第八章常用交互设备及接口 § 8.1 键盘及其接口 § 8.2 显示器及其接口外围设备的分类外围设备其他设备通讯设备外存设备输出设备输入设备集线器、路由器等调制解调器终端光盘存储器硬盘存储器软盘存储器绘图仪打印机显示器声音、图形、图像识别器OCR（光学字符识别）器扫描仪数字化仪触摸屏条形码、磁卡、 IC卡阅读器光笔鼠标器键盘§ 8.1 键盘及其接口• § 8.1.1 键盘概述按工作原理分 编码键盘 非编码键盘 线性键盘 矩阵键盘编码键盘内部能自动检测被按下的键 ,并提供与被按键功能相对应的键码 ,以并行或串行的方式送给 CPU非编码键盘功能简单 ,仅能提供键盘的行列矩阵 ,而按键的识别和键值的确定等都由软件完成 .• 1．线性键盘– 每个键对应 I/O端口的一位，没有按键闭合时，各位均处于高电位；当某键被按下时，对应位与地接通，则为低电位，而其他仍为高电位– 线性键盘软、硬件简单，但只适用于按键不多的情况b2b1b0I/O接口• 2．矩阵键盘– 当较多的按键需要识别时，常将按键设计成 阵列形式– 把若干个按键排列成矩阵形式，每一行和每 一列都各占用 I/O端口的一位。
– 一个键盘阵列可以有 N行和 M列，共有 N＊ M个按键，称为 N*M键盘阵列，或 N＊ M键盘矩阵– 矩阵键盘按键的识别方法：• 行扫描法• 行反转法矩阵键盘结构8位并行输入端口8位并行输出端口+5V10kΩ10kΩ10kΩ10kΩ第0行第1行第2行……第7行第0列第1列第2列第3列……第7列 去抖动每个按键在按下和松开时，都会经历短时间的抖动才达到稳定抖动时间通常为 5 ⎯20ms，识别时应避开它软件延时法：识别到键按下 /释放时 ,延迟一段时间再检验硬件消抖法：在键开关和微机接口间加消抖动电路适合键数目较少采用 防串键 被按键的识别和键码的产生双键锁定 N键连锁 N键串行循环行扫描法和行反转法§ 8.1.2非编码键盘的接口功能矩阵键盘硬件连接(b)行反转法原理图(a)行扫描法原理图a1a0a2a3b1b2b0I/O接口a3a2a1a0b2b1b0I/O接口行扫描法• 第一步：判断是否有键按下– 输出端口的各位都为低电平，即各列都为 0– 读取输入端口数据，如果输入不等于 FFH，则有键被按下MOV AL， 00H；MOV DX， OUTPORTOUT DX， ALMOV DX， INPORTIN AL， DXCMP AL， 0FFH• 第二步：确定按键号确定按键的列数：输出扫描值，使某一行为低电平，其它行为高电平；读取列值，看是否有列线处于低电平 ,如有 ,则行列对应为 0的键即为所按键 ,否则使下一行为 0,直到找到所按键为止(b) 行反转法的键盘扫描流程图(a) 行扫描法的键盘扫描流程图YYNNNY输出行码为全"0"读取列码是全"1"吗？读取行码转相应功能计算键值计算键值转相应功能行码循环左移是最后一行吗？是全1吗？读取列码输出行码定义端口a为输出端口b为输入定义端口a为输出端口b为输入设置行码最低位为0定义端口a为输出端口b为输入LP1: XOR AL,AL MOV DX,PORTAOUT DX,ALMOV DX,PORTBIN AL,DXCMP AL,0FFHJZ LP1CALL DELAYLP2: MOV BH,0FEH MOV CX,8LP3: MOV AL,BHMOV DX,PORTAOUT DX,ALROL BH,1MOV DX,PORTBIN AL ,DXCMP AL,0FFHJNZ LP4LOOP LP3JMP DONELP4: ROR BH,1MOV BL,AL…….行反转法首先使所有行线全输出 “0”，然后读取列线状态，并判断。
若列线全为 “1”，则无键按下；若列线不全为 “1”，则将刚读回的列线状态从列线输出，并读取行线状态，那么，说明为 “0”的列线与为 “0”的行线相交处的键被按下最后， CPU根据行列编码所构成的键值转相应功能程序执行b) 行反转法的键盘扫描流程图(a) 行扫描法的键盘扫描流程图YYNNNY输出行码为全"0"读取列码是全"1"吗？读取行码转相应功能计算键值计算键值转相应功能行码循环左移是最后一行吗？是全1吗？读取列码输出行码定义端口a为输出端口b为输入定义端口a为输出端口b为输入设置行码最低位为0定义端口a为输出端口b为输入定义端口 b为输出端口 a为输入定义端口 a为输出端口 b为输入LP: XOR AL,AL MOV DX,PORTAOUT DX,ALMOV DX,PORTBIN AL,DXCMP AL,0FFHJZ LPCALL DELAY定义端口 b为输出端口 a为输入MOV DX,PORTBOUT DX,ALMOV DX,PORTAIN AL ,DX…….• 最早的键盘接口是用 8255实现的，而鼠标则通过 RS-232串口实现• 目前微机系统的键盘 /鼠标是 PS/2接口。
• 微机键盘单片机– 自动地识别键的按下与释放，自动生成相应的扫描码– 并以串行方式发送扫描码到主机– 主机根据扫描码转换为反映键功能的 ASCII码§ 8.1.3 PC系列机键盘及接口键盘 /鼠标接口引脚定义通过数据线 DATA和时钟线 CLK两根线，就可以实现主机和 PS/2设备之间的通信PC系列键盘不是由硬件电路输出按键所对应的 ASCII码值，而是由扫描程序识别按键的位置，因此，属于编码键盘1.PC系列键盘工作原理PC系列键盘主要由 8048单片机、译码器和 16行× 8列的键开关阵列三部分组成8048是有 40个引脚的 8位 CPU，内部有1024× 8位的 ROM、 64× 8位的 RAM、 8位定时器 /计数器等 8048单片机承担了键盘扫描、消抖并生成扫描码、对扫描码进行并串转换，并将串行的键扫描码和时钟到主机等任务PC键盘硬件逻辑图PPPT18048PDBDBPXXEAINTVSSVDDVCC双向数据(DATA)双向时钟(CLOCK)选通4/16译码器3/8译码器析测器16×8键盘阵列• 2. PC系列键盘接口PC键盘接口是安装在主板上，通过 5芯插头座与键盘相连的。
它采用单片机 8042作为智能接口， 8042是有 40个引脚的 8位微处理器，内部有 2KB的 ROM、128B的 RAM、两个 8位 I/O端口、一个 8位定时器 /计数器和时钟发生器键盘接口的功能有三个：接收键盘输出的键扫描码；输出缓冲器满时，产生键盘中断；接收并执行系统命令键盘数据键缓冲区8259INTRCPUVCCVDDVSSEARESETXTALTTESTTESTSYNC8042键扫描码输出缓冲器满XTALTPPNCREM SEL跨接器开关显示器类型开关键盘锁定开关系统复位选通NCRCA20NCNCASCII码IRQNCRAMPROAA键盘时钟13425RESETPCLKPCLKPPPPPPPPPPPA片选SSDRWRCSIOWIORPC键盘接口硬件逻辑图§ 8.2 显示器及其接口§ 8.2.1 显示器概述按显示原理可分为两类一类是主动显示器件，如CRT显示器、发光二极管等，它们是在外加电信号作用下，依靠器件本身产生的光辐射进行显示的，因此也叫光发射器件另一类叫做被动显示器件，如液晶显示器，这类器件本身不发光，工作时需另设光源，在外加电信号的作用下，依靠材料本身的光学特性变化，使照射在它上面的光受到调制，因此这类器件又叫光调制器件。
§ 8.2.2 LED显示器及其接口七段 LED显示器是由发光二极管按照一定的规则排列而成的 .abcdefgabcdfga b c d e f g1 1 1 1 1 1 00 1 1 0 0 0 01 1 0 1 1 0 1e……8421 BCD码 -七段显示码表显示 字符 共阴极 字型码 共阳极 字型码 显示 字符 共阴极 字型码 共阳极 字型码 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H F 31H CEH 7 07H F8H Y 6EH 91H 8 7FH 80H H 76H 89H 9 6FH 90H L 38H C7H A 77H 88H “灭 ” 00H FFH b 7CH 83H … … … 二-十进制编码显示译码器显示器件在数字系统中，常常需要将运算结果用人们习惯的十进制显示出来，这就要用到显示译码器。
LED数码管在微机系统中的应用(c) 微机系统中有多位LED时的原理图(b) LED在微机系统中的连接(a) LED在一般数字系统中的连接二进制数 LED驱动器LEDBCD码 译码器 驱动器地址线锁存/驱动器数据线总线译码电路CPULED在系统中的连接静态显示• 段（发光二极管）恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止• 各个数码管的输入控制端相互独立，并与接口电路的输出端口相连• 占用 I/O端口资源多：数码管的个数为 M时，需要的接口口线数目为 8× M所以显示位数较多时，需要采用动态显示方式动态显示系统中有多位 LED，则每次只能使一位 LED显示信息，每位 LED上有一选通端（公共端）要想使哪位显示，就应给其公共端提供有效电平（共阳极为 “1”，公阴极为 “0”），而其它位的公共端提供无效电平这样构成的二进制编码称为位码或位选码动态显示：在多位 LED显示中，即要使每一位的显示信息有一个持续时间，可用循环延时程序实现，又要保证一遍一遍地进行循环显示时不出现闪烁，在软、硬件设计时就要考虑 LED的位数不能太多，显示的延时要适中• 所有数码管共享输入控制端• 需要的口线数＝ 8+数码管的个数 M• 工作原理：动态地轮流点亮各个 LED– 位选码：选择被点亮的 LED– 段选码：显示什么字符– 通常通过查找表的方式实现动态显示例子DISDAT1714181802TABLE3FH06H76H38H73H71H“H”“E”79H“L”“0”5BH“2”02171418DIMOV DI， OFFSET DISDATMOV AL,[DI]; AL=17LEA BX,TABLEBXXLAT ; AL=76H “H”并行输出端口(带锁存功能)并行输出端口（带锁存功能）D0~D7D7D6D5D4D3D2D1D0D5D4D3D2D1D0位0位1位2位3位4位5D0~D7段选位选图6.30 6个数码管的显示接口电路OUT SEGPORT,AL ; AL=76H “H”MOV AL,0DFH ; CL=1101,111176HOUT BITPORT,AL ; AL=CL=1101,11110 1 1 1 1 1INC DIMOV AL,[DI] ; AL=79HH79H1 0 1 1 1 1EOUT SEGPORT,AL ; AL=79H “E”ROR CL ; CL=1110,1111OUT BITPORT,AL ; AL=CL=1110,1111§ 8.2.3 CRT显示器原理及接口技术1. 概述– CRT（ Cathode Ray Tube阴极射线管）显示器是用来显示字符、图形和图像的，称为计算机系统的标准输出设备。
– CRT显示器由显示适配器（显示卡）和显示器（监视器）两部分组成，显示卡通常插在 PC机的总线插槽。