《计算机接口与通信第八章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机接口与通信第八章（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 人机接口技术,81 键盘接口控制,键盘由一组按规则排列的按键开关组成，每个按键开关的动作，由键盘控制电路转换成相应的代码（比如键盘位置码），通过键盘接口电路传送给计算机系统，由计算机系统按用户意图作相应的处理。,键盘的种类很多。按键盘的构造原理，可以分为机械式键盘、电容式键盘、薄膜式键盘和电阻式键盘。,按照键盘插口方式，键盘可分为AT键盘（大口）、PS/2键盘（小口）两类。 按键盘按键位置码的识别方式，可以分为两大类：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。 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
2、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。,811 键盘工作的基本原理,8.1.1.1 按键的结构特点 键盘上的按键，其实是仅仅供检测的电路开关，只提供电路逻辑上的通与断。,按键的识别要处理好去抖动和重键两个问题。,机械式按键在按下和释放时，通常伴随着一定时间的触点机械抖动，然后其触点才能稳定下来。 在触点抖动期间，或着由于外界的干扰在电路中产生毛刺期间，检测按键的通与断状态，可能就会导致判别出错。即一次按下或释放被错误的检测为用户多次的键盘操作，或者，干扰毛刺也被检测为用户有效的键盘操作。 计算机中必须做键盘去抖动处理。,目前
3、去抖动的方法有两种：一是用硬件电路来实现，即使用RC滤波电路滤除抖动的波形。另外一种办法就是用软件延时的方法来解决。 软件延时的方法就是通过延时来等候信号稳定，在信号稳定以后再去识别键码。 其过程是在检查到有键按下以后延时一段时间）（1015ms），再检查一次看是否有按键按下。若这一次检查不到，则说明前一次的检查结果是干扰或者抖动，若这一次检查到有按键按下，则说明信号已经稳定，然后判断闭合按键的键码。当闭合按键的键码确定以后，再去检测按键是否被释放，待按键释放以后再进行键盘处理，这样就可以消除释放抖动的干扰。,重键是指两个或两个以上的按键同时按下闭合，或者一个按键按下后还未弹开，另外一个按键已
4、按下。 对重键处理的常用方法有两种： 一是最终检测法：连续不断的对键盘进行扫描，当有多个闭合键时不予识别，仅以最后检查到的一个闭合键为确认键。 二是初检法，它是确认一个闭合键后处于保持状态，只有当该键被释放以后再去处理，并开始识别其他键。,8.1.1.2 键码识别,编码式键盘是通过数字电路直接产生对应于按键的ASCII码，目前很少使用。 非编码式键盘将按键排列成矩阵的形式，由硬件或软件随时对矩阵扫描，一旦某一键被按下，该键的行列信息即被转换为位置码并送入主机，再由键盘驱动程序查表，从而得到按键的ASCII码，最后送入内存中的键盘缓冲区供主机分析执行。 非编码式键盘由于其结构简单、按键重定义方便
5、而成为目前最常采用的键盘类型。计算机中使用的主要是非编码键盘。,常用的计算机键盘结构为矩阵键盘，它所需要的接口线数目是行数加列数，而所能够管理的键盘数目则是行数列数。,设8255的片选信号为200H203H。 键盘控制程序如下： 初始化部分： MOV AL，82H ；8255控制字：方式0，PA输出，PB输入 MOV DX，203H OUT DX，AL ；写该控制字 扫描键码部分：,MOV AL，0H MOV DX，200H OUT DX，AL ；设各行线为0 INC DX LOP1： IN AL，DX ；读列数据 AND AL，0FH ；屏蔽无关位 CMP AL，0FH ；查各列有无为0 J
6、Z LOP1 ；无按，继续等待按键（或转出） CALL DELAY ；有按，延时1020毫秒，消除抖动 IN AL，DX ；读列数据 AND AL，0FH ；屏蔽无关位 CMP AL，0FH ；查各列有无为0 JZ LOP1 ；无按，继续等待按键（或转出） MOV BX，0404H ；有，行数送BL，列数送BH MOV CL，0FFH ；设起始键号（CL= -1） MOV AL，11111110B ；起始扫描码，0行=0,LOP2：MOV DX，200H ；扫描一行 OUT DX，AL RCL AL，1 ；准备下一行数据 MOV AH，AL ；保存到AH INC DX ；设PB口地址 IN A
7、L，DX ；读列数据 AND AL，0FH ；屏蔽无关位 CMP AL，0FH ；查本扫描行有无列为0 JNZ LOP3 ；有，出LOP3查本行键号 ADD CL，4 ；无，键号+4，准备查下一行 MOV AL，AH ；重取下一行扫描码 DEC BL ；行数1 JMP LOP2 ；返回，扫描下一行,LOP3： INC CL ；键号1(预置时比实际小1) RCR AL，1 ；循环右移一位 JC LOP3 ；最低位=1，返回再找 LOP4： ;等待按键松开 IN AL，DX ；读列数据 AND AL，0FH ；屏蔽无关位 CMP AL，0FH ；查各列有无为0 JNZ LOP4 ；按，继续等待按键
8、松开 MOV AL，CL ；键号送AL CMP AL，0 ；查是否0号键 JZ KEY0；是，转0号键处理 CMP AL，1 ；查是否1号键 JZ KEY0；是，转1号键处理 ,812 PC键盘接口,PC系列键盘是用于各种微型计算机的键盘，从最初的83键基本键盘到现在的常用的带有Windows菜单控制键的104键的键盘。 当前，使用较多的是电容式键盘。 在实际的系统设计中，为了更有效的利用CPU的运行时间，减少CPU对键盘管理所用的时间，在通用的微机系统中常用专用硬件电路来完成键盘扫描、去抖动、键码查询的工作，CPU只是在有键按下时直接处理由编码键盘送来的键码值。,PC机键盘是一个典型的非编码
9、键盘，由专用的智能电路（8048单片机）做键盘控制器完成键盘扫描，键码的识别，最后送出键盘扫描码。PC机则用一个8042或者8742键盘控制器接受和发送有关键盘信息。,键盘上的8048单片机通过5芯插座与主机板上的键盘接口联结。,PC机的键盘接口电路的8042通过TEST0 (CLK)和TEST1(DATA)端口接受来自键盘的时钟和串行的键盘数据，检查键盘数据的奇偶性，并把它变换成扫描码，以便作为它的输出缓冲器中的一个数据字节，向系统传送。 当把这个数据字节送到键盘控制器的输出缓冲器中时，键盘控制器8042使其输出口P24变高，向主机送出中断请求信号IRQ1，请求主机系统进行读取，,这时，DA
10、TA（P27）=0，告诉键盘，目前不允许它继续送出扫描码。 等到中断服务程序将此扫描码读入后，8742的P24=0、P27=1，允许键盘再送入扫描码。 键盘送出的数据由键盘提供的时钟（CLK）进行同步。键盘也可以接受数据，通过8042的输出口P26和P27，将CLK和DATA信号送到键盘。,PC机键盘接口电路安装在主机系统板上，通过5芯接口电缆与键盘连接。,在PC机的ROM BIOS中，对键盘初始化和键盘中断的程序（PC机内8255地址是60H63H，见书P81图2-14）为： MOV AL，99H OUT 63H，AL MOV AL，0C8H OUT 61H，AL MOV AL，48H OU
11、T 61H，AL,PC机采用硬中断IRQ1（INT 09H）来实现键盘扫描码的读取、ASCII码转换以及组合键等的识别。 在IRQ1键盘中断服务程序中，对扫描码进行读取和对键盘接口进行控制的程序为： KEY_IN: IN AL，60H ；读入键盘数据端口 TEST AL，80H；按键是否松开 JNZ KEY_IN ；未松开，返回等待（防止重键） PUSH AX IN AL，61H；读键盘状态端口（8255PB口）,MOV AH，AL OR AL，80H；置PB7=1 OUT 61H，AL；清除中断触发器 XCHG AH，AL ；恢复PB读入数据 OUT 61H，AL；恢复PB7=0，PB6=1
12、，允许接收下一个键 POP AX ；恢复读入的键盘扫描码 MOV AH，AL ；键盘扫描码送AH XLATB： ；查表，将扫描码转换为ASCII码,82 鼠标接口,821概述 由于图形用户界面的发展，鼠标已经成为微机的标准硬件输入设备。 功能是将用户在使用鼠标作平面运动过程中产生的x方向和y方向的位移量，通过鼠标接口传送给计算机，在计算机中再转换成显示屏幕上的坐标数据。 按结构分，常用的鼠标有机械式鼠标和光电式鼠标两种。机械式鼠标结构简单，价格便宜，而光电式鼠标精度高、可靠性高。,按接口分，常用的鼠标有串行通信接口鼠标和USB接口鼠标。 图8-7为鼠标的基本结构框图,串行通信鼠标一般采用RS-
13、232标准接口进行通信。这种鼠标不需要专门的电源线，由标准的RS-232串行通信接口电路里中的RTS提供驱动，SGND作为地线，使用TxD作为数据发送线，DTR作为联络信号线，进行鼠标器的控制。 在串行通信鼠标的接口板上有微处理器，其作用是判断鼠标是否启动，在鼠标工作时，控制输出在x、y方向的串行位移数据。 大多数鼠标采用7位数据位、1位停止位、无奇偶校验方式，以1200/2400bps的速率发送数据。,各种鼠标的数据格式都有差别，Microsoft公司制定的两键鼠标数据的标准格式如表8-1示。其中LB、RB分别表示鼠标的左键和右键按下。X7X0、Y7Y0表示相对于上次的位移量。鼠标位移量的基
14、本单位为米基（Mickeys），1米基=0.0005英寸，而三个字节的每个字节的D6位表示字节间的时序关系。,鼠标的精度与图形显示器有关，其坐标的纵横向取值范围与显示器的最大分辨率一致。如表8-1所示。,8.2.2 鼠标驱动 鼠标驱动程序 在计算机中，鼠标已经是标准输入设备，所以在系统中都配有鼠标的标准驱动程序。并在系统建立时加载。 一旦系统中加载了鼠标驱动程序，则用户每当移动一下鼠标或按动一下鼠标按钮，就会产生一次INT 33H中断。鼠标驱动程序处理这次中断，设置相应的内部变量，然后返回。,在DOS下的鼠标驱动程序若是MOUSE .SYS，则必须设置在CONFIG.SYS文件中，加如下1行：
15、 DEVICE=MOUSE.SYS 若鼠标驱动程序是 MOUSE.COM。则必须设置在AUTOEXEC.BAT文件中。加如下1行： MOUSE 若是在Windows环境下，则鼠标驱动程序为MOUSE.DRV，由于在图形界面下，鼠标是必要的输入设备，所以系统自动加载，无须用户设置。,8.2.2.2 鼠标的编程应用,Microsoft为鼠标提供了一个软件中断指令int 33H，只要在系统中加载了鼠标驱动程序，在应用程序中就可以对它直接调用，对鼠标进行操作。 int 33H有多种子功能，可通过在AX中设置功能号来选择。常用int 33H功能调用如表8-3,83 LED显示器接口,LED七段发光二极管
16、显示器是工业控制设备面板信息显示的主要器件，它分共阴极连接和共阳极连接两种。,数码管以7个发光二极管组成一个“8”字的各段，另有一个发光二极管用于小数点的显示。 对共阴极连接的数码管，每段笔划的二极管在1电平时亮，0电平不亮；共阳极连接时则刚好相反。 用于微机接口时，应根据数码管笔划与数据线的连接进行适当的编码，通过输出适当的编码，使数码管的某些笔划的亮与不亮，构成显示所需的数字和字符。,图8-9为常见的两种7段数码管的应用连接接口电路。,其对应编码如表8-5所示。,图8-10是利用8255A控制的，对S1S3组合开关的状态，用LED共阴极数码管进行显示的接口电路图。 开关S1S3拨定为某一状态时，其对应的二进制数值由LED数
