《外部设备接口》PPT课件.ppt

第9章外部设备接口 9 1概述 外部设备的类型 人机交互设备 为人与计算机之间建立联系 交流信息的输入和输出设备 如键盘 鼠标和扫描仪等 供人输入数据信息到计算机 或显示器和打印机等 将计算机内部的结果呈现出来 供人阅读 外存储设备 用于扩展计算机系统的存储能力 软盘 硬盘和光驱等都是典型的外存储设备专用设备 实现特定功能的外部设备 例如 调制解调器 数据采集设备 网卡和视频采集设备等 计算机学院体系结构中心 计算机学院体系结构中心 人机交互设备种类 输入设备键盘鼠标触摸屏扫描仪 输出设备显示器 CRT LED 液晶显示 打印机绘图仪 9 2键盘 计算机学院体系结构中心 按键开关的类型 触点式开关机械式无触点式开关电容式开关利用电容值的变化霍尔效应式开关磁场变化 导致霍尔效应器件产生电压变化 计算机学院体系结构中心 键盘的类型 编码键盘提供按下键的ASCII码 具有去抖动 防重 串 键等功能 响应快 但硬件复杂 非编码键盘只提供按下键的行列位置 由软件完成去抖动 防重键等功能 硬件简单 但占用CPU的时间 9 2 1键盘接口 计算机学院体系结构中心 键盘的概念 由8个开关构成的键盘 也称为线性键盘 为了减少键盘的输入输出连线数 常用开关矩阵的方式来构造键盘 称为矩阵键盘 按键开关的类型 导电橡胶式键盘塑料薄膜式键盘 计算机学院体系结构中心 计算机学院体系结构中心 键盘接口功能 消抖动防串键按键识别键码生成 计算机学院体系结构中心 1 消抖动 抖动时间一般为5 20ms读取键状态时应避开抖动区间消抖动的方法加入硬件消抖动电路判断有键按下后 延时5 20ms 再读取键值 计算机学院体系结构中心 2 防重键 重键多个键同时按下或前一按下键没有释放又有新键按下解决方法双键锁定当检测到有两个或两个以上的键按下时 最后释放的键认为是有效键N键轮回当检测到有多个键按下时 按扫描顺序依此读出相应的键值 计算机学院体系结构中心 3 按键识别 两种典型的按键识别方法行扫描法对键盘的各行依此输出扫描码 读入各对应的列值 确定按下键的位置行列倒换法 线反转法 从键盘的行输出扫描码 读入列值 再将该列值从列输出 读入行值 即可确定按下键的位置 计算机学院体系结构中心 4 键码生成 根据按下键的行列位置 查表即可得到按下键的键码 计算机学院体系结构中心 行扫描法 PA Out PB In 0001101有 0 键按下延时110111110111110111101 端口A 40H端口B 41H控制口 43H 计算机学院体系结构中心 行扫描法汇编程序 1 moval 82h A口输出out43h al B口输入begin moval 00hout40h al 00 A口wait inal 41h 读B口andal 0fhcmpal 0fhjzwaitmovcx 7fffh 有键按下lp0 looplp0 延时st movbl 3 行数 movbh 4 列数moval 0feh 扫描码movcl 0fhmovch 0ffh 键值 1l1 out40h alrolalmovah al 保存下一扫描码inal 41handal clcmpal cl 有无列线为0 jnzl2 计算机学院体系结构中心 行扫描法汇编程序 2 addch bh 指向末列键号moval ah 取新扫描码decbljnzl1jmpbegin 重新扫描l2 incch 本行首列键号rcraljcl2moval ch AL 键号 计算机学院体系结构中心 行列倒换法 1 PA Out PB In 0001101在第一列 2 PA In PB Out 0111101在第二行 0 1 11 端口 40 43H 计算机学院体系结构中心 行列倒换法汇编程序 1 begin moval 82h A口输出out43h al B口输入moval 00hout40h al 00 A口wait inal 41h 读B口andal 0fhcmpal 0fhjzwaitpushax 有键按下pushax 保存列值moval 90h A口输入out43h al B口输出popax out41h al 输出列值inal 40h 读取行值andal 07hpopbx 取出列值movcl 04shlbl cl 左移4位oral bl al 列值 行值movbx offsettablexorah ah ah 0movcx 12again cmpal bx jzfound 计算机学院体系结构中心 行列倒换法汇编程序 2 incbxincahloopagainjmpbeginfound ah 键号jmpbegin tabledb0e6h 0号键的行列值db0d6h 1号键的行列值db0b6h 2号键的行列值db76h 3号键的行列值db0e5h 4号键的行列值 9 2 2PC机键盘及接口 计算机学院体系结构中心 标准键盘 适用于PC XT机 83键键盘内置Intel8048单片机8位CPU 1k字节ROM 64字节RAM 8位定时 计数器 2个8位并口16行 8列矩阵键盘电容开关非编码键盘 向主机提供8位扫描码b7 0 表示接通的扫描码b7 1 表示断开的扫描码 计算机学院体系结构中心 扩展键盘 适用于PC AT 386 84 101 102或104键键盘内置Intel8042 8742单片机8位CPU 1k字节ROM 2个8位并口16行 8列矩阵键盘扩展键盘与标准键盘的扫描码是不一样的 是互不兼容的 计算机学院体系结构中心 PC机键盘接口电路 PB6 1 PB7 0 计算机学院体系结构中心 PC机键盘的工作过程 键盘电路正常工作时8048采用行列扫描法不断地扫描键盘矩阵当有键动作时 则在确定按键位置之后以串行数据形式发送给系统板键盘接口电路键按下时 发送该键的接通扫描码键松开时 发送该键的断开扫描码若一直按住某键 则连续发送该键的接通扫描码 计算机学院体系结构中心 键位置和扫描码 计算机学院体系结构中心 键盘接口电路的处理过程 移位寄存器每收到一个8位的扫描码后 发出IRQ1中断请求 CPU响应中断后 从8255A口读取扫描码 转换为ASCII码 放入键盘缓冲区 INT9H 硬件中服程序 INT16H ROMBIOS 扫描码AX 键盘缓冲区应用程序键盘缓冲区可缓存15个键码在应用程序中可使用BIOS中的INT16H访问键盘缓冲区 计算机学院体系结构中心 AX的内容 扩充ASCII码 可用Alt 数字键 小键盘 产生扩展码 由功能键产生 9 3显示器 9 3 1LED显示器 计算机学院体系结构中心 基本概念 发光二极管LED是最简单的发光器件LED数码管是由7 或8 个LED组成LED数码管广泛用于数字系统中 dot g a 5V dot g a 共阴极 共阳极 a 计算机学院体系结构中心 1位LED数码管的显示 dot g 5V 共阳极 f e a b c d 74LS373 OE G 300H D0 D7H D0 D7 计算机学院体系结构中心 显示程序片段 portequ300h tabledb0c0h 0 db0cfh 1 db0a4h 2 moval 1 AL 要显示的数字 或movsi 1movbx offsettablexlat 换码 AL DS BX AL 或moval bx si movdx portoutdx al 输出显示 计算机学院体系结构中心 8位LED数码管的显示 port1 D0 D7H D0 D7H port2 共阳极 计算机学院体系结构中心 显示程序片段 1 vbufdb8dup 0 数码显示缓冲区 movsi offestvbuf 主程序calldisp 调用显示子程序 必须周期调用该显示程序dispprocpushax 保护现场pushbxpushdxmovbx offsettable 计算机学院体系结构中心 显示程序片段 2 movah 01h 指向最左边的数码管lp1 loadsb 取出要显示的字符码xlatcs table al cs bx al movdx port1 outdx al 送出字符码moval ahmovdx port2outdx al 点亮所指向的数码管calldelay 持续点亮一段时间rolah 01 指向下一个数码管jnclp1 计算机学院体系结构中心 显示程序片段 3 popdxpopbxpopaxret 字符码表tabledb0c0h 0 db9fh 1 db0e4h 2 dispendp 9 3 2CRT显示器及接口 计算机显示子系统 计算机的显示子系统由显示器 监视器 和显示适配器 显示卡 两部分组成 显示器把电信号转换为可见的光信号 供人们识别计算机输出的信息 显示适配器是一个接口电路 显示适配器可以集成在主板上 称为集成显卡 也可以是一个单独插在总线插槽上的板卡 称为独立显卡 计算机学院体系结构中心 阴极射线管CRT 优缺点 1 价格低 2 画质高 3 体积大 4 易产生辐射 长时间使用可能对眼睛有害 计算机学院体系结构中心 计算机学院体系结构中心 CRT显示原理 1 逐行扫描过程 计算机学院体系结构中心 CRT显示原理 2 屏幕上的字符是由点阵构成 可由5x7或7x9点阵表示例 5x7点阵 计算机学院体系结构中心 CRT接口电路原理图 计算机学院体系结构中心 工作过程 CPU把要显示的内容存入显示缓冲存储器VRAM 在CRT控制器的作用下不断从VRAM中读出已存入的信息 通过字符发生器转换成 点阵代码 经过移位寄存器变成串行的打点信号 并与水平同步信号 垂直同步信号 消隐信号复合在一起 形成全电视信号 送往CRT显示器 计算机学院体系结构中心 字符发生器 用2k字节的ROM作字符发生器128 5 7256 5 7 计算机学院体系结构中心 CRT显示方式 两种显示方式 文本方式显示的单位是字符 如80列 25行个字符图形方式显示的单位是点 例如CGA方式 320列 200行个点VGA方式 640列 480行个点 计算机学院体系结构中心 视频缓冲区VRAM 1 例 CGA字符 文本 方式1屏 80 x25x2 4000字节 计算机学院体系结构中心 视频缓冲区VRAM 2 例 CGA图形方式1屏 320 x200 64000点 9 4人机接口新技术 计算机学院体系结构中心 人机接口新技术 输入多点触 Multi touch 控技术镭射键盘 LaserKeyboard 输出全息TV HolographicTV 头戴式显示器 多点触摸 使用两个 或以上 手指例如 放大或旋转大多数种类触摸屏不支持这个功能电阻性表面电容表面声波 SAW 声学脉冲识别 APR 可能不需要识别触摸点位置 计算机学院体系结构中心 电容式触摸屏 1 感应电容触摸屏 Projected capacitivetouchscreen 基本结构前后保护玻璃基板中间层为薄片状的传感器网格 计算机学院体系结构中心 电容式触摸屏 2 触摸时 在手指和传感器栅格间构成电容触屏控制器计算触点的坐标并将坐标值发送给处理器做进一步处理 计算机学院体系结构中心 电容式触摸屏 3 iPhone触屏结构轴坐标式感应单元分立的行和列以两个交叉的滑条实现X轴滑条Y轴滑条检测每一格感应单元的电容变化所有的点在被触摸时都能生成相应的信号 然后将信号传送给iPhone的处理器 因此 iPhone能够确定两个点同时发生触摸的位置和运动方向 计算机学院体系结构中心 红外式触屏 行 列排列的红外LED IRLED 安装在屏幕的边框上 反方向上安装有红外线接收管 构成不可见的红外线栅格IR控制器顺序脉冲点亮LED产生红外线光束栅格 当手指进入栅格后 它将阻断光束 红外线接收