键盘和鼠标接口

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1、键盘与鼠标接口,1 键盘概述 2 键盘的工作原理 3 PC扩展键盘接口 4 键盘中断与键盘I/O 5 鼠标接口,本章学习目标,l 键盘的类型及其工作原理 l 键盘控制电路的组成及工作原理 l 键盘接口电路的组成及工作原理 l 键盘的中断与I/O接口及中断服务 l 鼠标的类型和工作原理 l 鼠标接口电路,返回本章首页,5.1 键盘概述,5.1.1 键盘的布局 5.1.2 键盘的分类,返回本章首页,5.1.1 键盘的布局,图5.1 键盘的键区组成,返回本节,5.1.2 键盘的分类,1按键的形式分类,键盘按其按键的结构形式来分一般有机械式、电容式、电感式、磁感式、薄膜式和橡胶垫式等。其中最常用的是机

2、械式和电容式键盘。其按键结构原理如图5.2所示。,图5.2 键盘按键结构示意图,2按插口方式分类,按照键盘插口方式，键盘可分为串口（AT）键盘（大口）、并口（即PS/2）键盘（小口）两类。其接口引脚及功能说明如图5.3所示。,图5.3 键盘插座示意图及各引脚功能,3按键盘编码方式分类,分为编码键盘和非编码键盘。 编码键盘是键盘电路在某个键被按下后，能提供该键所代表的信息代码，并以并行或串行信号输给CPU。 非编码键盘是一种便宜而广泛用于微机系统的输入设备。这种键盘内部有一个扫描电路，不断地扫描键盘是否有键被按下。此键所代表的键盘信息代码，则由键盘接口及键盘处理软件根据键盘送来的位置信息产生，然

3、后再送给CPU。,返回本节,5.2 键盘的工作原理,5.2.1 键盘电路的组成 5.2.2 键盘的支持逻辑 5.2.3 扫描码 5.2.4 键盘工作原理,返回本章首页,图5.4 键盘矩阵结构示意图,5.2.1 键盘电路的组成,1微处理器 2译码器 3键盘矩阵,图5.5为AT键盘控制器电路框图，其控制电路如图5.6所示。,图5.5 键盘电路组成示意图,图5.6 键盘控制电路,返回本节,5.2.2 键盘的支持逻辑,键盘的扫描主要包含四项任务： 1扫描键盘 2读取键盘 3去除抖动 4组成串行扫描码 （如图5.7所示）,图5.7 “h”键的键码23的串行数据,返回本节,5.2.3 扫描码,扫描码的结构

4、一般分成四类： （1）ASCII字符的扫描码即ASCII码+键码。 （2）扩充的ASCII字符的扫描码即00+扩充ASCII码。 （3）袖珍键盘即ASCII码+键码或ASCII码+E0。 （4）增加键即E0+键码，若与袖珍键重复的键则为00+键码。,键的动作扫描码信息也分为4种情况：,（1）接通码：0+扫描码。 （2）断开码：XT键盘的情况为1+扫描码。 AT键盘的情况为：F0+扫描码。 （3）组合键扫描码：F0+键Ctrl/Alt/Shift的扫描码+正常键的接通码。 （4）重复动作码：F0+接通码+接通码+（除了Pause键）。,返回本节,键盘扫描码的发送完全按串行异步通信格式进行，其格式

5、如下：,5.2.4 键盘工作原理,键盘扫描码的发送完全按串行异步通信格式进行，其格式如下：,图5.8 8048和键盘接口的连接图,返回本节,5.3 PC扩展键盘接口,5.3.1 扩展键盘接口的功能 5.3.2 键盘接口工作原理及其编程控制,返回本章首页,5.3.1 扩展键盘接口的功能,18042芯片的引脚定义 （如图5.9、表5.1所示） 2键盘接口电路连接及接口信号（如图5.10所示） （1）主机系统的接口信号 （2）键盘的接口信号,图5.9 Intel 8042外形结构图,表5.1 Intel 8042各引脚功能表,表5.1 Intel 8042各引脚功能表续表,图5.10 键盘控制器接口

6、逻辑电路,3键盘接口的功能,（1）接收键盘输出的键盘扫描码 （2）缓冲器满产生键盘中断 （3）提供键盘中断程序读取系统扫描码 （4）对键盘数据进行正确性检查 （5）向键盘传送命令并等待接收键盘响应 （6）通过键盘锁定开关封锁按键的扫描码 （7）接受一些硬件配置开关状态 （8）控制系统复位动作 （9）选通地址线A20,返回本节,5.3.2 键盘接口工作原理及其 编程控制,（8042作为键盘接口控制器，其内部功能如图5.11所示）。 1端口寄存器及其作用,各个端口寄存器的作用如下： 状态寄存器：是一个8位寄存器，它包含有键盘控制器和接口方面的信息，它在任何时候均可被CPU读取。,输出缓冲器：其I/

7、O端口地址为060H，是一个8位的只读寄存器。键盘控制器通过输出缓冲器向系统传送由键盘送来的扫描码和命令响应。输入缓冲器：其I/O端口地址为060H或064H，输入缓冲器也是一个8位的只读寄存器，当CPU对地址060H进行写入时设置一个标志，表示写入一个数据；对地址064H写入时设置一个标志，表示写入一个命令。,图5.11 键盘接口功能框图,表5.2 8042寄存器端口分配及读写控制表,表5.3 键盘控制器命令,2键盘控制命令,表5.4 键盘命令列表,返回本节,5.4 键盘中断与键盘I/O,5.4.1 BIOS键盘缓冲区 5.4.2 键盘的接口功能 5.4.3 INT 09H键盘中断 5.4.

8、4 INT 16H键盘服务功能,返回本章首页,5.4.1 BIOS键盘缓冲区,1键盘缓冲区的作用,BIOS在内存低端的BIOS数据存储区开设一个键盘缓冲区，其作用如下： （1）可以满足键盘实时输入要求。 （2）适应随机访问的应用要求。 （3）能容纳快速键盘输入要求。,2键盘缓冲区的结构及操作,（1）队列初始化 （2）元素进队列 （3）元素出队列（如图5.12所示）,图5.12 键盘缓冲区的媒介作用示意图,返回本节,5.4.2 键盘的接口功能,（1）对某些键或键的组合定义为单字节的ASCII码。 （2）对某些键或键的组合定义为双字节的扩展码。 （3）对某些键仅设置变量，反映其被按下或释放的状态。

9、 （4）对某些键或键的组合产生特殊操作。,返回本节,5.4.3 INT 09H键盘中断,表5.5列出了缓冲区的键盘状态单元内容。 INT 09H的中断服务功能：当扫描码进入INT 09H，中断服务程序首先对其进行识别分类。分别为中断动作、状态标志及数据信息三类。如图5.13所示。INT 09H的入口是硬件信号IRQ1和DB0DB7。,图5.13 键盘信号的传递转换示意图,表5.5 键盘状态单元,返回本节,表5.6 键盘的基本和扩展服务功能,5.4.4 INT 16H键盘服务功能,返回本节,5.5 鼠标接口,5.5.1 鼠标器工作原理及分类 5.5.2 鼠标的结构原理 5.5.3 鼠标与计算机的

10、接口,返回本章首页,5.5.1 鼠标器工作原理及分类,鼠标器是由位置传感器、专用处理芯片和采样机构组成（如图5.14、5.15所示）。 鼠标器的工作原理：当鼠标器相对桌面移动时，采样机构按X，Y相垂直的方向把位置和距离信息送往传感器，由传感器将它们转换成脉冲信号，输入给专用的微处理器，然后由微处理器按照异步串行口（或并行口）通讯协议，将动作位移以相应的数据格式传送到计算机主机。,鼠标器的分类： 按采样机构：分光机式、光电式、机械式 按其用途：分为台式和便携式两种。 按照按键的数量：二键式、三键式和多键式多功能鼠标器。 按其使用功能：分为2D式和3D式两种。 按其接口插头的类型：分为“D”型9针

11、串口鼠标及圆形并口（PS/2）鼠标。,图5.14 鼠标器组成原理,图5.15 鼠标外形图,返回本节,5.5.2 鼠标的结构原理,1光机式鼠标器 （如图5.16所示） 2光电式鼠标 （如图5.17所示）,图5.16 光机鼠标结构筒图,图5.17 光电式鼠标结构示意图,返回本节,图5.18 鼠标接口引脚示意图,5.5.3 鼠标与计算机的接口,1鼠标器接口标准,表5.7 两键鼠标三字节的数据传输格式,2鼠标数据传输格式,返回本节,视频显示接口,1 显示系统的组成及其工作原理 2 显示器的类型及性能参数 3 视频标准及视频接口的基本类型 4 视频方式 5 VGA视频接口 6 几种典型的显示卡参数与现代

12、显卡中的新技术,本章学习目标,l 显示系统的结构组成和工作原理及参数 l 视频方式及视频接口的基本类型 l 各类视频方式的原理及主要性能参数 l 视频接口电路的组成及其工作原理 l 常见视频接口适配器的主要性能参数 l了解现代微机系统中视频显示接口卡中使用的新技术,返回本章首页,6.1 显示系统的组成及其工作原理,6.1.1 显示系统的组成 6.1.2 显示系统的工作原理,返回本章首页,6.1.1 显示系统的组成,一个完整的微型计算机显示系统由显示控制适配器和显示器（即监视器）组成。,图6.1 微机显示系统组成示意图,返回本节,6.1.2 显示系统的工作原理,显示系统的工作原理，如图6.2所示

13、。显示接口卡从主机接受显示输出信号，经过处理和变换然后输出。显示器从VGA显示卡的输出端口接收红、蓝、绿三色模拟信号及行同步信号和场同步信号，并对它们进行不同的处理后送到CRT，这样才可以在屏幕上显示出字符和图像。,图6.2 VGA方式CRT显示系统工作原理框图,返回本节,6.2 显示器的类型及性能参数,6.2.1 显示器的类型 6.2.2 显示器的工作原理 6.2.3 有关显示器性能的几个参数,返回本章首页,6.2.1 显示器的类型,按显示屏的结构分为CRT阴极射线管式和LCD液晶式显示器；按色彩形式分为单色显示器和彩色显示器；按视频信号的输入形式分为数字式和模拟式显示器；按分辨率分为高分辨

14、率和低分辨率显示器；按显示方式分为MDA、CGA、EGA、VGA、SVGA及XGA等几种方式。现在基本上使用的是CRT和LCD。,返回本节,6.2.2 显示器的工作原理,显示接口卡与显示器之间的数据联接采用9根或15根数据线连接。并用D型插头与显示接口卡进行物理连接。如图6.3所示为VGA显示方式数据线及其定义情况和接口插座的外形图，表6.1为显示器接插件信号配置表。,图6.3 VGA显示方式数据线定义及其接口插头外形,表6.1 显示器数据接插件信号配置表,返回本节,6.2.3 有关显示器性能的几个参数,表6.2列出了几种常见显示器的性能参数,（1）像素 （2）点时钟 （3）分辨率 （4）水平

15、扫描频率 （5）垂直扫描频率,表6.2 几种常见显示器的性能参数,返回本节,6.3 视频标准及视频接口的基本类型,6.3.1 显示控制适配器标 6.3.2 其他几种适配器 6.3.3 关于视频显示的几个概念,返回本章首页,6.3.1 显示控制适配器标准,（1）单色显示适配器MDA：显示80列25行字符，每个字符为914点阵，分辨率为720350，不能兼容图形方式。 （2）彩色图形适配器CGA：可兼容图形与字符两种显示方式，字符采用88点阵。 （3）增强型图形适配器EGA：它能兼容CGA的所有功能。字符显示采用814点阵。,（4）视频图形阵列VGA ：VGA能兼容CGA、EGA，字符显示采用91

16、6点阵。 （5）超级VGA：它与VGA完全兼容，256种颜色甚至64M真彩色。对应产品有 SVGA、TVGA等，这些新的显示标准都向下兼容 CGA、EGA。,返回本节,6.3.2 其他几种适配器,（1）HGC：大力神图形卡。 （2）PGA：IBM专用的图形适配器。 （3）8524/A：甚高分辨率图形适配器。 （4）XGA：扩充的图形阵列。,返回本节,6.3.3 关于视频显示的几个概念,（1）像素（Pixes）：指显示屏幕上颜色和亮度可以被控制的最小单元，即一个圆点。 （2）分辨率（Resolution）：水平方向显示的像素数与垂直方向显示像素数的乘积。,（3）视频模式（Video mode）：分为文本（Text）和图形（Graphics）两种类型。文本模式下屏幕被划分为矩形的字符位置屏幕的横向为80列字符；图形模式下屏幕被分为由许多很小的点（即像素）构成的点阵，使用这些点可以在屏幕上构成任何图案（包括字符）。,决定单色显示器分辨率的因素有两个：