人機(jī)交互設(shè)備及其接口

第12章人機(jī)交互設(shè)備及其接口12.1鍵盤及其接口12.2鼠標(biāo)器及其接口12.3CRT顯示器及其接口12.4打印機(jī)及其接口12.5其它人機(jī)交互設(shè)備12.1鍵盤及其接12.1.1鍵盤的工作原理12.1.2微機(jī)鍵盤及鍵盤接口返回12.1.1鍵盤的工作原理1．鍵盤的類型2．鍵盤的功能3．鍵盤的工作原理返回（1）編碼鍵盤。鍵盤內(nèi)部能自動(dòng)檢測(cè)被按下的鍵，并提供與被按鍵功能對(duì)應(yīng)的鍵碼（如ASCII碼），以并行或串行方式送給CPU。（2）非編碼鍵盤。只簡(jiǎn)單地提供按鍵的行列位置（位置碼或掃描碼），而按鍵的識(shí)別和鍵碼的確定與輸入等功能均由軟件完成。1．鍵盤的類型返回2．鍵盤的功能（1）識(shí)別鍵盤矩陣中的被按鍵；（2）清除按鍵時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)干擾；（3）防止按鍵操作的串鍵錯(cuò)誤；（4）產(chǎn)生被按鍵相應(yīng)的鍵碼。返回3．鍵盤的工作原理逐行掃描法由程序?qū)︽I盤進(jìn)行逐行掃描，通過檢測(cè)到的列輸出狀態(tài)來(lái)確定閉合鍵。需要設(shè)置輸入口、輸出口各一個(gè)。行列掃描法通過行列顛倒掃描來(lái)識(shí)別閉合鍵。在掃描每一行時(shí)，讀列線；然后依次向列線掃描輸出，讀行線。需要提供兩個(gè)可編程的雙向輸入/輸出端口。返回例8-1CPU8255APA0PA1PA2PB0PB1PB2PB3列0列1列2列3行1行0行2圖12-1非編碼鍵盤接口硬件框圖L1：OUT40H，ALROLAL MOVAH，ALINAL，41HANDAL，CLCMPAL，CLJNZL2ADDCH，BHMOVAL，AHDECBLJNZL1JMPBEGINL2：INCCH

RCRALJCL2

MOVAL，CHJMPKEYTABLE假定有一個(gè)3×4的矩陣鍵盤通過并行接口芯片8255A與微機(jī)相連。8255A的A口定義為輸出口，與鍵盤行線相連；B口定義為輸入口，與鍵盤列線相連。設(shè)8255AA口地址為40H，B口地址為41H，控制寄存器地址為43H。

MOVAL，82H OUT43H，ALBEGIN：MOVAL，0OUT40H，ALWAIT:

INAL，41HANDAL，0FH CMPAL，0FH JZWAITMOVCX，7FFHL0：LOOPL0ST：MOVBL，3MOVBH，4MOVAL，0FEHMOVCL，0FHMOVCH，0FFH返回12.1.2微機(jī)鍵盤及鍵盤接口1．PC微機(jī)鍵盤的特點(diǎn)2．鍵盤控制電路3．鍵盤接口電路4．PC機(jī)鍵盤接口標(biāo)準(zhǔn)返回1．PC微機(jī)鍵盤的特點(diǎn)（1）鍵盤由單片機(jī)、譯碼器和16行×8列的鍵開關(guān)矩陣三大部分組成。（2）按鍵采用電容開關(guān)，即按鍵時(shí)的上下動(dòng)作使電容量發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接通或斷開的目的。（3）它是一種由單片機(jī)掃描、編碼的智能化鍵盤。（4）鍵盤通常通過設(shè)在主板上的鍵盤接口連到主機(jī)上，人們通過鍵盤輸入的數(shù)據(jù)是在主機(jī)的BIOS程序的控制下，傳送到主機(jī)的CPU中進(jìn)行處理的。返回2．鍵盤控制電路IRQ1檢測(cè)器行譯碼時(shí)鐘發(fā)生器移位寄存器列譯碼鍵盤矩陣16行×8列中斷請(qǐng)求CDPCLKCLOCKCLKDATAD1圖12-2PC/XT鍵盤與接口框圖輸出T18048返回3．鍵盤接口電路（1）將串行接收鍵盤送來(lái)的接通掃描碼和斷開掃描碼，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)并暫存（2）收到一個(gè)完整的掃描碼后，立即向主機(jī)發(fā)中斷請(qǐng)求（3）主機(jī)中斷響應(yīng)后讀取掃描碼，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的ASCII碼存入鍵盤緩沖區(qū)（4）接收主機(jī)發(fā)來(lái)的命令，傳送給鍵盤，并等候鍵盤的響應(yīng)，自檢時(shí)用以判斷鍵盤的正確性返回4．PC機(jī)鍵盤接口標(biāo)準(zhǔn)5芯接口（即俗稱大口）PS/2接口（即俗稱小口）USB接口返回12.2鼠標(biāo)器及其接口12.2.1鼠標(biāo)器的工作原理12.2.2鼠標(biāo)器接口返回12.2.1鼠標(biāo)器的工作原理1．機(jī)械式鼠標(biāo)由鼠標(biāo)底部的膠質(zhì)小球帶動(dòng)X方向滾軸和Y方向滾軸，在滾軸的末端有譯碼輪，譯碼輪附有金屬導(dǎo)電片與電刷直接接觸。2．光電式鼠標(biāo)光電式鼠標(biāo)是利用發(fā)光二極管（LED）發(fā)出來(lái)的光投射到鼠標(biāo)板上，其反射光經(jīng)過光學(xué)透鏡聚焦投射到光敏管上。3．光機(jī)式鼠標(biāo)光機(jī)鼠標(biāo)在機(jī)械鼠標(biāo)的基礎(chǔ)上，將磨損最厲害的接觸式電刷和譯碼輪改進(jìn)成為非接觸式的LED對(duì)射光路元件。

返回12.2.2鼠標(biāo)器接口1．串行接口2．專用主板鼠標(biāo)器端口（PS/2）3．USB接口返回12.3CRT顯示器及其接口

12.3.1CRT顯示器的工作原理

12.3.2CRT顯示器接口返回

12.3.1CRT顯示器的工作原理圖12-3彩色顯示器的基本結(jié)構(gòu)框圖顯示適配卡信號(hào)處理視頻放大驅(qū)動(dòng)電路14123RGB熒光屏電子束蔭罩板高壓電路行掃描電路水平同步信號(hào)垂直同步信號(hào)幀掃描電路偏轉(zhuǎn)線圈513全幀開始全幀結(jié)束水平掃描正程（顯示）水平掃描逆程（消隱）第1行第2行第3行第4行第n-1行第n行n，1-1，2，3，4，n-1，垂直逆程（消隱）圖12-4光柵掃描示意圖圖12-55×7字符點(diǎn)陣返回12.3.2CRT顯示器接口1．字符發(fā)生器2．顯示存儲(chǔ)器RAM3．CRT控制器4．移位寄存器和視頻信號(hào)合成器顯示RAM鎖存器CRT視頻AB圖12-6CRT接口電路原理圖地址多路轉(zhuǎn)換器控制器移位寄存器字符發(fā)生器視頻信號(hào)合成器信號(hào)CBDB系統(tǒng)總線行地址字符地址消隱線選地址垂直同步打點(diǎn)時(shí)鐘水平同步鎖存控制3返回1．字符發(fā)生器例12-3字符“B”的ASCII碼是42H，它的5×7點(diǎn)陣與輸入/輸出的關(guān)系如圖12-8所示。線選地址為000H時(shí)，沒有數(shù)碼的點(diǎn)陣被選中，5位輸出都為0，可作為字符行之間的間隔提供空格。

輸出緩沖器A9A8A3O4O3O2O1O0字符選擇譯碼選擇譯碼RS2RS1RS01A2A1A01線代碼1128×5×7字符ROM相當(dāng)于ROM的低位地址01127017ASCII碼圖12-7字符發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖線選地址相當(dāng)于ROM的高位地址1ASCII碼42H線選地址RS2RS1

RS0001010輸出碼O4O3

O2

O1

O011110100011000111110100011000111110000000111001011101110005×7點(diǎn)陣圖12-8字符發(fā)生器中“B”與輸入/輸出的關(guān)系49H42H4DH44H4EH45H012191919181917顯示RAM80811581591760183918401919017879012223行列017879023079IBMEND顯示屏圖12-9屏幕上字符位置分配圖12-10顯示RAM和顯示屏的映像關(guān)系2．顯示存儲(chǔ)器RAM3．CRT控制器（1）提供讀顯示RAM的掃描地址和屏幕顯示的掃描地址（2）提供時(shí)序控制信號(hào)水平同步、垂直同步及消隱信號(hào)鎖存器的鎖存信號(hào)移位寄存器的串行移位信號(hào)4．移位寄存器和視頻信號(hào)合成器移位寄存器在打點(diǎn)時(shí)鐘控制下，把從字符發(fā)生器并行輸出的線代碼變成串行形式送往視頻輸出電路。視頻信號(hào)合成器將字符圖形信息與水平同步、垂直同步、消隱三種信號(hào)合成為一種復(fù)合信息流，即視頻信號(hào)。返回12.4打印機(jī)及其接口

12.4.1打印機(jī)工作原理

12.4.2打印機(jī)接口返回12.4.1打印機(jī)工作原理1．針式打印機(jī)2．噴墨打印機(jī)3．激光打印機(jī)返回接口控制電路數(shù)據(jù)線選通響應(yīng)忙時(shí)序控制邏輯列計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)電路字符發(fā)生器（ROM）打印行緩沖器（RAM）字符代碼圖12-11針式打印機(jī)控制原理圖字符點(diǎn)陣列信號(hào)輸入控制電路至走紙機(jī)構(gòu)打印頭車架地址計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)打印針頭1.針式打印機(jī)針式打印機(jī)是以行列點(diǎn)陣的形式來(lái)打印字符或圖形的，所以也叫點(diǎn)陣式打印機(jī)

返回2．噴墨打印機(jī)（1）連續(xù)式噴墨打印機(jī)連續(xù)式噴墨打印機(jī)只有一個(gè)噴嘴，利用墨水泵對(duì)墨水加以固定壓力，使之連續(xù)不斷地噴射。（2）隨機(jī)式噴墨打印機(jī)墨滴只在需要打印時(shí)才噴出，因此，不需要墨水回收裝置。返回3．激光打印機(jī)靜激光器激光束調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路紙輸出紙輸入圖12-12激光打印機(jī)的工作原理圖偏轉(zhuǎn)裝置電子成像輻射定影紅外線熱靜電潛像感光鼓返回12.4.2打印機(jī)接口1．并行打印機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)（1）信號(hào)線的定義（2）數(shù)據(jù)傳送時(shí)序2．并行接口邏輯及編程應(yīng)用返回（1）信號(hào)線的定義信號(hào)名稱方向功能說明DATA0～DATA7

數(shù)據(jù)入8位并行數(shù)據(jù)，高電平表示1，低電平表示0STROBE選通脈沖入低電平時(shí)將數(shù)據(jù)送入打印機(jī)接口，脈沖寬度大于0.5μsSLCTIN選擇輸入入低電平有效，表示數(shù)據(jù)可輸入打印機(jī)AUTOREEDXT自動(dòng)走紙入低電平有效，打印完一行后自動(dòng)走紙INIT初始化命令入低電平有效，初始化打印機(jī)控制器和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)ACKNLG應(yīng)答出低電平有效，表示打印機(jī)已收到數(shù)據(jù)高電平有效，表示打印機(jī)不能接收新的數(shù)據(jù)。當(dāng)打印機(jī)BUSY忙碌出處于打印狀態(tài)，或者數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿，或者脫機(jī)，或者有故障時(shí)，發(fā)BUSY信號(hào)PE紙用完出高電平有效，表示無(wú)打印紙SLCT選擇狀態(tài)出高電平表示聯(lián)機(jī)狀態(tài)，低電平表示脫機(jī)狀態(tài)ERROR出錯(cuò)出當(dāng)打印機(jī)處于出錯(cuò)、脫機(jī)或缺紙狀態(tài)時(shí)，該信號(hào)變?yōu)榈碗娖奖?2-1Centronics標(biāo)準(zhǔn)接口信號(hào)說明GND地出返回（2）數(shù)據(jù)傳送時(shí)序DATA0～DATA7STOBEBUSYACK有效接口打印機(jī)圖12-13并行打印機(jī)接口數(shù)據(jù)傳送時(shí)序返回2．并行接口邏輯及編程應(yīng)用圖12-14并行接口邏輯框圖D7～D0A7～A0AENIORIOWIRQINTE狀態(tài)寄存器控制寄存器數(shù)據(jù)寄存器25腳D型插座命令譯碼器數(shù)據(jù)緩沖器D7D6

D5D4

D3

D2

D1

D0

IRQEN

SLCTIN

INITAUTOLFSTOBE

含義同表12-1的同名信號(hào)D7D6

D5D4

D3

D2

D1

D0

BUSYACKPESLCTERROR

含義同表12-1的同名信號(hào)例12-4設(shè)3個(gè)端口的地址分別為數(shù)據(jù)口378H，狀態(tài)口379H，控制口37AH。試對(duì)3個(gè)端口編程，實(shí)現(xiàn)將AL的字符送打印機(jī)輸出。

MOVDX，0378HOUTDX，AL ；將打印字符送數(shù)據(jù)口

INCDXWAIT：INAL，DX ；讀狀態(tài)

TESTAL，80H ；檢測(cè)BUSY位

JNZN-OUT ；不忙則輸出選通