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1、毕业设计说明书(论文)学 院： 信息工程学院 专 业： 通信工程 题 目： PS/2键盘鼠标识别器的设计 2013 年 6 月 吉 林毕业设计说明书（论文）中文摘要键盘是嵌入式系统的最重要的输入设备之一，是实现人机交互的重要途径，设计者除了可以自行设计扫描式矩阵键盘之外，还可以选择标准PS/2键盘实现人机交互。标准PS/2键盘由于接口通信协议简单，在系统中占用软硬件资源少，高可靠性，表达信息量大而得到了越来越广泛的应用。PS/2接口作为传统的鼠标键盘接口已经被大部分人所熟知，虽然随着USB接口键鼠的普及，绝大多数PC用户均选择了USB的键鼠，但目前主流PC中依旧保留了PS/2键鼠的接口，由于P
2、S/2接口实现简单，使用方便的特点，在许多领域如工控机等仍旧采用PS/2接口来完成基本的人机交互。本文分析了当前市场上主流PS/2键盘鼠标的工作协议，阐述了PS/2接口键盘识别器的工作原理。关键词 嵌入式系统 PS/2键盘鼠标 矩阵键盘 通信协议I毕业设计说明书（论文）外文摘要Title PS2 keyboard mouse recognizer AbstractKeyboard is one of the most important input device of the embedded system, is the important way to realize the human-
3、computer interaction, the designers in addition to the design matrix keyboard scanning, you can also select the standard PS/2 keyboard to realize human-computer interaction. Standard PS/2 keyboard because of its simple interface communication protocol, software and hardware resources occupancy in th
4、e system, high reliability, express information and has been more and more widely used. PS/2 interface as a traditional mouse and keyboard interface has been known by most people, although with the popularity of USB keyboard, the vast majority of PC users are chose a USB keyboard, but still keeps th
5、e current mainstream PC PS/2 keyboard interface, because of the PS/2 interface implementation is simple, easy to use, in many fields such as industrial PC, still use the PS/2 interface to complete basic human-computer interaction.This paper analyzes the current mainstream on the market a PS/2 keyboa
6、rd mouse work agreement, expounds the working principle of PS/2 keyboard interface identifier.Keywords embedded system PS/2 keyboard,the mouse Matrix keyboard Communication protocol 1目 录目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1 选题的背景11.2 课题研究的目的和意义21.3 PS/2的现状与发展3第2章 PS/2鼠标、键盘协议42.1 PS/2的物理接口 42.2 PS/2键盘鼠标协议42.3
7、设备到主机的通讯过程52.4 主机到设备的通讯72.5 本章小结 9第3章 PS/2键盘接口设计103.1 PS/2键盘接口特性103.1.1 PS/2键盘接口概述103.1.2 扫描码103.1.3 通码断码和机打重复率103.2 硬件接口设计113.2.1 单片机的基础知识113.2.2 单片机的发展123.2.3 单片机AT89C51的特性123.2.4 硬件电路图163.3 软件程序设计173.3.1 单片机与键盘间的PS/2通信程序的设计173.3.2 键盘键盘初始化程序193.4 本章小结20第4章 PS/2鼠标接口设计214.1 PS/2鼠标接口特性214.1.1 输入、分辨率和
8、缩放比例214.1.2 位移数据包214.1.3 PS/2鼠标工作模式224.1.4 PS/2鼠标的数据传送帧过程详解224.2 单片机和PS/2鼠标的硬件接口234.3 PS/2鼠标的软件设计244.4 本章小结25总 结26参考文献27致谢28附录29III第1章 绪 论第1章 绪 论1.1 选题的背景PS/2接口是计算机发展到一定阶段的一种接口规范，是1987年，IBM推出的键盘接口标准，支持双向串行通讯协议。键盘和鼠标上的口是Male（公的），称为Plug（插头）。主板上的接口是Female（母的），称为Socket（插座）。因此，这两个就分别是Plug Socket，简称PS而已，又
9、因为其支持双向通信协议，故称为PS/2接口。PS/2是在较早电脑上常见的接口之一，用于鼠标、键盘等设备。一般情况下，PS/2接口的鼠标为绿色，键盘为紫色。以前完全开放的PC标准让IBM觉得利益受了损失。所以IBM设计了PS/2这种电脑，目的是重新定义PC标准，不再采用开放标准的方式。在这种电脑上IBM使用了新型MCA总线，新的OS/2操作系统。PS/2电脑上使用的键盘鼠标接口就是现在的PS/2接口。因为标准不开放，PS/2电脑在市场中失败了。只有PS/2接口一直沿用到今天1。PS/2设备接口用于许多的现代的鼠标和键盘，它是由IBM开发并且最初出现在IBM技术参考手册里。标准PS/2键盘由于接口
10、通信协议简单，在系统中占用的软硬件资源少，可靠性高，表达信息量大而得到越来越广泛的应用2。目前，在嵌入式智能仪器仪表中，常用LCD加键盘实现人机接口，在实际应用中人机界面需要显示汉字，笔者从事的一个电力保护项目中还需要输入并保存汉字以标注线路号的信息，如果用简单的控制键盘实现英文甚至汉字的输入，则程序比较复杂，笔者考虑到PC上用的标准PS/2键盘，可通过简单的接口实现与MCU的连接，利用成熟且普及的PC键盘，可实现复杂的输入，对于MCU并不占用很多口线，甚至口线复用，可仅在需要输入时再接上键盘，是一种廉价的键盘解决方案。键盘是嵌入式系统的重要的输入设备，是实现人机交互的重要的手段之一，随着标准
11、PS/2键盘急速成熟和价格不断下降，在嵌入式系统的设计中，用标准PS/2键盘取代自制简易的扫描式矩阵式键盘称为可能3。在单片机系统中，经常使用的键盘都是专用键盘。此类键盘为单独设计制作的，成本高，使用硬件连接线多，而且可靠性不高，这一状况在那些要求键盘按键较多的应用系统中更为突出。与此相比，在PC系统中广泛应用PS/2键盘具有价格低，通用可靠而且连接线少（仅使用2根信号线）的特点，并且可满足多种系统的要求。因此在单片机系统中应用PS/2键盘是一种很好的选择。1.2 课题研究的目的和意义 PS/2接口是输入装置接口，而不是传输接口。所以PS/2口根本没有传输速率的概念，只有扫描速率。在Windo
12、ws环境下，PS/2鼠标的采样率默认为60次/秒，USB鼠标的采样率为120次/秒。较高的采样率理论上可以提高鼠标的移动精度。PS/2接口设备不支持热插拔，强行带电插拔有可能烧毁主板。PS/2可以与USB接口互转，即PS/2接口设备可以转成USB，USB接口设备也可以转成PS/2。早期，在PS/2键盘中，包含了一个嵌入式的微控制器(如InDl，8048系列)，以用来执行各项的工作并减少整个系统工作中的负担。微控制器所要作的工作就是监测所有的按键，以及当按键被按下或放开时，就回报给主机。在单片机的嵌入式应用中，有时需要输入较多的参数，来完成程序或数据参数的设定操作，在对信息安全要求较高的场所（比
13、如银行系统的一些智能设备），有时需要输入一些敏感的数字或字母资料，有十多个按键的位置及常规输入设备由于很容易被别人看到操作作者按按键的位置及顺序从而使得数据失密。PS/2接口的鼠标是被现代个人微机广泛采用的外部定点输入设备，它易于操作而且价格廉价。如果能够利用PS/2鼠标的标准接口特性，在单片机应用系统中设计一个PS/2接口作为系统的输入设备，不仅占用资源少，成本低而且操作简单，同时具有保密性好的优点。1.3 PS/2的现状与发展随着计算机工业的发展，作为计算机最常用输入设备的键盘也日新月异。1981年IBM推出了IBM PC/XT键盘及其接口标准。该标准定义了83键，采用5脚DIN连接器和简
14、单的串行协议。实际上，第一套键盘扫描码集并没有主机到键盘的命令。为此，1984年IBM推出了IBM AT键盘接口标准。该标准定义了84-101键，采用5脚DIN连接器和双向串行通讯协议，此协议依照第二套键盘扫描码集设有8个主机到键盘的命令。到了1987年，IBM又推出了PS/2键盘接口标准。该标准仍旧定义了84-101键，但是采用6脚mini-DIN连接器，该连接器在封装上更小巧，仍然用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫描码集，同时支持17个主机到键盘的命令。现在，市面上的键盘都和PS/2及AT键盘兼容，只是功能不同而已。一般，具有五脚连接器的键盘称之为AT键盘，而具有六脚mini-DIN连接器的键盘则称之为PS/2键盘。其实这两种连接器都只有四个脚有意义。它们分别是Clock(时钟脚)、DATA(数据脚)、+5V(电源脚)和Ground(电源地)。在PS/2键盘与PC机的物理连接上只要保证这四根线一一对应就可以了。PS/2键盘靠PC的PS/2端口提供+5V电源，另外两个脚Clock(时钟脚)和DATA(数据脚)都是集电极开路的，所以必须接大阻值的上拉电阻。它们平时保持高电平，有输出时才被拉到低电平，之后自动上浮到高电平。PS/2接口是一种PC兼容电脑系统上的接口，可以用来链接键盘及鼠标。PS/2的命名来自于1987年IBM所推出的个人电脑：PS/2系列。
