第十章 常用外围设备

第十章常用外围设备及人–机接口10.1概述第十一章D/A、A/D转换器及其与CPU的接口

1．对信息的形式进行变换字符、汉字以及图形、图像等信息二进制代码信号2．为人和计算机系统提供联系通路实现人机交互通信3．作为信息存储的场所长久保存大量信息4．促进计算机在各个领域的应用数字化仪、扫描仪、绘图仪等解决图形输入输出问题外围设备的主要功能：外围设备的分类：10.2常用外围设备简介10.3键盘及其接口技术10.3.1键盘的工作原理编码键盘：由硬件电路直接产生按键编码非编码键盘：由专用的键盘程序来识别按键的位置，然后将其转换成相应的按键编码键的识别

1.

行扫描法

1.矩阵式键盘非编码键盘有：矩阵式键盘和智能式键盘

101132101111+5V行0123列00000111101111011110第十一章D/A、A/D转换器及其与CPU的接口

行扫描法的原理

10113210+5V行0123列00001110第十一章D/A、A/D转换器及其与CPU的接口

2.行反转法输入输入输出行反转法不需要逐行扫描，对行线较多的键盘来说，其速度比行扫描法要快得多。

消除键的抖动——延时扫描(延时到键稳定后再扫描)行列扫描法

行扫描法+列扫描法（两次扫描所得行号和列号应相同）

几种设计方法

1.只确认最后检查到的闭合键2.确认一个闭合键后,等待其释放后再去检查别的闭合键

重键处理——多键同时按下例:设计采用行反转扫描法对8X8矩阵键盘进行键码识别的程序。设8255A的A口、B口、C口及控制口地址分别为：80H、81H、82H、83H。START：MOVAL，82HOUT83H，AL；初始化8255A，A口输出，B口输入LOOP1：MOVAL，0OUT80H，AL；A口输出全0，即行线全0INAL，81H；读B口，即读列线状态CMPAL，0FFH；有键闭合吗？JZLOOP1；否，等待键入MOVBL，AL；列线值存入BLCALLDELAY；调延时程序，去抖动MOVAL，90HOUT83H，AL；8255A初始化，A口输入，B口输出MOVAL，BLOUT81H，AL；读入的列线值再从B口输出INAL，80H；读A口，即读行线值MOVAH，AL；行线值存入AHMOVAL，BL；列线值存入ALLEASI，TABLE；取键码表地址MOVCX，64；64个键64个键码LOOP2：CMPAX，[SI]；查键码表JZKEY；转键处理程序INCSIINCSILOOPLOOP2JMPSTARTTABLEDW0FEFEHDW0FEFDHDW0FEFBHDW0FEF7H……DELAY:12ms延时程序KEY:键盘命令处理程序。第十一章D/A、A/D转换器及其与CPU的接口

2.智能式键盘在键盘的内部装有专门的单片机(如8048、8049等)，由这些单片机来完成键盘开关矩阵的扫描、键盘扫描码的读取和键盘扫描码的发送。一般是采用5芯电缆和主机进行串行通信。传送键盘扫描值。10.3.2微机与键盘的接口

PC机与键盘的接口采用Intel8042芯片作为控制器，负责接收来自键盘的按键扫描码，对接收到的数据进行奇偶校验并进行串—并转换，控制和检测传送数据的时间，将按键的行列位置扫描码转换为系统扫描码，以及向系统发键盘中断请求，请求主机进行代码处理和向键盘发送命令。8042单片机与键盘：串行通信8042单片机与主CPU：并行通信IRQ10.3.3BIOS键盘缓冲区与键盘中断服务程序1．BIOS键盘缓冲区键盘接口电路把来自键盘的串行扫描码变成按键的ASCII码或扩展码写入键盘缓冲区，应用程序在需要的时候则可利用软中断(INT16H)调用键盘缓冲区的数据，并根据需要对它们进行处理。2．键盘中断服务程序(1)键盘接口硬件中断当键盘接口收到一字节数据后，立即向主机发中断请求。主机CPU响应键盘接口硬件中断请求后，按类型码09H执行其中断服务程序:①从键盘接口输出缓冲器(60H)读取系统扫描码。②将系统扫描码转换成ASCII码或扩展码，存入键盘缓冲区。

③如果是换档键(如Capslock、Ins等)，将其状态存入BIOS数据区中的键盘标志单元。④如果是组合键(如Ctrl+Alt+Del)则直接执行，完成其对应的功能。⑤对于终止组合键(如Ctrl+C或Ctrl+Break)，将强行终止应用程序的执行，返回DOS。

(2)软件中断INT16H（BIOS功能调用）调用号功能出口参数AH=0从键盘读入字符AH=键入字符的扫描码或扩展码AL=键入字符的ASCII码或0AH=1判断有无键入字符ZF=1键盘无输入ZF=0键盘有输入(字符在AX中)AH=2读特殊键状态AL=KB-FLAG标志单元的值AH功能号功能入口参数出口参数01H键盘输入字符并显示AL=字符02H显示字符DL=字符06H控制台的输入/输出：当DL=0FFH，表示键盘输入(AL=字符的ASCII码）；当DL=字符的ASCII码，则输出该字符。07H键盘输入字符无回显AL=字符08H键盘输入字符无回显(检测Ctrl+Break)AL=字符0AH输入字符串到缓冲区DS：DX=缓冲区首地址0BH读键盘状态AL=0FFH有键入AL=00H无键入0CH清除键盘缓冲区并调用一种键盘功能AL=键盘功能号(1、6、7、8、A)（3）INT21H（DOS功能调用）例10．1检查键盘缓冲区中是否有字符，若有则将此字符送屏幕显示。程序设计如下。MOVAH，01HINT16HJZSTOPMOVBX，AXMOVCH，4LOOP1：MOVCL，4ROLBX，CLMOVAL，BLANDAL，0FHADDAL，30HCMPAL，3AHJLLOOP2；小于3AH为数字ASCII码，大于3AH则为字符ADDAL，07H；加07H变为字符的大写ASCII码LOOP2：MOVDL，ALMOVAH，02HINT21HDECCHJNZLOOP1STOP：HLT10．4鼠标器及其接口技术10.4.1鼠标器工作原理鼠标器在平面上移动时，利用机械原理或光学原理对其在X轴和Y轴方向的移动距离进行脉冲计数。CPU根据此脉冲计数来控制光标在屏幕上的移动。10.4.2鼠标器接口1．MS串行鼠标器接口串行鼠标器是通过RS-232C与计算机相连的，一般将它连到主机的COM1或COM2口。RTS作为驱动信号SGND作为地线TXD，RXD，RTS和DTR等作为控制信号2．PS／2鼠标器接口

PS／2端口实际上也是一种串行接口，只是占用了不同的IRQ和I/O位置而已。它通过一个6针微型DIN接口与计算机相连。3．总线鼠标器接口总线鼠标器需要在主机系统总线扩充槽中插进一块专用扩展卡，鼠标器与扩展卡之间采用9针插头连接。目前总线式鼠标器使用不多。4．USB鼠标器的接口

USB鼠标器最大的特点是可以热插拔，在开机的状态下可以直接拔下或插入使用。USB鼠标器只能在具有USB端口的计算机上使用。5.鼠标器编程应用(p339表10.3)10．5显示器及其接口技术10.5.1CRT显示器工作原理1．CRT光栅扫描显示器的工作原理2．CRT显示器性能指标

(1)分辨率图形分辨率：mXn指整个屏幕有mXn个像素(2)显示速度与显示器的分辨率及扫描频率有关。(3)色彩与亮度等级10.5.2CRT显示器接口技术

1．显卡几种视频标准的特点：MDA支持文本模式，不支持图形模式，单色显示。CGA字符分辨率为40X25或80X25图形分辨率320X200或640X200,4种颜色或两种颜色EGA图形分辨率640X35016色VGA图形分辨率640x480256色SVGA和TVGA视频图形能力更强大,显示分辨率1024X768图形加速卡（高速图形处理专用芯片）显卡中主要有:

图形控制器

接收主机送来的显示数据，并可对数据进行与、或、异或和循环移位等逻辑运算，然后写入显示缓冲区。

显示缓冲区

动态随机存储器，用来存放显示字符的ASCII码和属性代码、字符点阵信息或者是存放被显示图形的位图。2．两种基本显示模式

(1)文本模式常见的字符分辨率有：80X25、80X30、80X60、132X60、128X48等显示缓冲区内用两个字节地址空间为每个字符保存信息一个字节用来保存字符的ASCII码(或扩充的ASCII码)一个字节则用来存放字符的属性(如前景色、背景色及闪烁等)。字符发生器（显卡中一个只读存储区，平时存放在BIOSROM中）存放全部文字的字模（字符的点阵模式）字符点阵有8X8、8X14、9X16、32X32等显示转换分两步进行：

1）按照字符的ASCII码信息读字符发生器为每个扫描行构造出精确的点阵形式。2）在这些点阵发送至显示器之前再加入相关的属性信息。(2)图形模式显示缓冲区以位的形式为每个像素保存信息，描述像素颜色属性的二进制数的位数决定可同时显示的颜色数。3．视频显示缓冲区的结构

(1)位平面结构整个存储空间均分为若干个存储子区域每个存储子区域称为一个位平面。这若干个位平面的起始地址相同。(2)压缩结构把所有显示缓冲区按字节为单位链接起来，形成一个线性内存空间。压缩结构用在高分辨率图形显示方式下。4．不同显示模式下的显示缓冲区组织方式(1)文本模式下显示缓冲区组织方式显示缓冲区分为4个位平面，每个位平面为64KB。位平面0用来存放要显示字符的ASCII码，位平面1用来存放各显示字符相对应的属性代码，位平面2存放从字符发生器调入显示缓冲区的字符集每个位平面被分为若干个页面每个页面包含一屏显示信息(2)图形模式下显示缓冲区组织形式位平面方式：显示缓冲区分为4个位平面，每个位平面64KB。一个图形像素的颜色属性用不同位平面的同一地址字节内同一二进制数位来描述显示时，由位平面0中将显示字符的ASCII码映射到位平面2的字符发生器中将相应字符的点阵数据逐行读出，再根据位平面1中的字符的属性代码即可确定每个像素的颜色。然后送往CRT控制器去完成显示。10.5.3显示器中断程序调用

视频BIOS的基本功能的调用。(p346表10.4)压缩方式：用1位、2位或8位二进制数描述一个像素的颜色属性MOVCX，0；CH/CL=窗口左上角行/列坐标MOVDH，XMOVDL，YDECDHDECDL；DH/DL=窗口右下角行号/列坐标MOVBH，7；字符属性MOVAH，6MOVAL，0；清除窗口内容INT10HHLT例10.2把整个屏幕作为窗口进行上滚操作,清除屏幕(字符显示方式,且字符分辨率为X×Y)。例10．3利用BIOS中的写像素点功能画出一个填充的矩形(图形方式)。

MOVDX，100；像素点的Y坐标，同时兼计数LOOP1：MOVCX，100；像素点的X坐标，同时兼计数LOOP2：MOVAL，1；设置1#颜色MOVAH，0CHINT10H；在(X，Y)处画点DECCXJNZLOOP2DECDXJNZLOOP1HLT运行LCD（LiquidCrystalDisplay）显示器工作原理

液晶是一种介于液体与固体之间的热力学的中间稳定相。其特点是在一定的温度范围内既有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性，其分子呈长棒形，长宽之比较大，分子不能弯曲，是一个刚性体，中心一般有一个桥链，分子两头有极性。LCD器件的结构如图所示。由于液晶的四壁效应，在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃电极上呈水平排列，但排列方向互为正交，而玻璃间的分子呈连续扭转过渡，这样的构造能使液晶对光产生旋光作用，使光的偏振方向旋转90°。当外部光线通过上偏振片后形成偏振光，偏振方向成垂直方向，当此偏振光通过液晶材料之后，被旋转90°，偏振方向成水平方向，此方向与下偏振片的偏振方向一致，因此此光线能完全穿过下偏振片而到达反射板，经反射后沿原路返回，从而呈现出透明状态。当在液晶盒的上、下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，从而失去旋光性。因此，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，当此偏振光到达下偏振片时，因其偏振方向与下偏振片的偏振方向垂直，因而被下偏振片吸收，无法到达反射板形成反射，所以呈现出黑色。根据需要，将电极做成各种文字，数字或点阵，就可获得所需的各种显示。10．6打印机及其接口技术10．6．1打印机工作原理1．针式打印机2.喷墨打印机3．激光打印机1．接口信号：Centronics标准主要引脚信号引脚名称方向功能1STROBE入数据选通，有效时接收数据2～9DATA1-DATA8入数据线10ACKNLG入响应信号，有效时准备接收数据11BUSY出忙信号，有效时不能接收数据12PE出纸用完13SLCT