微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口

1、第八章 人機(jī)交互設(shè)備接口8.1 鍵盤及其接口教學(xué)重點(diǎn)人機(jī)交互設(shè)備的接口特性顯示適配器的工作原理1微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口8.1 鍵盤及其接口 鍵盤是微機(jī)系統(tǒng)中最基本的輸入設(shè)備。由排列成矩陣形式的按鍵開關(guān)陣列組成。根據(jù)功能可把鍵盤分為兩種基本類型：編碼鍵盤：能自動(dòng)檢測(cè)按鍵，并以串/并方式將對(duì) 應(yīng)功能鍵碼(如ASCII碼)送給CPU。非編碼鍵盤：只提供鍵盤的行列矩陣值，按鍵的識(shí) 別和鍵值的確定、輸入等均由主機(jī)軟件完成。2微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口非編碼鍵盤的接口功能_11、非編碼鍵盤的接口功能 目前微機(jī)系統(tǒng)通常采用非編碼鍵盤。下面以由機(jī)械 式有觸點(diǎn)按鍵組成的非編碼

2、鍵盤為例說明。鍵盤接口的基本功能:去抖動(dòng)防串鍵被按鍵的識(shí)別和鍵碼的產(chǎn)生下一節(jié)3微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口去抖動(dòng) 每個(gè)按鍵在按下和松開時(shí)，都會(huì)有520ms的抖動(dòng)過程，識(shí)別時(shí)應(yīng)避開這段不穩(wěn)定時(shí)間。去抖動(dòng)方法：軟件延時(shí)法：發(fā)現(xiàn)有鍵按下/釋放時(shí)，延遲一段時(shí) 間再檢驗(yàn)。 適合鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合。硬件消抖法：在鍵開關(guān)和微機(jī)接口間加消抖動(dòng)電路 (雙、單穩(wěn)態(tài)電路，RC濾波器等)。 適合鍵數(shù)目較少采用。第八章鍵盤及其接口非編碼鍵盤的接口功能_2返回4微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口防串鍵 串鍵是指多個(gè)鍵同時(shí)按下(重鍵)或前面鍵未釋放又按下新的鍵(連擊)時(shí)產(chǎn)生的問題。解決串鍵一般有三種方法：第八章鍵盤及其接口非編碼鍵盤的接口

3、功能_3返回多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，暫不讀鍵碼，只認(rèn)最后釋放的鍵為正確按鍵，并讀其鍵碼。當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，只讀最先按下鍵的鍵碼，忽略其它。此法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，常用。循環(huán)掃描各個(gè)鍵，將一個(gè)或多個(gè)同時(shí)按下的鍵順序檢測(cè)并讀取對(duì)應(yīng)的鍵碼。（PC系列機(jī)鍵盤采用此法，形成組合鍵）N鍵串行循環(huán)法N鍵連鎖雙鍵鎖定5微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口被按鍵的識(shí)別和鍵碼的產(chǎn)生 這是鍵盤接口要解決的主要問題，通常采用硬件、軟件結(jié)合的辦法解決。識(shí)別按鍵的常用方法：第八章鍵盤及其接口非編碼鍵盤的接口功能_4返回由程序逐行(列)對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，通過檢測(cè)列(行)狀態(tài)來確定閉合鍵。（此法需輸入、輸出端口各一個(gè)）通過行、列交替分兩次掃描與檢測(cè)來識(shí)別

4、閉合鍵。（此法需兩個(gè)可編程雙向I/O端口）行/列掃描法線反轉(zhuǎn)法6微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口行掃描式鍵盤接口實(shí)例6根行線輸出線5根列線輸入線 利用寫入端口8CH的行值和從端口90H讀回的列值，可確定被按鍵的行列座標(biāo)編碼，通過查表可得到反映鍵功能的鍵值。第八章鍵盤及其接口行/列掃描式鍵盤接口方法_12、行/列掃描式鍵盤接口方法（廣泛應(yīng)用） 依次寫01H (02H/04H/08H/10H/20H)至端口8CH，對(duì)應(yīng)的行線Li為0，其余各行為1。 讀端口90H，若各列狀態(tài)為全1，無鍵按下，返回上一步；若某行各列狀態(tài)有0，有鍵按下，不再往下掃描，進(jìn)入下一步。初始狀態(tài)：5根列線R0R4在沒有鍵被按下時(shí)，均處

5、 于固定“1”狀態(tài)。7微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第十章鍵盤及其接口行/列掃描式鍵盤接口方法_2 在上圖接口電路的基礎(chǔ)上，可通過編程完成對(duì)鍵盤的掃描、按鍵的識(shí)別、鍵碼產(chǎn)生以及實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。下圖為該流程圖：輸出掃描碼：置全部行線為0置規(guī)定行線為0、其它行線為1延時(shí)20ms，去抖動(dòng)對(duì)應(yīng)行線、列線形成鍵編碼返回顯示程序有列線為0？有列線為0？行檢查完？行數(shù)加1輸入列線狀態(tài)行線1轉(zhuǎn)下頁(yè)鍵的掃描、識(shí)別、處理程序流程圖確定有無鍵按下識(shí)別何鍵按下YYYNNN8微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口行/列掃描式鍵盤接口方法_3鍵的掃描、識(shí)別、處理程序流程圖(續(xù))根據(jù)鍵編碼查表鍵序號(hào)(鍵值)延時(shí)20ms，去抖

6、動(dòng)鍵釋放了嗎？根據(jù)鍵值判定鍵種類數(shù)字鍵處理(如存入顯示緩沖區(qū)以顯示)命令鍵處理接上頁(yè)YN鍵處理(找出鍵值，完成鍵功能)9微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口線反轉(zhuǎn)法線反轉(zhuǎn)法 也稱反轉(zhuǎn)法，其基本思路是：第一步：向行線輸出全0，讀入列線的值并判別， 為0的列線對(duì)應(yīng)被按鍵所在的列；通過以上兩步，可獲得被按鍵的行列值。注意：此法行和列各需一個(gè)雙向I/O端口。第二步：以第一步讀入的列值向列線輸出，同時(shí)讀 回行線的值并判別，為0的行線必是被按 鍵所在的行。10微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口PC系列機(jī)鍵盤及接口_13、PC系列機(jī)鍵盤及接口 常用鍵盤：83鍵、101鍵、104鍵等 高檔微機(jī)多

7、采用104鍵電容式無觸點(diǎn)開關(guān)鍵盤。168鍵開關(guān)矩陣譯碼器Intel8048串行接口Intel8042CPU鍵盤緩沖區(qū)鍵 盤主機(jī)板6芯電纜：主機(jī)提供+5V、地線；鍵盤使用數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線向主機(jī)發(fā)送掃描碼，采用串行半雙工方式；主機(jī)也用這兩根線向鍵盤發(fā)控制信號(hào)PC機(jī)鍵盤：8048單片機(jī)是核心，負(fù)責(zé)采用行/列掃描法對(duì)鍵盤矩陣進(jìn)行掃描、去抖動(dòng)、產(chǎn)生鍵盤掃描碼和向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。346125PS/2鍵盤接口引腳1:數(shù)據(jù)；2:保留；3:地；4:+5V; 5:時(shí)鐘；6:保留數(shù)據(jù)、時(shí)鐘線兩端為OC門時(shí)鐘線：通信協(xié)調(diào)功能11微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口PC系列機(jī)鍵盤及接口_2PC系列機(jī)的鍵盤接口 通常采

8、用單片機(jī)(如Intel8042)作為控制核心。主要完成以下工作： 接收來自鍵盤的按鍵掃描碼 對(duì)按鍵掃描碼進(jìn)行奇偶校驗(yàn) 控制和檢測(cè)傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間 對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換按鍵掃描碼(鍵值)為系統(tǒng)掃描碼 接收并執(zhí)行系統(tǒng)命令 向系統(tǒng)發(fā)鍵盤中斷(請(qǐng)求主機(jī)處理鍵盤代碼)12微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口PC系列機(jī)鍵盤及接口_3鍵盤與主機(jī)間的通信 無通信時(shí)，時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線均處于高電平狀態(tài)。有鍵按下或鍵盤要向主機(jī)回送命令時(shí)，鍵盤要發(fā)送。主機(jī)向鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，也要先檢測(cè)時(shí)鐘線狀態(tài)。 來自鍵盤的數(shù)據(jù)完整時(shí)，就等待接收完畢； 若數(shù)據(jù)不完整時(shí)，則強(qiáng)制將時(shí)鐘線置為低電平(60ms)。發(fā)送中，鍵盤要不

9、斷(每隔60ms)測(cè)試時(shí)鐘線狀態(tài)。 時(shí)鐘線長(zhǎng)時(shí)間為低時(shí)，鍵盤立即停止發(fā)送。發(fā)送前，首先檢查時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線。 時(shí)鐘線低：線路禁止傳輸； 時(shí)鐘線高、數(shù)據(jù)線低：主機(jī)請(qǐng)求發(fā)送，鍵盤準(zhǔn)備接收； 時(shí)鐘線高、數(shù)據(jù)線高：鍵盤可向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。13微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章鍵盤及其接口PC系列機(jī)鍵盤及接口_4主機(jī)鍵盤接口處理鍵盤數(shù)據(jù) 當(dāng)主機(jī)鍵盤接口將正確數(shù)據(jù)送入輸出緩沖器后， 產(chǎn)生硬件中斷請(qǐng)求IRQ1，系統(tǒng)調(diào)用INT 9H 軟中斷 服務(wù)程序進(jìn)行鍵盤代碼處理。INT 9H 功能 (鍵盤數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)) 讀取來自鍵盤的系統(tǒng)掃描碼或命令； 處理命令代碼； 將掃描碼轉(zhuǎn)換為雙字節(jié)的ASCII碼(系統(tǒng)掃描碼 ASCII

10、碼)或擴(kuò)展碼(全0字節(jié)ASCII碼)，存入BIOS數(shù)據(jù)區(qū)的32字節(jié)鍵盤緩沖區(qū)。注意：系統(tǒng)從鍵盤緩沖區(qū)取鍵碼數(shù)據(jù)，一般用 BIOS INT 16H 或 DOS INT 21H 完成。14微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章顯示器及其接口10.2 顯示器及其接口 顯示器：計(jì)算機(jī)最基本的輸出設(shè)備 顯示字符、數(shù)據(jù)、圖形、圖像等 最直接的人機(jī)交互窗口顯示器的主要種類： LED (Light Emitting Diode)發(fā)光二極管顯示器： 主要用于顯示數(shù)字、字符，簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 CRT (Cathode Ray Tube) 陰極射線管顯示器： 主要用于顯示文字、圖形、圖像等，亮度高，色彩逼 真，價(jià)格適中。

11、LCD (Liquid Crystal Display) 液晶顯示器： 主要用于顯示文字、圖形、圖像等，色彩逼真，體積 小，功耗低，價(jià)格略高。15微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章顯示器及其接口LED顯示器及接口_11、LED顯示器及接口(以8段LED顯示器為例)aabbccdd3effgg12edp4dp5769810+5V/地+5V/地結(jié)構(gòu)和引腳圖舉例：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 段碼 db g f e d c b a共陰： 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH共陽(yáng)： 1 0 1 1 0 0 0 0 B0Hbaceddpfg+5VR8共陽(yáng)極接法低電平有效baceddpfgR8共陰極接法高電平有效16微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章顯示器及其接口LED顯示器及接口_2一位LED顯示器接口 要顯示某字符，只需用OUT指令將該字符對(duì)應(yīng)的段碼送到輸出端口(設(shè)為40H)即可: MOV AL，0B0H ;數(shù)字3的段碼為B0H OUT 40H，AL30088位鎖存器DB07_IOW40HQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7&D0D7+5Vabcdefgdpabcdefgdp陽(yáng)極17微機(jī)原理人機(jī)交互設(shè)備接口第八章顯示器及其接口LED顯示器及接口_3多位LED顯示器接口多位靜態(tài)顯示 各位獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的顯示方式，每位用一 個(gè)并行輸出口驅(qū)動(dòng)。 占用資源多。多位動(dòng)態(tài)顯示 各位動(dòng)態(tài)掃描，