第八章 人機(jī)交互設(shè)備接口

第八章人機(jī)交互設(shè)備接口■本章內(nèi)容8.1鍵盤接口8.2CRT顯示器接口8.3打印機(jī)接口8.4鼠標(biāo)器接口8.1鍵盤接口●編碼鍵盤:內(nèi)部設(shè)有鍵盤編碼器,能識(shí)鍵、生成鍵碼、去抖動(dòng)、防串鍵●非編碼鍵盤:只提供鍵盤矩陣，按鍵的識(shí)別、鍵碼的提供都由軟件來(lái)完成1鍵盤接口的功能和原理1）接口功能●去抖動(dòng):時(shí)間5～20ms,軟件延時(shí)或硬件完成●防串鍵:多鍵同時(shí)按下或前一按鍵未釋放又按下新鍵的處理●按鍵識(shí)別:●鍵碼產(chǎn)生:得到反映鍵功能的鍵碼,查表法2）接口原理——非編碼鍵盤,行掃描,低有效●是否有鍵按下:輸出掃描碼,使所有行線為0,讀列線,全1無(wú)鍵按下●去抖動(dòng):延時(shí)20ms●按鍵識(shí)別:逐行掃描確定按鍵(相應(yīng)行線為0,讀列線,是否非全1)并得鍵號(hào)●產(chǎn)生鍵碼:根據(jù)鍵號(hào)查鍵盤編碼表例：4′8鍵盤,8255A作接口,PA作行掃描口,PB讀取列值8255A的PA方式0、輸出PB方式0、輸入方式字:82H設(shè)8255A地址300H～303H程序流程圖

SEGMENTDWn;延時(shí)常數(shù)SEGMENTDWn;延時(shí)常數(shù)(使延時(shí)時(shí)間約20ms)DB?;存儲(chǔ)按鍵的鍵號(hào)ENDS…;8255A初始化MOVDX，303HMOVAL，82HOUTDX，AL;檢測(cè)是否有鍵按下MOVDX，300HMOVAL,0OUTDX,AL;令所有行線為低電平MOVDX,301HINAL,DX;讀取列線值CMPAL,0FFHJZWAIT;所有列線為高,無(wú)鍵按下;有鍵按下,延時(shí)去抖動(dòng)MOVCX,NUMLOOPDLY;按鍵識(shí)別MOVAH,0FEH;行掃描碼初值MOVBL,4;行數(shù)MOVBH,8 ;列數(shù)MOVCL,0FFH;鍵號(hào)初值設(shè)為－1SCAN:DLY:KEY:DATADATANUMBUFMOVDX,300HMOVAL,AHOUTDX,AL;輸出行掃描碼MOVDX,301HINAL,DX;讀取列值CMPAL,0FFHJNZF_KEY;找到按鍵,轉(zhuǎn)去計(jì)算鍵號(hào)ROLAH,1;修改掃描碼ADDCL,BH;按鍵,使鍵號(hào)取該行末列的鍵號(hào)值DECBLJNZNEXT;未掃完,進(jìn)入下一行掃描JMPSCANINCCLRCRAL,1JCF_KEYMOVBUF,CL;根據(jù)鍵號(hào)查找鍵盤編碼表,獲取與鍵功能對(duì)應(yīng)的鍵碼F_KEY:NEXT:輸入:掃描鍵盤、掃描傳感器、選通輸入方式輸入:掃描鍵盤、掃描傳感器、選通輸入方式輸出:8段LED顯示器接口,8個(gè)或16個(gè),左(右)入口1）外部特性(40腳)面向CPU的信號(hào)(15)D0～7、、、A0:端口選擇,=0,數(shù)據(jù)口,=1,命令口或狀態(tài)口RESET:復(fù)位,高有效,復(fù)位后工作于16字符,左入口;編碼掃描鍵盤,雙鍵互鎖;時(shí)鐘分頻系數(shù)31IRQ:中斷申請(qǐng),高有效,通常鍵盤有數(shù)據(jù)輸入請(qǐng)求時(shí)有效CLK:時(shí)鐘,為8279提供內(nèi)部工作時(shí)鐘與鍵盤接口的信號(hào)(14)SL0～3:掃描信號(hào),掃描鍵盤及LED顯示器(既與鍵盤接口,也與LED接口).由編程設(shè)定為編碼輸出或譯碼輸出.編碼掃描實(shí)現(xiàn)16選1;譯碼掃描實(shí)現(xiàn)4選1RL0～7:回復(fù)信號(hào),返回鍵盤矩陣或傳感器陣列的列信號(hào)SHIFT:移位信號(hào),入,高有效,鍵盤數(shù)據(jù)D6位,用于擴(kuò)充鍵功能(上、下檔功能鍵);傳感器輸入及選通輸入中無(wú)效CNTL/STB:控制/選通信號(hào),入,高有效,鍵盤輸入中,是鍵盤數(shù)據(jù)D7位,也用于擴(kuò)充鍵功能,(作為控制功能鍵);選通輸入方式,其上升沿將RL0～7上的數(shù)據(jù)存入先入先出存儲(chǔ)器(FIFORAM)與LED顯示器接口的信號(hào)(專用9根)除了SL0～3外:顯示消隱信號(hào),出,低有效,顯示消隱時(shí),有效.(顯示數(shù)據(jù)切換或執(zhí)行消隱命令時(shí),顯示消隱)2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各部分功能

①I/O控制及數(shù)據(jù)緩沖器（I/O控制操作）A0操作0010寫顯示RAM0011寫命令字0100讀FIFORAM或顯示RAM0101讀狀態(tài)字②控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制控制與定時(shí)寄存器:寄存鍵盤及顯示器工作方式,完成控制功能定時(shí)控制:包括基本計(jì)數(shù)器,首級(jí)計(jì)數(shù)器是可編程N(yùn)計(jì)數(shù)器,N由編程指定(2～31),對(duì)CLK分頻,獲得內(nèi)部所需100kHz工作時(shí)鐘;再分頻,為鍵盤及顯示器掃描提供掃描時(shí)鐘③掃描計(jì)數(shù)器4位的計(jì)數(shù)器,有譯碼、編碼兩種方式,由編程設(shè)定譯碼方式:最低兩位經(jīng)譯碼,由SL0～3輸出,作為鍵盤及顯示器的掃描信號(hào).(任何時(shí)刻,SL0～3只有一個(gè)信號(hào)有效,實(shí)現(xiàn)4選1)編碼方式:計(jì)數(shù)器的狀態(tài)由SL0～3直接輸出,再經(jīng)外部譯碼,才能作為掃描信號(hào).(實(shí)現(xiàn)16選1)④恢復(fù)緩沖器、鍵盤去抖動(dòng)及控制邏輯回復(fù)緩沖器:緩沖并鎖存回復(fù)信號(hào)RL0～7的狀態(tài)去抖動(dòng)電路:實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤輸入的去抖動(dòng)控制邏輯:按命令要求控制去抖動(dòng)電路,并處理回復(fù)信號(hào)RL0～7鍵盤輸入方式,有鍵閉合時(shí),去抖動(dòng)電路被置位,延時(shí)10ms再檢測(cè),并將其位置信息與SHIFT、CNTL的狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù),送入FIFORAM傳感器輸入方式,RL0～7的狀態(tài)直接送入傳感器RAM(即FIFORAM)選通輸入方式,在CNTL/STB的上升沿將RL0～7狀態(tài)送入FIFORAM⑤FIFO/傳感器RAM及其狀態(tài)寄存器FIFO/傳感器RAM:8×8位,鍵盤輸入方式或選通輸入方式作先入先出存儲(chǔ)器(FIFORAM);傳感器輸入方式被稱為傳感器RAM,存儲(chǔ)傳感器陣列中每個(gè)傳感器的狀態(tài)FIFORAM的狀態(tài)寄存器:鍵盤輸入方式或選通輸入方式,寄存FIFORAM的工作狀態(tài),FIFORAM不空時(shí)，會(huì)使IRQ變高;傳感器方式,若檢測(cè)出傳感器的狀態(tài)發(fā)生了變化,會(huì)使IRQ變高⑥顯示RAM及顯示地址寄存器顯示RAM:16×8位,存儲(chǔ)字符的字形碼,顯示時(shí),從OUTA0～3和OUTB0～3輸出顯示地址寄存器:顯示RAM的內(nèi)部地址,可由命令直接設(shè)定,或設(shè)置為每次讀/寫后自動(dòng)加1。輸出端與顯示單元中各位的對(duì)應(yīng)關(guān)系：D7D6D5D4D3D2D1D0CUTA3CUTA2CUTA1CUTA0CUTB3CUTB2CUTB1CUTB0（最多8′8鍵盤,擴(kuò)充后可達(dá)64′4鍵定義，針對(duì)鍵盤數(shù)據(jù)格式）鍵盤數(shù)據(jù)格式CNTLSHFTSL2SL1SL0R2R1R02個(gè)獨(dú)立開關(guān)掃描碼，鍵所在行編碼，計(jì)數(shù)器低3位回復(fù)碼，鍵列線（RL0～7）編碼3）工作方式數(shù)據(jù)輸入方式——鍵盤輸入(鍵掃描)、傳感器掃描、選通輸入鍵掃描:按下一個(gè)鍵時(shí),形成鍵盤數(shù)據(jù),送入FIFORAM,并產(chǎn)生IRQ(數(shù)據(jù)讀出后撤除)傳感器掃描:FIFORAM中8個(gè)單元用于寄存?zhèn)鞲衅鞯默F(xiàn)時(shí)狀態(tài),又稱傳感器RAM,地址編號(hào)與掃描線順序一致,傳感器陣列(最多為8×8位)中某一位狀態(tài)發(fā)生變化時(shí),產(chǎn)生IRQ選通輸入:與8255A通輸入端口的功能完全一樣,CNTL/STB作為選通信號(hào),上升沿鎖存RL0～7到FIFORAM顯示輸出方式——8字符左入口、16字符左入口、8字符右入口、16字符右入口左入口:顯示器位置編號(hào)與顯示RAM地址一一對(duì)應(yīng)(0號(hào)單元顯示在0號(hào)顯示器上),顯示時(shí)從最左位開始右入口(計(jì)算器顯示方式):最高位從最右邊顯示器進(jìn)入,以后逐次左移4）命令字(8個(gè),D0～7特征位)①設(shè)置工作方式掃描方式掃描方式K0K1輸入方式K2顯示方式特征位D0D100000:8字符,左入口01:16字符,左入口10:8字符,右入口11:16字符,右入口00:鍵盤,雙鍵鎖定01:鍵盤,N鍵輪回10:傳感器掃描11:選通輸入0:編碼掃描1:譯碼掃描②設(shè)置分頻系數(shù)001PPPPP特征位分頻系數(shù)N（2～3）分頻目的:得到100KHz的基本工作時(shí)鐘③設(shè)置讀FIFO/傳感器RAM的地址無(wú)效無(wú)效自動(dòng)增量AIA1FIFORAM地址A2A0特征位010鍵盤方式無(wú)效,寫00:讀出后地址不變1:每次讀出地址自動(dòng)加1

④設(shè)置讀顯示RAM的地址顯示顯示RAM地址A3自動(dòng)增量AIA1A2A0特征位1100:讀出后地址不變1:每次讀出地址自動(dòng)加1⑤設(shè)置寫顯示RAM的地址顯示顯示RAM地址A3自動(dòng)增量AIA1A2A0特征位0010:寫入后地址不變1:每次寫入地址自動(dòng)加1⑥禁寫顯示RAM/消隱命令BB組消隱BLBA組消隱BLAB組禁寫IWBA組禁寫IWA無(wú)效特征位1011:1:相應(yīng)顯示RAM禁止寫入⑦清除命令00:全部清010:置成20H11:置成全1總清除CA清FIFORAMCFCD0清除顯示RAM的方式CD1清除顯示RAMCD2特征位011清除FIFORAM及顯示RAM置空FIFORAM并復(fù)位IRQCD2=1或CA=1有效結(jié)束中斷/設(shè)置錯(cuò)誤方式無(wú)效無(wú)效E特征位111鍵盤N鍵輪回方式,發(fā)現(xiàn)多鍵同時(shí)按下,置狀態(tài)位S/E,產(chǎn)生中斷并阻止寫入FIFORAM

5）狀態(tài)字(指示FIFORAM中字符數(shù)及是否有錯(cuò)誤)DUS/EOUFN2N1N0DU:顯示無(wú)效標(biāo)志,由命令清除顯示RAM時(shí)置1S/E:鍵盤輸入方式下作特殊錯(cuò)誤標(biāo)志,=1:多鍵同時(shí)按下O:溢出標(biāo)志,向已滿的FIFORAM寫時(shí)置1U:不足標(biāo)志,從已空的FIFORAM讀時(shí)置1N2N1N0:FIFORAM中字符的個(gè)數(shù)6）8279芯片應(yīng)用舉例TP86A單板機(jī)系統(tǒng),8279管理3×8的矩陣鍵盤和8個(gè)8段共陽(yáng)極數(shù)碼顯示器,8279的地址為0FFF8H和0FFFAH將8279的工作方式設(shè)置為:編碼掃描鍵盤輸入,雙鍵互鎖;8字符,左入口外接時(shí)鐘頻率2.5MHz,分頻系數(shù)25要求：在顯示器上顯示03.12.25SEGMENT;依次存儲(chǔ)SEGMENT;依次存儲(chǔ)0～F及小數(shù)點(diǎn)的共陰極段碼DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DHDB07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EHDB79H,71H,80H;顯示字符存儲(chǔ)區(qū)DB00H,03H,10H,01H,02H,10H,02H,05HDB？ENDSDATASEGTABDISPMEMKEY_DATADATA數(shù)據(jù)段各單元定義;;字形碼送入顯示RAMLEASI,DISPMEM＋7;指向最右端字符MOVBH,0;查表位移量高位清0MOVCX,8;字符個(gè)數(shù)MOVDX,0FFFAHMOVAL,00HOUTDX,AL;顯示方式:8字符,左入口MOVAL,39HOUTDX,AL;分頻系數(shù)=25MOVAL,90HOUTDX,AL;寫顯示RAM首址0,自動(dòng)遞增MOVDX,0FFF8HMOVBL,[SI];取字符值,作查表位移量MOVAL,SEGTAB[BX];取顯示字符的字形碼OUTDX,AL;字形碼寫入顯示RAMDECSI;修改地址指針LOOPNEXT ;查詢是否有鍵按下,若有,將鍵盤數(shù)據(jù)存入內(nèi)存MOVDX,0FFFAHINAL,DXANDAL,07H;讀FIFORAM的狀態(tài)字JZWAIT;無(wú)鍵按下,繼續(xù)檢測(cè)MOVAL,40HOUTDX,AL;有鍵按下,設(shè)置讀FIFORAMMOVDX,0FFF8HINAL,DX ;讀取鍵盤數(shù)據(jù)MOVKEY_DATA,AL;存儲(chǔ)鍵盤數(shù)據(jù)程序段NEXT:WAIT:3.PC微機(jī)鍵盤及接口PC機(jī)鍵盤與主機(jī)獨(dú)立,通過(guò)一根5芯電纜與主機(jī)箱相連,PS/2接口、USB接口等PC機(jī)鍵盤組成:單片機(jī)、譯碼器和鍵盤矩陣,101個(gè)按鍵組成16行×8列的鍵盤開關(guān)矩陣鍵盤接口的功能●串行接收鍵盤送來(lái)的掃描碼,轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)并保存●收到一個(gè)鍵的掃描碼后產(chǎn)生中斷請(qǐng)求●接收CPU的命令,輸出到鍵盤;接收鍵盤的響應(yīng)信號(hào)

●接口電路的組成單片機(jī)8048及鍵盤矩陣組成的智能化鍵盤,獨(dú)立于主機(jī)串并轉(zhuǎn)換器74LS322、并行接口芯片8255A和中斷觸發(fā)器組成,在主機(jī)箱內(nèi)單片機(jī)8048:完成對(duì)鍵盤的掃描、編碼工作,利用內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)鍵盤矩陣掃描,形成按鍵的掃描碼(即行列位置碼),再通過(guò)串行口送出5芯電纜:除了來(lái)自于主機(jī)的電源、地和復(fù)位信號(hào)外,還有兩根雙向信號(hào)線DATA和CLOCK,分別用于傳輸數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)CPU響應(yīng)鍵盤的硬件中斷,在中斷服務(wù)程序中,由8255A的PA口可以讀到鍵盤掃描碼8.2CRT顯示器接口1.概述CRT(CathodeRayTube,陰極射線管)顯示器字符終端字符終端圖形終端單色彩色按功能分按顯示色彩分2.CRT顯示器原理CRT顯示器組成——電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光屏顯示原理:由電子槍把電子束打到涂有一層磷光材料的顯示屏上;電子束穿過(guò)一連串強(qiáng)磁場(chǎng),發(fā)生偏轉(zhuǎn)打在顯示屏的不同位置上,使得磷光材料暫時(shí)性地發(fā)亮.每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)像素,控制電子束的電壓,就能調(diào)整每個(gè)點(diǎn)的明暗電子槍:一個(gè)或多個(gè),位于CRT的最底端,發(fā)射高速電子束.單色顯示器只有一個(gè),只能發(fā)一個(gè)電子束;彩色顯示器有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三個(gè)電子槍,能發(fā)三束電子偏轉(zhuǎn)板:分為水平偏轉(zhuǎn)板和垂直偏轉(zhuǎn)板,分別控制電子束打向熒光屏的水平方向和垂直方向微機(jī)系統(tǒng)中,采用光柵掃描技術(shù)電子束的強(qiáng)弱由視頻信號(hào)(“0”或“1”)控制;掃描發(fā)生器產(chǎn)生水平掃描和垂直掃描信號(hào),分別加到顯示器的水平和垂直偏轉(zhuǎn)線圈上,以確定電子束射到熒光屏上的位置3.CRT顯示器接口接口電路組成:顯示緩沖器RAM、字符發(fā)生器、CRT控制器、移位寄存器、視頻信號(hào)合成器●字符發(fā)生器:將字符的ASCII碼轉(zhuǎn)換成點(diǎn)陣信號(hào),控制電子束的強(qiáng)弱就是字符點(diǎn)陣代碼存儲(chǔ)器——以ASCII碼為高位地址、是以掃描行地址為低位地址的只讀存儲(chǔ)器ROM●顯示RAM(VRAM):存儲(chǔ)要顯示的信息字符顯示方式中,存儲(chǔ)字符碼(ASCII碼)和顯示屬性碼,一個(gè)字符窗口對(duì)應(yīng)VRAM中的兩個(gè)單元,偶地址單元存儲(chǔ)字符碼;奇地址單元存儲(chǔ)屬性碼圖形顯示方式中,存儲(chǔ)整幅屏幕的點(diǎn)陣圖(即:每個(gè)點(diǎn)的明暗狀態(tài)及色彩)5×7字符點(diǎn)陣ASCⅡ線選地址RS2RS1RS105×7點(diǎn)陣輸出碼Q4Q3Q2Q1Q042H0011111001010001011100011001111010110001110100011111111000000000A顯示字符時(shí),不是掃描顯示出一個(gè)完整的字符后再掃描顯示下一個(gè)字符,而是同時(shí)掃描顯示一個(gè)字符行中的所有字符

圖形的顯示:顯示RAM中的點(diǎn)信息與屏幕上點(diǎn)相對(duì)應(yīng)圖形顯示方式,不需要字符發(fā)生器,存儲(chǔ)器中的點(diǎn)信息直接變成串行數(shù)據(jù)輸出顯示字符時(shí),不是掃描顯示出一個(gè)完整的字符后再掃描顯示下一個(gè)字符,而是同時(shí)掃描顯示一個(gè)字符行中的所有字符●移位寄存器和視頻信號(hào)合成器移位寄存器:并行線代碼轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)送往視頻輸出電路視頻信號(hào)合成器:把字符、圖形的點(diǎn)陣信息與水平同步信號(hào)、垂直同步信號(hào)、消隱信號(hào)合成為一種復(fù)合的視頻信號(hào)●CRT控制器:CRT接口的核心部件提供讀顯示RAM的招描地址和屏幕顯示的掃描地址提供讀顯示RAM的招描地址和屏幕顯示的掃描地址 水平同步、垂直同步、消隱信號(hào)提供時(shí)序控制信號(hào) 鎖存器的鎖存信號(hào)移位寄存器的串行移位信號(hào)（打點(diǎn)時(shí)鐘）主要功能8.3打印機(jī)接口1.打印機(jī)的結(jié)構(gòu)及各部分功能——針式打印機(jī)1）打印機(jī)構(gòu)針式打印機(jī)由打印頭、字車、色帶、電磁傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、走紙機(jī)構(gòu)、檢測(cè)器組成打印頭由電磁機(jī)構(gòu)和打印針組成,功能是將字符數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)字車由打印頭架及伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成,功能是驅(qū)動(dòng)打印頭產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)色帶機(jī)構(gòu)由色帶及色帶墨盒組成,其功能是使色帶產(chǎn)生與字車平行的運(yùn)動(dòng)并相對(duì)字車產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)由滾紙筒傳動(dòng)齒輪的步進(jìn)電機(jī)組成,其功能是在垂直方向按行移動(dòng)紙張即產(chǎn)生走紙運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器進(jìn)行紙盡檢測(cè)、初始位置檢測(cè)2）控制邏輯電路電路組成：微處理器、行緩存RAM、ROM、打印頭驅(qū)動(dòng)電路主要功能：接受主機(jī)發(fā)出的命令和數(shù)據(jù)，返回主機(jī)所需狀態(tài)信息和應(yīng)答信號(hào)，驅(qū)動(dòng)各個(gè)機(jī)構(gòu)執(zhí)行初始化命令、打印命令和自檢命令，并發(fā)出檢測(cè)信號(hào)3）控制面板4）電源單元2.打印機(jī)接口方法1）并行打印機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)——Centronics標(biāo)準(zhǔn)●25針打印電纜線引腳 ●數(shù)據(jù)傳送時(shí)序8根數(shù)據(jù)信號(hào)線、2根握手聯(lián)絡(luò)信號(hào)線、和1根狀態(tài)線BUSY2）接口邏輯結(jié)構(gòu)

接口的功能:數(shù)據(jù)緩沖作用——接受主機(jī)的數(shù)據(jù),在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候再送給打印機(jī);接受主機(jī)的控制信息,經(jīng)緩沖后送給并行設(shè)備,控制并行設(shè)備工作;接受并保存并行設(shè)備的狀態(tài),供CPU讀取處理接口的組成:若干端口寄存器、數(shù)據(jù)緩沖器、地址譯碼器和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)部件3）IBM-PC打印機(jī)接口與打印機(jī)的連接數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)/控制/狀態(tài)36腳插座并行打印機(jī)主機(jī)系統(tǒng)25腳插座并行接口地址(A0～A9)讀/寫3.IBM-PC打印機(jī)接口與打印機(jī)的連接1）可編程的并行打印機(jī)接口設(shè)計(jì)8255A作并行打