中的字符個數(shù)n=8時，F(xiàn)被置為被置為1。NNN：表示FIFO RAM中待待CPU取走的字符個數(shù)為取走的字符個數(shù)為n。例如，當要求采用查詢方式從鍵盤FIFO RAM讀取數(shù)據(jù)時，先應該查狀態(tài)寄存器是否有數(shù)據(jù)可讀。這可以查標志位“空”、“滿”或者查待查待CPU取走的字符個數(shù)取走的字符個數(shù)n，其程序段為。LOOP1:MOV DX,30DH ；狀態(tài)口IN AL,DX ；讀狀態(tài)字讀狀態(tài)字TEST AL,00000111B ；檢查是否有待取走的字符檢查是否有待取走的字符JZ LOOP1 ；無，再查2022-6-15計算機接口技術3910.5 LED顯

35、示器接口設計顯示器接口設計例例10.1 LED顯示器接口設計顯示器接口設計1要求要求 設計一個8位LED顯示器，要求要求從0位開始位開始顯示13579H六個字符，顯示方式為左進顯示方式為左進，采用編碼掃描編碼掃描。2分析分析 采用采用82C79A作為作為LED顯示器接口顯示器接口可以實現(xiàn)上述要求。另外，為了實現(xiàn)編碼掃描要外加掃描譯碼器外加掃描譯碼器和提供LED顯示器的驅動電路顯示器的驅動電路。2022-6-15計算機接口技術403設計設計（1）硬件設計）硬件設計 接口電路接口電路由82C79A芯片、掃描譯碼器7445和段驅動器7406組成，如圖如圖10.8所示所示。圖中的82C79A為接口的核

36、心為接口的核心，主管顯示器與主管顯示器與CPU之間的連接，之間的連接，執(zhí)行控制命令執(zhí)行控制命令；掃描譯碼器掃描譯碼器7445負責負責LED顯示器的動動態(tài)掃描態(tài)掃描，作為作為“位控位控”信號控制信號控制8位顯示器的哪一位點亮哪一位點亮；反向器反向器驅動器驅動器7406為LED的8段字型碼提供電流驅動，作為作為“段控段控”信號信號控制控制8段顯示器的哪一段發(fā)光哪一段發(fā)光。2022-6-15計算機接口技術41圖圖10.8 LED接口電路接口電路2022-6-15計算機接口技術42圖10.8中，8個LED顯示器相同的段連到一起，由7406驅動，實現(xiàn)段控。LED顯示器為共陽極，每個陽極通過開關三極管及限

37、流電阻與+5V連接，三極管的導通與截止由7445的8個輸出端控制，實現(xiàn)8位顯示器的位控。當82C79A的掃描信號SL03經(jīng)7445譯碼所產(chǎn)生的輸出信號循環(huán)變化時，就可以使各位顯示器輪流點亮或熄滅，實現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描。 （2）軟件設計）軟件設計下面是從0位開始顯示13579H六個字符的程序，六個字符的字形碼存放在內(nèi)存的BUF區(qū)。2022-6-15計算機接口技術43LED顯示器的匯編語言程序段如下顯示器的匯編語言程序段如下。CODE SEGMENTASSUME CS:CODE，DS:CODEORG 100HBEGIN:JMP STARTBUF DB 06H,4FH,6DH,07H,67H,

38、76H ；六個字符的字形碼START:MOV AX,CODEMOV CS,AXMOV DS,AX ；82C79A初始化MOV DX,30DH ；82C79A的命令口MOV AL,00000000B ；0號命令號命令，顯示方式命令顯示方式命令MOV DX,ALMOV AL,001110001B ；1號命令號命令，設置分頻系數(shù)設置分頻系數(shù)252022-6-15計算機接口技術44 OUT DX,ALMOV AL,10010000 B ；4號命令號命令，寫顯示寫顯示RAM命令命令OUT DX,AL MOV SI,OFSET BUF ；顯示字符首址MOV CX,06H ；顯示字符數(shù)L:MOV DX，30

39、CH ；82C79A的數(shù)據(jù)口MOV AL,SI OUT DX,AL ；向顯示向顯示RAM寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)INC SI ；緩存地址加1DEC CX ；字數(shù)減1JNZ L ；未完，繼續(xù)MOV AX,4C00H ；已完，返回INT 21HCODE ENDSEND BEGIN2022-6-15計算機接口技術45/LED顯示器的C語言程序如下。 unsigned char display6=0 x06,0 x4f,0 x6d,0 x07,0 x67,0 x76;outportb(0 x30d,0 x00); /顯示方式：8字符顯示，左端輸入，編碼掃描outportb(0 x30d,0 x39);/分頻系數(shù)2

40、5，產(chǎn)生100kHz掃描頻率outportb(0 x30d,0 x90); /指定寫顯示RAM命令，從0位起，地址自動加1for(i=0;i6;i+)outportb(0 x30c,displayi);/從內(nèi)存單元中取顯示代碼送顯示RAMdelay(50);/延時2022-6-15計算機接口技術4610.6 矩陣鍵盤接口設計矩陣鍵盤接口設計例例10.2 鍵盤接口電路設計鍵盤接口電路設計1要求要求設計一個24鍵的鍵盤接口。要求要求鍵盤采用編碼掃描采用編碼掃描、雙鍵鎖定雙鍵鎖定工作方式。從鍵盤讀取從鍵盤讀取10個字符個字符代碼。外部時鐘CLK=2.5MHz。2分析分析為了實現(xiàn)24鍵的鍵盤矩陣，采用

41、采用3行行8列的結構形式列的結構形式。同時為了滿足編碼掃描工作方式，故使用使用82C79A的3根掃描輸出信號根掃描輸出信號SL0SL2，接至譯碼器74LS156的輸入端，經(jīng)譯碼后，產(chǎn)生產(chǎn)生低電平有效的3根輸出線根輸出線Y0Y2，作為鍵作為鍵盤矩陣的3個行掃描信號個行掃描信號。鍵盤矩陣的8個列線個列線的一端一端與82C79A的返回信號返回信號RL0RL7相連接，另一端另一端通過電阻接高電平接高電平(+5V)。2022-6-15計算機接口技術473設計設計（1）硬件設計）硬件設計 根據(jù)上述分析，24鍵的鍵盤矩陣接口電路原理鍵的鍵盤矩陣接口電路原理如圖如圖10.9所示所示。圖10.9 鍵盤接口電路2

42、022-6-15計算機接口技術48（2）軟件設計）軟件設計 鍵盤輸入?yún)R編語言程序段如下。鍵盤輸入?yún)R編語言程序段如下。CODE SEGMENTASSUME CS:CODE， DS:CODEORG 100HSTART:JMP BEGIN ；從0100H處執(zhí)行第一條指令BUF DB 10 DUP(0)BEGIN:MOV AX,CODEMOV DS,AX ；設置數(shù)據(jù)段的段地MOV DX,30DH ；82C79A初始化MOV AL,00000000B ；0號命令號命令，鍵盤輸入工作方式鍵盤輸入工作方式OUT DX,ALMOV AL,00111001B ；1號命令號命令，設置分頻系數(shù)為設置分頻系數(shù)為25，

43、OUT DX,AL2022-6-15計算機接口技術49 MOV DI,OFSETBUF MOV CX,10LOOP1: MOV DX,30DH ；讀狀態(tài)字 IN AL,DX TEST AL,00000111B ；檢查是否有待取走檢查是否有待取走的字符的字符 JZ LOOP1 ；無，再查 MOV AL,01000000B ；2號命令號命令，讀讀FIFO RAM OUT DX,AL MOV DX,30CH ；讀數(shù)據(jù) IN AL,DX ；從鍵盤讀從鍵盤讀取數(shù)據(jù)取數(shù)據(jù) MOVDI,AL ；存入內(nèi)存BUF INC DI DEC CX JNZ LOOP1 MOV AX,4C00H ；退出 INT21H20

44、22-6-15計算機接口技術50 CODE ENDS END START/鍵盤輸入鍵盤輸入C語言程序段如下。語言程序段如下。unsigned char buf10;unsigned char i;outportb(0 x30d,0 x00);/設定鍵盤輸入工作方式（編碼掃描、雙鍵鎖定）outportb(0 x30d,0 x39);/設置分頻系數(shù)為25，產(chǎn)生100kHz掃描頻率for(i=0;i10;i+)while(inportb(0 x30d)&0 x07=0 x00); /檢查是否有待CPU取走的字符outportb(0 x30d,0 x40);/有，指定讀FIFO RAMbufi

45、=inportb(0 x30c);/讀鍵盤，并存入內(nèi)存BUF2022-6-15計算機接口技術514討論討論 HELLO五個字符的字形碼在內(nèi)存區(qū)的存放順序與在顯示器上的順序相反，這是什么原因？ 如果顯示的字符不是從第0位，而是從第2位或第3位開始顯示，程序要如何修改？2022-6-15計算機接口技術5210.7 打印機接口打印機接口 打印機是微型計算機系統(tǒng)中一種常用的輸出設。目前打印機技術正朝著高速度、低噪聲、美觀清晰和彩色打印的方向發(fā)展。打印機的種類很多，性能差別也很大。當前流行的有針式打印機、激光打印機、噴墨式打印機等。10.7.1 并行打印機接口標準并行打印機接口標準1信號線定義信號線定義

46、Centronics標準標準定義了36芯插頭/座，其信號線如表其信號線如表10.7所示所示。最主要的主要的是8根并行數(shù)據(jù)線根并行數(shù)據(jù)線DATA1 DATA8，2根握手聯(lián)絡信號線根握手聯(lián)絡信號線 、 及1根狀態(tài)線根狀態(tài)線BUSY，應重點了解。STROBEA C K2022-6-15計算機接口技術532022-6-15計算機接口技術542工作時序工作時序Centronics標準標準對打印機接口的工作時序的工作時序，即打印機與CPU之間傳送數(shù)據(jù)的過程傳送數(shù)據(jù)的過程作了規(guī)定,如圖如圖10.10所示所示。圖圖10.10 并行打印機接口標準工作時序并行打印機接口標準工作時序2022-6-15計算機接口技術

47、55打印機打印機與與CPU之間之間傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)的的過程過程：是按照是按照Centronics打印機接口標準的工作時序進行的，以查詢方打印機接口標準的工作時序進行的，以查詢方式為例，其工作步驟如下。式為例，其工作步驟如下。 當CPU要求打印機打印數(shù)據(jù)時，CPU首先查詢首先查詢BUSY。若若BUSY=1，打印機忙打印機忙，則則等待等待；當當BUSY=0，打印不忙時打印不忙時，才才送數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)。 CPU 通過并行接口，把把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)送到DATA1DATA8數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)線上，此時此時數(shù)據(jù)并未進入數(shù)據(jù)并未進入打印機打印機。 CPU再送出一個數(shù)據(jù)選通信號再送出一個數(shù)據(jù)選通信號 （負脈沖），把把數(shù)據(jù)線

48、上的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)打入打入到到打印機打印機的內(nèi)部緩沖器的內(nèi)部緩沖器。 打印機打印機在收到數(shù)據(jù)后在收到數(shù)據(jù)后，向向CPU發(fā)出發(fā)出“忙忙”信號信號，表明表明打印機打印機正在處理輸入的正在處理輸入的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)。等到等到輸入的數(shù)據(jù)處理完畢輸入的數(shù)據(jù)處理完畢，打印機打印機撤銷撤銷“忙忙”信號信號，置置BUSY=0。 接著，打印機打印機送出一個回答信號送出一個回答信號 給給CPU，表示一個字符表示一個字符已經(jīng)處理完畢已經(jīng)處理完畢。ACKSTROBE2022-6-15計算機接口技術563打印機連接器打印機連接器 Centronics接口標準接口標準對打印機連接器打印機連接器規(guī)定為D-36芯芯插頭/插座。而

49、臺式臺式PC機機配置的打印機接口插座打印機接口插座簡化為D-25芯芯，去掉了Centronics中的一些未使用信號和地線。很明顯，打印機接口標準打印機接口標準的連接器的連接器與與PC機的打印機接口插座機的打印機接口插座不兼容不兼容，因此要對兩者信號線的排列作一些調(diào)整，要特別注意兩者相應信號線的對接，按照按照圖圖10.11所示的信號線連接所示的信號線連接。2022-6-15計算機接口技術57圖圖10.11 打印機與打印機與PC機并口信號線連接圖機并口信號線連接圖2022-6-15計算機接口技術5810.7.2 并行打印機接口設計并行打印機接口設計例例10.3 并行打印機接口電路設計并行打印機接口

50、電路設計1要求要求 要求要求為某應用系統(tǒng)配置一個并行打印機接口配置一個并行打印機接口，通過接口采用查詢方采用查詢方式把式把存放在BUF緩沖區(qū)的256個字符個字符（ASCII碼）送去打印送去打印。2分析分析 由于打印機接口打印機接口面向的對象面向的對象是打印機接口標準打印機接口標準而不是打印機本身而不是打印機本身，因此打印機接口硬件電路設計接口硬件電路設計要以要以標準所定義標準所定義的信號線的信號線為依據(jù)為依據(jù)，而軟軟件設計件設計應以應以接口標準所規(guī)定接口標準所規(guī)定的工作時序的工作時序為依據(jù)為依據(jù)。3設計設計（1）打印機接口電路設計）打印機接口電路設計打印機接口電路原理框圖打印機接口電路原理框圖如圖如圖10.12所示所示。2022-6-15計算機接口技術59圖圖10.12 并行打印機接口電路框圖并行打印機接口電路框圖2022-6-15計算機接口技術60該該電路的電路的設計思路是設計思路是：按照按照Centronics標準標準對打印機接口信號線的定義，最基本的信號線需要需要8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線（DATA1DATA8），1根控制線根控制線（STROBE,）