第7章人机交互设备接口ppt课件

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n并行传输与串行传输的概念与特点。并行传输与串行传输的概念与特点。n并口的分类：基本并口电路、可编程并口电路并口的分类：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n内部结构、外部引脚。内部结构、外部引脚。n8255A编程：方式选择控制字、编程：方式选择控制字、C口置位口置位/复位复位控制字。控制字。n8255A工作方式：方式工作方式：方式0、1、2。nPC机中的并口应用机中的并口应用nPC/XT机：单片机：单片8255A，地址，地址6063H。nPC/AT机：集成，地址和功能与机

2、：集成，地址和功能与PC/XT相同。相同。23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、易磨损有触点式：机械式、弹簧式等。手感差、易磨损。无触点式：电容式、电感式。手感好、寿命长。无触点式：电容式、电感式。手感好、寿命长。根据键盘插口形式：大口、小口、根据键盘插口形式：大口、小口、USB口。口。4 7.1 键盘接口键盘接口l根据键盘的编码方式根据键盘的编码方式l编码键盘编码键盘l由硬件电路完成扫描、编码和传送，直接提供按由硬

3、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。键编码信息，并完成去抖、防串键等功能。l响应速度快，但硬件复杂，价格较贵。响应速度快，但硬件复杂，价格较贵。l非编码键盘非编码键盘l键盘的扫描、编码和传送由软、硬件共同完成。键盘的扫描、编码和传送由软、硬件共同完成。l响应速度较慢，但可修改软件来重定义按键，使响应速度较慢，但可修改软件来重定义按键，使用灵活，扩充方便。用灵活，扩充方便。5目前主要使用非编码键盘。(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送到计算机接口，适用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

4、专用键盘。于按键较少的专用键盘。缺陷：按键较多时，数据线也增多，增加成本。缺陷：按键较多时，数据线也增多，增加成本。6D0D1D2D3+5V键0键1键2键3l矩阵键盘矩阵键盘l按键按照行列排放。优点：节省输入线。按键按照行列排放。优点：节省输入线。l缺陷：需要采用特殊的方法进行按键识别。缺陷：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

5、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。8n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。910Start： 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，ALWait1：IN AL，61H；读入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 DEL

6、AY；延时，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 IN AL，61H；读B口 AND AL，0FH；取低4位 CMP AL，0FH；比较 JNZ Table；有键按下，转键值处理子程序 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

7、行，则继续 JMP START；重新扫描 12Table： CALL KeyValue ；AH=行扫描码，AL=列扫描码MOV AL，00 ；等待按键释放OUT 60H，ALWait2：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 RETKeyValue ENDP首先向所有行输出低电平，然后读列线。若某列线为

8、低电平，则说明该列有键按下。由此可获得列号。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。通过行号和列号确定按键的位置和编码。13n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，获取按键的行号和列号，行扫描完成。(2) 列扫描依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。(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。14n行列扫描法行列扫描法(1) 去抖景象：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

9、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。软件：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。顺序法：识别到一个闭合键后，直到该键释放后再去识别其它按键。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6l 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和方向信息转换为屏将鼠标在平面移动时产生的位移和方向信息转换为屏幕上光标的坐标位置。幕上光标的坐标位置。(2) 鼠标的

10、分类鼠标的分类2键式、键式、3键式、键式、4键。键。机械式、光电式等。机械式、光电式等。有线式、无线式。有线式、无线式。并口、串口、并口、串口、PS/2口、口、USB口等。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串口串口 通过通过9针或针或25针针DB头与计算机连接，连到主机头与计算机连接，连到主机的的COM1或或COM2口，采用口，采用RS-232C标准通信标准通信。18lPS/2 串口l通过6针的微型头与计算机连接。l与MS串口鼠标的逻辑电平标准不同。lMS串口鼠标使用RS-232C标准，为负逻辑：“1为-3V-15V；“0为+3V+15V。lPS/2鼠标为T

11、TL电平：“1为+5V，“0为0V。19l总线鼠标接口l与插槽中的扩展卡连接。目前很少使用。lUSB鼠标接口l广泛使用，支持热插拔。l无线鼠标接口：BlueTooth20(4) 鼠标接口的编程鼠标接口的编程仅向仅向PC机单向传输数据，没有端口地址，所有功能机单向传输数据，没有端口地址，所有功能都由都由 INT 33H 功能来实现。功能来实现。INT 33H的功能号为的功能号为03H存放在存放在AX中时，可获取中时，可获取鼠标指针的按键状态和指针位置。返回的信息：鼠标指针的按键状态和指针位置。返回的信息：BX = 按键状态。按键状态。位位0左键是否按下：按下为左键是否按下：按下为1，未按下为，未

12、按下为0 ）位位1右键是否按下：按下为右键是否按下：按下为1，未按下为，未按下为0 ）位位2中键是否按下：按下为中键是否按下：按下为1，未按下为，未按下为0 ）CX = 水平坐标，单位：像素。水平坐标，单位：像素。DX = 垂直坐标，单位：像素。垂直坐标，单位：像素。21【例7-2】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。22LL： MOV AX，03H INT 33H JMP LL23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6l 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

13、，主要用于显示信息。l常用的LED显示系统有单个LED显示管、LED数码管和LED点阵显示器等，工作原理类似。lLED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，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；控制某个数码管的码为位码。lLED电路的2种接法25共阳极：共阳极：阳极共接阳极共接+5V。发光段阴极接低电发光段阴极接低电平才能导通发平才能导通发光。光。共阴极：共阴极：阴极共接地。阴极共接地。发光段阳极接高电发光段阳极接高电平才能导通发平才能导通发光。光

14、。(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）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当显示某字符时，对应的二极管恒定的导通或截止。每位数字均需一个每位数字均需一个8位的触发器来驱动。位的触发器来驱动。缺陷：缺陷：I/O接口利用率低，一般用于显示位数较少的接口利用率低，一般用于显示位数较少的场合。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。27DATA SEGMENTL_CODE DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CH，39H，5E

15、H，79H，71HDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS：CODE，DS：DATASTART：MOV AX，DATA MOV DS，AX28MOV AL，10000000B ；A、B口输出，方式0OUT 63H，AL ；写8255控制字 MOV BX，OFFSET L_CODE MOV CX，10H MOV SI， 0L1： MOV AL， BXSI OUT 61H，AL ；向B口送0F的段码 INCSI LOOPL1 CODE ENDSEND START动态驱动指按位轮流点亮各位显示器。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，

16、可节省端口资源。2930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6l 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3112864液晶屏液晶屏32nCRT显示器(阴极射线管)：廉价、耐用；体积大、耗能。nLCD(液晶)：体积小、重量轻、耗电少；成本高。n 完整的显示系统由主机、显示控制适配器显卡和显示器组成。显卡控制显示器显示字符和图形，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）

17、l显示器的工作原理显示器的工作原理lCRT显示器显示器3435nLCD显示器n 液晶是具有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）37n显存：存放要显示的信息，包含字符码和属性。存储速率快。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。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。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，从而减轻

18、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置和颜色。38n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15 Pin和DVI数字视频接口。n n DVI接口将显卡产生的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。3940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6l 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组成：由控制电路和执行机构组成：由控制电路和执行机构2部分组成。控

19、制电部分组成。控制电路又包括路又包括CPU、端口、存储器、锁存器、驱动、端口、存储器、锁存器、驱动电路。电路。分类分类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(2) 打印机接口标准打印机接口标准通常采用通常采用36芯的芯的Centronics并行接口标准。并行接口标准。42Centronics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；其下降沿将数据存入打；其下降沿将数据存入打印机内部的输入

20、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，撤消信号，撤消BUSY忙，可以接忙，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；使用编程方法：直接对端口编程；使用BIOS功能功能调用；使用调用；使用DOS功能调用。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 通过以下通过以下3个寄

21、存器来进行操作：个寄存器来进行操作：数据输出寄存器数据输出寄存器 (基地址基地址)：存放要打印的字节数：存放要打印的字节数据。据。状态寄存器状态寄存器 (基地址基地址+1) ：存放打印机的状态信息：存放打印机的状态信息，如出错情况等。，如出错情况等。控制寄存器控制寄存器 (基地址基地址+2) ：完成对打印机的初始化：完成对打印机的初始化以及中断方式设置等。以及中断方式设置等。45lBIOS功能调用实现打印机控制功能调用实现打印机控制l INT 17H功能调用。功能调用。AH = 功能号功能号l1号子功能：初始化打印机号子功能：初始化打印机l入口参数：入口参数：DX = 打印机号打印机号(LPT

22、1=0, LPT2=1, LPT3=2)l出口参数：出口参数：AH = 打印机状态打印机状态l0号子功能：打印一个字符号子功能：打印一个字符l入口参数：入口参数：AL = 打印字符的打印字符的ASCII码码l DX = 打印机号打印机号(LPT1=0, LPT2=1, LPT3=2)l出口参数：出口参数：AH = 打印机状态打印机状态46l2号子功能：读打印机状态号子功能：读打印机状态l入口参数：入口参数：DX = 打印机号打印机号(LPT1=0, LPT2=1, LPT3=2)l出口参数：出口参数：AH = 打印机状态。格式如下：打印机状态。格式如下：lD0：1表示打印机处于忙状态超过表示打

23、印机处于忙状态超过1秒，出现超时错；秒，出现超时错；lD1：未用；：未用；lD2：未用；：未用；lD3：0表示打印机出错，表示打印机出错，1表示有错误；表示有错误；lD4：0表示打印机脱机，表示打印机脱机，1表示打印机联机；表示打印机联机；lD5：0表示打印机有纸，表示打印机有纸，1表示打印机纸用完；表示打印机纸用完；lD6：0表示正常，表示正常，1表示应答信号有效；表示应答信号有效；lD7：0表示打印机忙，表示打印机忙，1表示打印机不忙。表示打印机不忙。47lDOS功能调用实现打印机控制功能调用实现打印机控制l 比比BIOS调用更高级、更易用。调用更高级、更易用。lINT 21H的功能的功能

24、5：打印字符：打印字符l入口参数：入口参数：DL = 打印字符的打印字符的ASCII码码l出口参数：无出口参数：无lINT 21H的功能的功能40H：使用句柄：使用句柄(标识号标识号)来访问文件来访问文件或设备，打印机的句柄为或设备，打印机的句柄为0004H，该功能只能访问，该功能只能访问LPT1。l入口参数：入口参数：BX = 0004H, DS:DX = 要打印的数据区要打印的数据区l CX = 打印的字节数打印的字节数l出口参数：调用出错则进位标志为出口参数：调用出错则进位标志为1。打印机脱机。打印机脱机AX=5,l 句柄使用错误句柄使用错误AX=6。l4849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6l 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声音是模拟信号，而计算机只能处理数字信号，声音是模拟信号，而计算机只能处理数字信号，故需进行模故需进行模/数转换，这个过程称为声音的数字数转换，这个过程称为声音的数字化。化。声音的数字化有声音的数字化