《第13章基本人机交互设备接口》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第13章基本人机交互设备接口（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、接口与通讯技术 武汉科技大学 计算机科学与技术学院 第13章 基本人机交互设备接口 本章内容 13.1 键盘接口 13.2 LED数码显示器接口 13.3 可编程键盘/LED接口芯片82C79A 13.4 打印机接口 13.1 键盘接口 13.1.1 键盘的类型 1. 按键的种类机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式 2. 键盘的结构 线性键盘：每个按键直接与微机接口相连；按键少时适用 矩阵键盘：可减少与微机接口的连线数目 矩阵键盘的识键和译键方法非编码键盘、编码键盘 u编码键盘：内部设有键盘编码器，能识键、生成键码、去抖 动、防串键；硬件电路复杂 u非编码键盘：只提供键盘矩阵，按键的识别、键码的
2、提供都 由软件来完成；结构简单，成本低 13.1.2 键盘的结构与工作原理非编码键盘 1. 线性键盘的结构与工作原理 硬件接口： 82C55A PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 CPU 总线 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 5.1K8 +5V S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 13.1.2 键盘的结构与工作原理非编码键盘 1. 线性键盘的结构与工作原理 软件编程：查询是否有键按下确定按下的键，执行服务 例如：按下S0报警；按下S1解除报警；按下S2退出 开始 置PA口为输入方式 有键闭合吗? 是S0闭合吗? 是S1闭合吗? 是S2闭合
3、吗? 延时10ms消除抖动 解除报警 报警 结束 N Y Y Y Y N N N 有键闭合吗? N Y 线性键盘的汇编语言程序 MOV DX,303H MOV AL,90H OUT DX,AL;82C55A初始化 KB: MOV DX,300H IN AL,DX AND AL,07H JZ KB;检查3个键是否有键按下 CALL DELAY;延时去抖动 MOV DX,300H IN AL,DX AND AL,07H JZ KB;再次检查是否按键 CMP AL,01H JZ BJ;按下S0 CMP AL,02H JZ JBJ;按下S1 CMP AL,04H JZ STP;按下S2 JMP KB
4、DELAY:延时子程序(略) BJ: 报警处理(略) JBJ: 解除报警处理(略) STP: MOV AX,4C00H INT 21H 13.1.2 键盘的结构与工作原理非编码键盘 2. 矩阵键盘的结构与工作原理 行扫描方式：列线一端接输入端口，另一端接高电平；行线接 输出端口；轮流对行线输出低电平，从列线读扫描结果 列扫描方式：行线一端接输入端口，另一端接高电平；列线接 输出端口；轮流对列线输出低电平，从行线读扫描结果 工作原理(以列扫描为例)： 82C55A PA0 PA1 PA2 PA3 PB0 PB1 PB2 PB3 CPU 总线 5.1K4 +5V S2S1S3S4 S6S5S7S8
5、 S10S9S11S12 S14S13S15S16 13.1.3 键盘接口设计 例13.1 设计一个采用行扫描方式的34非编码键盘接口 硬件设计：采用82C55A作为接口芯片，PA输出，PB输入 82C55A PA0 PA1 PA2 PB0 PB1 PB2 PB3 CPU 总线 +5V S4 S8 S0 S5 S9 S1 S6 S10 S2 S7 S11 S3 0行 1行 2行 0列1列2列3列 行扫描方式34非 编码键盘的软件设计 行扫描方式识键和译键的步骤： 判断是否有键按下 去抖动延时1020ms 找到被按下的键 根据键号进行处理 82C55A PA0 PA1 PA2 PB0 PB1 P
6、B2 PB3 CPU 总线 +5V S4 S8 S0 S5 S9 S1 S6 S10 S2 S7 S11 S3 0行 1行 2行 0列1列2列3列 行扫描方式34非 编码键盘查找按键的汇编程序 MOV DX,303H MOV AL,82H OUT DX,AL;82C55A初始化 ;检查是否有键按下 BEGIN:MOV DX,300H MOV AL,00H OUT DX,AL;令所有行线为0 WAIT1:MOV DX,301H IN AL,DX AND AL,0FH CMP AL,0FH;读列线，判断是否按键 JZ WAIT1;无按键，等待 MOV CX,7FFH L0:LOOP L0;延时去抖
7、动 ;识别哪一个键被按下 ST:MOV BL,3;设置行数 MOV AH,4;设置列数 MOV AL,0FEH;起始行扫描码(0行开始) MOV CL,0FH;列线屏蔽码(只查低4位) MOV CH,0FFH;起始键号(-1的补码) L1:MOV DX,300H OUT DX,AL;扫描一行 ROL AL,1 MOV AH,AL MOV DX,301H IN AL,DX AND AL,CL CMP AL,CL;是否有列线为0 JNZ L2 ADD CH,BH;无，修改键号指向改行末列键号 MOV AL,AH DEC BL;行数减1 JNZ L1 JMP BEGIN L2:INC CH;键号加1
8、，指向本行首列键号 RCR AL,1;右移1位，检测一列 JC L2 MOV AL,CH;该列为0，键号送AL JMP KeyTable;转去查找键盘编码表，获取键码 ;或者直接转向按键相应的子程序去执行相关操作 13.2 LED数码显示器接口 13.2.1 LED显示器的结构与工作原理 p g f e d c b VCC (b)共阳极 a p g f e d c b (a)共阴极 a a b c d e f g (c)内部排列 p 13.2 LED数码显示器接口 13.2.2 LED显示器的字形码(段码) 采用不同的段进行组合来表示字符形状的数据 七段数码显码显 示器的字形码码格式 数据位D
9、7D6D5D4D3D2D1D0 显显示段 名 pgfedcba 七段LED显显示器字符与字形码对码对 照表 显显示 字符 0123456789ABCDEF 字形码码 (共阴) 3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H 字形码码 (共阳) 40H79H24H30H19H12H02H78H00H10H08H03H46H21H06H0EH 13.2.3 LED显示器的显示方式 静态显示： 构成字符的发光二极管总处于点亮状态 动态显示：用扫描方式使多位显示器逐位轮流循环显示 13.3 可编程键盘/LED接口芯片82C79A 输入：扫描键盘、扫描传
10、感器、选通输入方式 输出：8段LED显示器接口,8个或16个,左(右)入口 13.3.1 82C79A的外部特性(40脚) 1. 面向CPU的信号线(15) D07、CS、RD、WR CLK：系统时钟，为82C79A提供内部定时 RESET：复位,高有效；复位后为16个字符显示(左进方式)，编 码扫描键盘(双键锁定)，时钟设置为31 A0：端口选择；A0=0数据寄存器，A0=1命令/状态寄存器 IRQ：中断申请，高有效；通常键盘有数据输入时有效 13.3 可编程键盘/LED接口芯片82C79A 13.3.1 82C79A的外部特性(40脚) 2. 面向键盘的信号线(14) SL0SL3：矩阵键
11、盘的行扫描线，可编程为编码输出/译码输出 RL0RL7：返回线，用作键盘矩阵的列线值返回 SHIFT：移位信号，高有效，用于扩充键功能，上/下档键 CNTL/STB：控制线,高有效；用于扩充键的控制功能，功能键 3. 面向显示器的信号线(9) SL0SL3(与键盘共用)：字符显示器的位扫描线，可编程为左进 /右进 OUTA0OUTA3、OUTB0OUTB3、A、B组显示输出线，两组可独立 或合并使用；输出与SL03同步，实现按位分时显示 BD：显示消隐，低有效；显示切换或执行消隐命令时有效 13.3.2 82C79A的内部寄存器 13.3.2 82C79A的内部寄存器 1. 显示器/键盘共享的
12、模块 (1)扫描计数器：4位的计数器，可编程为译码/编码方式 译码扫描：最低两位经译码，由SL03输出，作为键盘及显 示器的扫描信号(任何时刻SL03只有一个有效，实现4选1) 编码扫描：计数器的状态由SL03直接输出，再经外部译码 ，才能作为扫描信号(实现16选1) (2)定时控制：将外部时钟CLK分频为内部要求的100KHz 2. LED显示器接口模块 (1)显示存储器RAM：168位，存储16个数码显示器的数据 (2)显示字符寄存器：存放要显示的字符，显示过程中与显示扫 描配合，轮流从显示RAM中读出显示信息输出 (3)显示地址寄存器：读/写显示RAM的地址指针；可由命令直接 设定，或设
13、置为每次读/写后自动加1 输输出端与显显示单单元中各位的对应对应 关系 D7D6D5D4D3D2D1D0 OUTA3OUTA2OUTA1OUTA0OUTB3OUTB2OUTB1OUTB0 13.3.2 82C79A的内部寄存器 3. 键盘接口模块 (1)返回缓冲器：缓冲并锁存回复信号RL07的状态；与CNTL、 SHIFT一起构成完整的键盘按键数据 (2)键盘去抖动：实现对键盘输入的去抖动 (3)FIFO RAM及状态寄存器 FIFO RAM：88位，键盘输入方式暂存键盘输入数据 FIFO RAM状态寄存器：寄存FIFO RAM的工作状态，FIFO RAM不 空时，会使IRQ变高 键盘键盘 按
14、键键的数据格式 D7D6D5D4D3D2D1D0 CNTLSHIFTSL2SL1SL0RL2RL1RL0 控制移位行号编码列号编码 最多88键盘,扩充 后可达644键定义 82C79A的数据输入/输出方式 输入方式 键盘输入(键扫描)、传感器扫描、选通输入 键扫描：按下一个键时形成键盘数据，送入FIFO RAM并产生 IRQ(数据读出后撤除) 传感器扫描：FIFO RAM中8个单元用于寄存传感器的现时状态， 地址编号与扫描线顺序一致，传感器阵列(最多为88位)中 某一位状态发生变化时，产生IRQ 选通输入：与82C55A选通输入端口功能相同，CNTL/STB作为选 通信号，上升沿将RL07锁存
15、到FIFO RAM 输出方式 8字符左入口、16字符左入口、8字符右入口、16字符右入口 左入口：显示器位置编号与显示RAM地址一一对应(0号单元显示 在0号显示器上)，显示时从最左位开始 右入口(计算机显示方式)：最高位从最右边显示器进入，以后逐 次左移 13.3.3 82C79A的编程模型 数据端口30CH ，命令/状态端口30DH 1. 命令字8个，最高3位为特征位，02、4号命令使用最多 82C79A的命令字 序号命令名称特征码码和命令参数 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0设置键盘及显示方式0 0 0 D D K2 K1 K0 1设置扫描频率0 0 1 P P P P
16、 P 2读FIFO RAM0 1 0 AI A2 A1 A0 3读显示RAM0 1 1 AI A3 A2 A1 A0 4写显示RAM1 0 0 AI A3 A2 A1 A0 5禁写显示RAM/消隐1 0 1 IWA IWB BLA BLB 6清除1 1 0 CD2 CD1 CD0 CF CA 7结束中断/设置错误方 式 1 1 1 E D7 D6 D5D4 D3 D2 D1 D0 特征位命令参数 82C79A命令字的一般格式 13.3.3 82C79A的编程模型 1. 命令字 (1)0号命令 ：设置键盘及显示方式 K0：设置扫描方式；K0=0编码扫描，K0=1译码扫描 K2K1 ：设置输入方式(其中4种为键盘输入) DD ：设置显示输出方式 特征位命令参数 0 0 0 D D K2 K1 K0 K2 K1输输入方式D D显显示输输出方式 0 0扫
