第7章 人机交互设备接口

1、浙江工业大学计算机学院浙江工业大学计算机学院 1 内容回顾内容回顾 n并口基本概念并口基本概念 l并行传输与串行传输的概念与特点。 l并口的分类：基本并口电路、可编程并口电路。 n8255A可编程并行接口可编程并行接口 l内部结构、外部引脚。 l8255A编程：方式选择控制字、C口置位/复位控制字。 l8255A工作方式：方式0、1、2。 nPC机中的并口应用机中的并口应用 lPC/XT机：单片8255A，地址6063H。 lPC/AT机：集成，地址和功能与PC/XT相同。 2 3 第七章第七章 人机交互设备接口人机交互设备接口 显示器接口4 鼠标接口2 LED接口3 打印机接口5 键盘接口1

2、 音频设备接口6 (1) 键盘分类键盘分类 根据按键开关的结构根据按键开关的结构 有触点式：机械式、弹簧式等。手感差、易磨损。 无触点式无触点式：电容式电容式、电感式。手感好、寿命长。 根据键盘插口形式根据键盘插口形式：大口、小口、USB口。 4 7.1 键盘接口键盘接口 根据键盘的编码方式根据键盘的编码方式 编码键盘编码键盘 由硬件电路硬件电路完成扫描、编码和传送，直接提供按键编 码信息，并完成去抖、防串键等功能。 响应速度快，但硬件复杂，价格较贵。 非编码键盘非编码键盘 键盘的扫描、编码和传送由软、硬件共同完成软、硬件共同完成。 响应速度较慢，但可修改软件来重定义按键重定义按键，使用灵 活

3、，扩充扩充方便。 5 目前主要使用非编码键盘非编码键盘。 (2) 非编码键盘的工作原理非编码键盘的工作原理 线性键盘线性键盘 每个按键都有一条数据线每个按键都有一条数据线送到计算机接口，适用于按 键较少的专用键盘。 缺点：按键较多时，数据线也增多，增加成本。 6 D0 D1 D2 D3 +5V 键0 键1 键2 键3 矩阵键盘矩阵键盘 按键按照行列排放。优点：节省输入线。 缺点：需要采用特殊的方法进行按键识别。 7 (1) 判断是否有键按下 CPU向所有的行输出低电平，然后读取列线值。若所有 列线均为高，则无键按下；否则有键按下。 (2) 判断是哪个键按下（行扫描法） 先向第0行输出低电平，其

4、余行输出高电平，然后读取 列线值。若某一列为低，则说明0行与该列交叉处的键 被按下。若列线全为高，说明本行无键按下，则继续扫 描下一行。依次类推，直到找到键或全部扫描完毕。 确定了行号和列号，可形成键盘扫描码。 8 n行扫描法行扫描法 【例7-1】如图的矩阵键盘，其行线接8255 A口低4位，列 线接B口低4位。A、B口均为方式0，A口输出，B口输 入。试采用行扫描法编程读取键盘码。 9 10 Start： MOV AL，82H；设置8255A的工作方式 OUT 63H，AL ；判别是否有键按下 MOV AL，00H；给A口输出00H OUT 60H，AL Wait1：IN AL，61H；读入

5、B口的值 AND AL，0FH；取低4位 CMP AL，0FH；比较 JZ Wait1；全1则无键按下，继续等待 CALL DELAY；延时，消除抖动消除抖动 IN AL，61H；再次读B口，测试有无低电平 AND AL，0FH CMP AL，0FH JZ Wait1 ；全1则是干扰，继续等待 11 ；判断哪个键按下 MOV CL，4；设置计数初值 MOV AL，0FEH；使A0=0，准备扫描第一行 Check: OUT 60H，AL MOV AH， AL；保存行扫描码行扫描码 IN AL，61H；读B口 AND AL，0FH；取低4位 CMP AL，0FH；比较 JNZ Table；有键按下

6、，转键值处理子程序键值处理子程序 MOV AL，AH；无键按下，则修改行扫描码 ROL AL，1；循环左移1位 DEC CL；行数减1 JNZ Check；未扫描完4行，则继续 JMP START；重新扫描 12 Table： CALL KeyValue ；AH=行扫描码，AL=列扫描码 MOV AL，00 ；等待按键释放等待按键释放 OUT 60H，AL Wait2：IN AL，61H ；读B口 AND AL，0FH ；取低4位 CMP AL，0FH ；比较 JNZ Wait2；按键未释放，则继续等待 ；后续处理 KeyValue Proc CMP AX，0FE0EH JZ L0 ；0行0列

7、按键时的分支处理 CMP AX，0FE0DH JZ L1 ；0行1列按键时的分支处理 . ；依次对16个按键分别判断 RET KeyValue ENDP 首先向所有行输出低电平，然后读列线。若某列线为 低电平，则说明该列有键按下。由此可获得列号列号。 然后向所有列输出低电平，读取行线，以同样方法确 定按键的行号行号。 通过行号和列号确定按键的位置和编码。 13 n行列反转法行列反转法 (1) 行扫描 依次向各行输出低电平，其余行为高电平。每扫描一 行，读取一次列线，若列线全为高电平，则没有键按 下，若有一列为低电平，则有键按下，获取按键的行行 号和列号号和列号，行扫描完成。 (2) 列扫描 依

8、次向列线输出低电平，然后读取行线值，再次获得 按键的行号和列号行号和列号。 (3) 扫描码比较 两次获得行号和列号相同，则键码正确，即获得按键 的行列扫描码。 14 n行列扫描法行列扫描法 (1) 去抖 现象：按键时，按键开关会在闭合和断开间跳动几次最 后达到稳定状态，脉冲出现毛刺，持续时间小于10ms。 后果：误判为多次按键。 方法：硬件：RC滤波电路滤波电路。软件：延时重判延时重判法。 (2) 重键 由于误操作，同时按下2个或多个键。 连锁法：不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键仅承认最后一个闭合键。 顺序法：识别到一个闭合键后，直到该键释放后再去识该键释放后再去识 别其它按键别其它按键。

9、 15 去抖与重键问题去抖与重键问题 16 内容概要内容概要 显示器接口4 鼠标接口2 LED接口3 打印机接口5 键盘接口1 音频设备接口6 l 键盘的分类 l 键盘的工作原理：扫 描方法 (1) 鼠标的工作原理鼠标的工作原理 将鼠标在平面移动时产生的位移位移和方向方向信息转换为 屏幕上光标的坐标位置坐标位置。 (2) 鼠标的分类鼠标的分类 2键式、3键式、4键。 机械式、光电式等。 有线式、无线式。 并口、串口、PS/2口、USB口等。 17 7.2 鼠标接口鼠标接口 (3) 鼠标的接口鼠标的接口 MS串口 通过9针或25针DB头与计算机连接，连到主机的 COM1或COM2口，采用RS-2

10、32C标准通信。 18 PS/2 串口 通过6针的微型头针的微型头与计算机连接。 与MS串口鼠标的逻辑电平标准不同。 MS串口鼠标使用RS-232C标准，为负逻辑标准，为负逻辑：“1” 为-3V-15V；“0”为+3V+15V。 PS/2鼠标为TTL电平电平：“1”为+5V，“0”为0V。 19 总线鼠标接口 与插槽中的扩展卡连接。目前很少使用。 USB鼠标接口 广泛使用，支持热插拔。 无线鼠标接口：无线鼠标接口：BlueTooth 20 (4) 鼠标接口的编程鼠标接口的编程 仅向PC机单向传输单向传输数据，没有端口地址端口地址，所有功能 都由 INT 33H 功能来实现。 INT 33H的功

11、能号为03H（存放在AX中）时，可获 取鼠标指针的按键状态按键状态和指针位置指针位置。返回的信息： BX = 按键状态。 位0（左键是否按下：按下为1，未按下为0 ） 位1（右键是否按下：按下为1，未按下为0 ） 位2（中键是否按下：按下为1，未按下为0 ） CX = 水平坐标，单位：像素。 DX = 垂直坐标，单位：像素。 21 【例7-2】单步执行单步执行下列程序，当进行鼠标操作时，BX、 CX和DX会返回相应的操作信息。 22 LL： MOV AX，03H INT 33H JMP LL 23 内容概要内容概要 显示器接口4 鼠标接口 2 LED接口3 打印机接口5 键盘接口1 音频设备接

12、口6 l 鼠标的工作原理 l 鼠标的分类 l 鼠标的接口 l 鼠标接口的编程 l由LED发光二极管组成，主要用于显示信息。 l常用的LED显示系统有单个单个LED显示管、LED数码管数码管 和LED点阵显示器点阵显示器等，工作原理类似。 (1)LED数码管结构数码管结构 24 7.3 LED接口接口 l七段数码管：ag段用来显示10 进制或16进制数字和字符，DP 段用来显示小数点。 l二极管导通，相应的段即发光。 控制不同组合的段发光组合的段发光，就可显 示各种数字和字符。 l控制各发光段上的代码为段码段码； 控制某个数码管的码为位码位码。 lLED电路的2种接法 25 共阳极：共阳极： l

13、 阳极共接+5V。 l 发光段阴极接 低电平低电平才能导 通发光。 共阴极：共阴极： l 阴极共接地。 l 发光段阳极接 高电平高电平才能导 通发光。 (2) LED数码管接口的编程数码管接口的编程 静态驱动（直流驱动） 当显示某字符时，对应的二极管恒定的导通或截止恒定的导通或截止。 每位数字均需一个8位的触发器来驱动。 缺点：I/O接口利用率低，一般用于显示位数较少的场合。 26 【例7-3】已知8255 B口接共阴极LED的阳极，采用静态 驱动法，编程使B口显示字符0F。 27 DATA SEGMENT L_CODE DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH， 7DH，07H，

14、7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH， 79H，71H DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATA START：MOV AX，DATA MOV DS，AX 28 MOV AL，10000000B ；A、B口输出，方式0 OUT 63H，AL ；写8255控制字 MOV BX，OFFSET L_CODE MOV CX，10H MOV SI， 0 L1： MOV AL， BXSI OUT 61H，AL ；向B口送0F的段码 INCSI LOOPL1 CODE ENDS END START 动态驱动 指按位轮流点亮各位显按位轮流点亮各位显 示

15、器示器。只要扫描的频率 合适，就能得到稳定的 显示。 A口送段码，B口送位 码。 优点：位数较多时，可 节省端口资源。 29 30 内容概要内容概要 显示器接口4 鼠标接口 2 LED接口 3 打印机接口5 键盘接口1 音频设备接口6 l LED电路的结构：共阴/共阳 l LED接口的编程：静态/动态 补充知识：补充知识：1602液晶屏液晶屏 31 12864液晶屏液晶屏 32 nCRT显示器(阴极射线管)：便宜、耐用；体积大、耗能。 nLCD(液晶)：体积小、重量轻、耗电少；成本高。 完整的显示系统由主机主机、显示控制适配器（显卡显卡）和 显示器显示器组成。显卡控制显示器显示字符和图形显示字

16、符和图形，PC机 对屏幕的任何操作都要通过显卡来实现。 33 7.4 显示器接口显示器接口 主机主机 显示控制适显示控制适 配器配器 （显卡）（显卡） 显示器显示器 （监视器）（监视器） (1)显示器的工作原理显示器的工作原理 nCRT显示器 34 35 nLCD显示器 液晶是具有规则性分子排列规则性分子排列的有机化合物，分子按照 一定方向整齐排列。当有电流通过或电场改变时，晶 体会改变排列方式改变排列方式从而产生透光度的差别。按此原理 控制每个像素，便可构成所需图像。 36 (2) 显示器接口（显卡）显示器接口（显卡） 37 n显存：存放要显示的信息存放要显示的信息，包含字符码和属性。存 储

17、速率快。容量越大，显示效果越好。 n字符发生器：存储字母和常用数字符号的字模字模。当 收到一个ASCII码时，字符发生器会从字模库中取出 字模数据，转换为电信号发给显示器字模数据，转换为电信号发给显示器。 n图形产生器：将常用的绘图功能如画点、线、圆、 面、多边形等直接集成在图形加速芯片上集成在图形加速芯片上，从而减 轻CPU的绘图运算负担，加快显示速度。 n控制电路：发出控制信号，控制显示器上亮点的位控制显示器上亮点的位 置和颜色置和颜色。 38 n与主机接口（总线接口）：早期使用ISA、PCI，现在 普遍使用AGP，传输速度快。 n显示器接口：有VGA模拟接口模拟接口（15 Pin）和DV

18、I数字 视频接口。 DVI接口将显卡产生的数字信号数字信号原封不动地传输给显 示器，从而避免了数/模转换过程和模拟传输过程中的 信号损失。 39 40 内容概要内容概要 显示器接口 4 鼠标接口 2 LED接口 3 打印机接口5 键盘接口1 音频设备接口6 l 显示器的工作原理 l 显示器接口的组成 (1) 打印机的组成与分类打印机的组成与分类 l组成：由控制电路控制电路和执行机构执行机构2部分组成。控制电路 又包括CPU、端口、存储器、锁存器、驱动电路。 l分类 41 7.5 打印机接口打印机接口 打印机类型打印方式打印速度 针式打印机击打式慢 喷墨打印机非击打式较快 激光打印机非击打式快快

19、 (2) 打印机接口标准打印机接口标准 l通常采用36芯的Centronics并行接口并行接口标准。 42 Centronics并口的时序 43 当打印机不忙时当打印机不忙时BUSY=0， 主机向打印机输出数据。主机向打印机输出数据。 数据稳定后，主机发选通信号数据稳定后，主机发选通信号 STORBE；其；其下降沿将数据存入下降沿将数据存入打打 印机内部的输入寄存器。印机内部的输入寄存器。 打印机收到数据后，打印机收到数据后， STORBE上升沿将上升沿将BUSY位置位置 忙，打印机暂不接收新数据。忙，打印机暂不接收新数据。 打印机处理完毕后返回打印机处理完毕后返回ACK 信号，信号，撤消撤消

20、BUSY忙忙，可以接，可以接 收新的数据。收新的数据。 l打印机与主机连 接时，打印机一 端是36芯D型头， 主机一端是25芯D 型头。 44 (3) 打印机接口的编程打印机接口的编程 编程方法：直接对端口编程直接对端口编程；使用BIOS功能调用；使 用DOS功能调用。 对打印机适配器端口直接编程对打印机适配器端口直接编程 通过以下3个寄存器来进行操作： l数据输出寄存器数据输出寄存器 (基地址)：存放要打印的字节数据。 l状态寄存器状态寄存器 (基地址+1) ：存放打印机的状态信息， 如出错情况等。 l控制寄存器控制寄存器 (基地址+2) ：完成对打印机的初始化以 及中断方式设置等。 45

21、BIOS功能调用功能调用实现打印机控制实现打印机控制 INT 17H功能调用。AH = 功能号 l1号子功能：初始化打印机号子功能：初始化打印机 入口参数：DX = 打印机号(LPT1=0, LPT2=1, LPT3=2) 出口参数：AH = 打印机状态 l0号子功能：打印一个字符号子功能：打印一个字符 入口参数：AL = 打印字符的ASCII码 DX = 打印机号(LPT1=0, LPT2=1, LPT3=2) 出口参数：AH = 打印机状态 46 l2号子功能：读打印机状态号子功能：读打印机状态 入口参数：DX = 打印机号(LPT1=0, LPT2=1, LPT3=2) 出口参数：AH

22、= 打印机状态。格式如下： D0：1表示打印机处于忙状态超过1秒，出现超时错； D1：未用； D2：未用； D3：0表示打印机出错，1表示有错误； D4：0表示打印机脱机，1表示打印机联机； D5：0表示打印机有纸，1表示打印机纸用完； D6：0表示正常，1表示应答信号有效； D7：0表示打印机忙，1表示打印机不忙。 47 DOS功能调用功能调用实现打印机控制实现打印机控制 比BIOS调用更高级、更易用。 lINT 21H的功能功能5：打印字符打印字符 入口参数：DL = 打印字符的ASCII码 出口参数：无 lINT 21H的功能功能40H：使用句柄(标识号)来访问文件或 设备，打印机的句柄为0004H，该功能只能访问LPT1。 入口参数：BX = 0004H, DS:DX = 要打印的数据区要打印的数据区 CX = 打印的字节数 出口参数：调用出错则进位标志为1。打印机脱机AX=5, 句柄使用错误AX=6。 48 49 内容概要内容概要 显示器接口 4 鼠标接口 2 LED接口 3 打印机接口 5 键盘接口1 音频设备接口6 l 打印机的组成与分类 l 打印机接口标准 l 打印机接口的编程 (1) 音频处理技术音频处理技术 l声音是模拟信号，而计算机只能处理数字信号，故 需进行模/数转换，这个过程称为声音的数字化声音的数字化。