第11章鍵盤與鼠標接口

1、第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.1 鍵盤概述鍵盤概述11.2 鍵盤的工作原理鍵盤的工作原理11.3 PC擴展鍵盤接口擴展鍵盤接口11.4 鍵盤中斷與鍵盤鍵盤中斷與鍵盤I/O11.5 鼠標接口鼠標接口第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口本章學習目標本章學習目標l l 鍵盤的類型及其工作原理鍵盤的類型及其工作原理l l 鍵盤控制電路的組成及工作原理鍵盤控制電路的組成及工作原理l l 鍵盤接口電路的組成及工作原理鍵盤接口電路的組成及工作原理l l 鍵盤的中斷與鍵盤的中斷與I/OI/O接口及中斷服務接口及中斷服務l l 鼠標的

2、類型和工作原理鼠標的類型和工作原理l l 鼠標接口電路鼠標接口電路返回本章首頁返回本章首頁第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.1 鍵盤概述鍵盤概述11.1.1 鍵盤的布局鍵盤的布局11.1.2 鍵盤的分類鍵盤的分類返回本章首頁返回本章首頁第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.1.1 鍵盤的布局鍵盤的布局圖圖11.1 鍵盤的鍵區(qū)組成鍵盤的鍵區(qū)組成 主 鍵 區(qū) 功 能 鍵 區(qū)光 標 /數 字復 合 鍵 區(qū)光 標 控 制鍵 區(qū)返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.1.2 鍵盤的分類鍵盤的分類1按鍵的形式分類按鍵的形式分類 鍵盤按其按鍵的結構

3、形式來分一般有鍵盤按其按鍵的結構形式來分一般有機械式、電容式、電感式、磁感式、薄膜機械式、電容式、電感式、磁感式、薄膜式和橡膠墊式等。其中最常用的是機械式式和橡膠墊式等。其中最常用的是機械式和電容式鍵盤。其按鍵結構原理如圖和電容式鍵盤。其按鍵結構原理如圖5.2所所示。示。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.2 鍵盤按鍵結構示意圖鍵盤按鍵結構示意圖 VccVcc上拉電阻上拉電阻列（讀出信號）列（讀出信號）機械觸點 等效電容行掃描 行掃描 （a）機械式鍵盤 （b）電容式鍵盤按鈕結構 （c）電容式鍵盤第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口2按插口方式分類按插口方式分類 按

4、照鍵盤插口方式，鍵盤可分為串按照鍵盤插口方式，鍵盤可分為串口（口（AT）鍵盤（大口）、并口（即）鍵盤（大口）、并口（即PS/2）鍵盤（小口）兩類。其接口引腳）鍵盤（小口）兩類。其接口引腳及功能說明如圖及功能說明如圖5.3所示。所示。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.3 鍵盤插座示意圖及各引腳功能鍵盤插座示意圖及各引腳功能說明 1、KBD DATA51562、保留3、GND34344、+5V5、KDB CLK2126、保留 （a） （b）第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口3按鍵盤編碼方式分類按鍵盤編碼方式分類 l分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤

5、。l編碼鍵盤是鍵盤電路在某個鍵被按下后，編碼鍵盤是鍵盤電路在某個鍵被按下后，能提供該鍵所代表的信息代碼，并以并行能提供該鍵所代表的信息代碼，并以并行或串行信號輸給或串行信號輸給CPU。l非編碼鍵盤是一種便宜而廣泛用于微機系非編碼鍵盤是一種便宜而廣泛用于微機系統(tǒng)的輸入設備。這種鍵盤內部有一個掃描統(tǒng)的輸入設備。這種鍵盤內部有一個掃描電路，不斷地掃描鍵盤是否有鍵被按下。電路，不斷地掃描鍵盤是否有鍵被按下。此鍵所代表的鍵盤信息代碼，則由鍵盤接此鍵所代表的鍵盤信息代碼，則由鍵盤接口及鍵盤處理軟件根據鍵盤送來的位置信口及鍵盤處理軟件根據鍵盤送來的位置信息產生，然后再送給息產生，然后再送給CPU。返回本節(jié)返

6、回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.2 鍵盤的工作原理鍵盤的工作原理11.2.1 鍵盤電路的組成鍵盤電路的組成11.2.2 鍵盤的支持邏輯鍵盤的支持邏輯11.2.3 掃描碼掃描碼11.2.4 鍵盤工作原理鍵盤工作原理返回本章首頁返回本章首頁第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖11.4 鍵盤矩陣結構示意圖行掃描線列掃描線第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.2.1 鍵盤電路的組成鍵盤電路的組成1微處理器微處理器2譯碼器譯碼器3鍵盤矩陣鍵盤矩陣圖圖11.5為為AT鍵盤控制器電路框圖，其控鍵盤控制器電路框圖，其控制電路如圖制電路如圖11.6所示。所示。

7、第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.5 鍵盤電路組成示意圖鍵盤電路組成示意圖第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.6 鍵盤控制電路鍵盤控制電路 Vcc 8049 Vcc NumLock CapsLock ScrollLock 狀態(tài)指示燈 74LS154 A B C D Vcc -Vcc 07 KDB DATA 07 KDB CLK GND X1 DB0 X2 鍵盤微控制器 P10 DB7 P11 P20 P12 P23 P13 P24 P14 P25 T0 P26 INT P27 416 譯 碼 器 鍵盤陣列 13 行18 列 電阻排 晶體 振蕩 電路 返

8、回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.2.2 鍵盤的支持邏輯鍵盤的支持邏輯鍵盤的掃描主要包含四項任務：鍵盤的掃描主要包含四項任務： 1掃描鍵盤掃描鍵盤 2讀取鍵盤讀取鍵盤 3去除抖動去除抖動 4組成串行掃描碼組成串行掃描碼 （如圖11.7所示）第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.7 “h”鍵的鍵碼鍵的鍵碼23的串行數據的串行數據KBD CLK 波形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 KBD DATA 波形 S 0 0 0 0 0 P 1 1 1 ST 返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.2.3 掃描碼

9、掃描碼掃描碼的結構一般分成四類：掃描碼的結構一般分成四類：（1）ASCII字符的掃描碼即字符的掃描碼即ASCII碼碼+鍵碼。鍵碼。（2）擴充的）擴充的ASCII字符的掃描碼即字符的掃描碼即00+擴充擴充ASCII碼。碼。（3）袖珍鍵盤即）袖珍鍵盤即ASCII碼碼+鍵碼或鍵碼或ASCII碼碼+E0。（4）增加鍵即）增加鍵即E0+鍵碼，若與袖珍鍵重復的鍵碼，若與袖珍鍵重復的鍵則為鍵則為00+鍵碼。鍵碼。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口鍵的動作掃描碼信息也分為鍵的動作掃描碼信息也分為4種情況：種情況：（1）接通碼：）接通碼：0+掃描碼。掃描碼。（2）斷開碼：）斷開碼：XT鍵盤的情況為鍵

10、盤的情況為1+掃描碼。掃描碼。 AT鍵盤的情況為：鍵盤的情況為：F0+掃描碼。掃描碼。（3）組合鍵掃描碼：）組合鍵掃描碼：F0+鍵鍵Ctrl/Alt/Shift的掃描碼的掃描碼+正常鍵的接通碼。正常鍵的接通碼。 （4）重復動作碼：）重復動作碼：F0+接通碼接通碼+接通碼接通碼+（除了（除了Pause鍵）。鍵）。返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異步鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異步通信格式進行，其格式如下：通信格式進行，其格式如下：11.2.4 鍵盤工作原理鍵盤工作原理第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異步

11、通鍵盤掃描碼的發(fā)送完全按串行異步通信格式進行，其格式如下：信格式進行，其格式如下：第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.8 8048和鍵盤接口的連接和鍵盤接口的連接圖圖地線電源CLOCK OUT雙向時鐘REQ IN電容 五芯插頭13 電阻2DATA OUT45 雙向數據DATA INKEYDEP復位線P21 VccVddEAP10 VssINTX2 X1P22 DB68048DB0P11 T1RESET鍵 盤掃描返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.3 PC擴展鍵盤接口擴展鍵盤接口11.3.1 擴展鍵盤接口的功能擴展鍵盤接口的功能11.3.2 鍵

12、盤接口工作原理及其編程控制鍵盤接口工作原理及其編程控制返回本章首頁返回本章首頁第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.3.1 擴展鍵盤接口的功能18042芯片的引腳定義芯片的引腳定義（如圖11.9、表11.1所示）2鍵盤接口電路連接及接口信號鍵盤接口電路連接及接口信號（如圖11.10所示）l（1）主機系統(tǒng)的接口信號）主機系統(tǒng)的接口信號l（2）鍵盤的接口信號）鍵盤的接口信號第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.9 Intel 8042外形結構圖外形結構圖 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22

13、 21 Intel 8042 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口表11.1 Intel 8042各引腳功能表第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口表11.1 Intel 8042各引腳功能表續(xù)表第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.10 鍵盤控制器接口邏輯電路鍵盤控制器接口邏輯電路 +5V NC NC RAM SEL 跨接器開關 顯示器類型開關 雙向數據 鍵盤鎖定開關 NC A2 RC（系統(tǒng)復位） IOR A20 選通 IOW NC 8042CS NC R

14、ESET OPT BUF FULL（IRQ1） OC PCLK NC OC OC 1 鍵盤時鐘 PCLK OC 2 鍵盤數據 VCC P10 VDD SS P13 PROG P14 VSS P15 EA P16 D0 P17 D7 NC A0 8042 P20 RD P21 WR 鍵盤 P22 CS 控制器 P23 RESET P24 XTALT1 P25 XTALT0 P25 TEST0 P27 TEST1 第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口3鍵盤接口的功能鍵盤接口的功能（1）接收鍵盤輸出的鍵盤掃描碼）接收鍵盤輸出的鍵盤掃描碼（2）緩沖器滿產生鍵盤中斷）緩沖器滿產生鍵盤中斷（3）

15、提供鍵盤中斷程序讀取系統(tǒng)掃描碼）提供鍵盤中斷程序讀取系統(tǒng)掃描碼（4）對鍵盤數據進行正確性檢查）對鍵盤數據進行正確性檢查（5）向鍵盤傳送命令并等待接收鍵盤響應）向鍵盤傳送命令并等待接收鍵盤響應（6）通過鍵盤鎖定開關封鎖按鍵的掃描碼）通過鍵盤鎖定開關封鎖按鍵的掃描碼（7）接受一些硬件配置開關狀態(tài)）接受一些硬件配置開關狀態(tài)（8）控制系統(tǒng)復位動作）控制系統(tǒng)復位動作（9）選通地址線）選通地址線A20返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.3.2 鍵盤接口工作原理及其鍵盤接口工作原理及其編程控制編程控制（8042作為鍵盤接口控制器，其內部功能如作為鍵盤接口控制器，其內部功能如圖

16、圖11.11所示）。所示）。 1端口寄存器及其作用端口寄存器及其作用各個端口寄存器的作用如下：各個端口寄存器的作用如下：狀態(tài)寄存器：是一個狀態(tài)寄存器：是一個8位寄存器，它包含有位寄存器，它包含有鍵盤控制器和接口方面的信息，它在任何時鍵盤控制器和接口方面的信息，它在任何時候均可被候均可被CPU讀取。讀取。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口輸出緩沖器：其輸出緩沖器：其I/O端口地址為端口地址為060H，是一個是一個8位的只讀寄存器。鍵盤控制器通位的只讀寄存器。鍵盤控制器通過輸出緩沖器向系統(tǒng)傳送由鍵盤送來的過輸出緩沖器向系統(tǒng)傳送由鍵盤送來的掃描碼和命令響應。輸入緩沖器：其掃描碼和命令響應

17、。輸入緩沖器：其I/O端口地址為端口地址為060H或或064H，輸入緩沖器也，輸入緩沖器也是一個是一個8位的只讀寄存器，當位的只讀寄存器，當CPU對地址對地址060H進行寫入時設置一個標志，表示寫進行寫入時設置一個標志，表示寫入一個數據；對地址入一個數據；對地址064H寫入時設置一寫入時設置一個標志，表示寫入一個命令。個標志，表示寫入一個命令。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.11 鍵盤接口功能框圖鍵盤接口功能框圖A0T1RDT0WRP27鍵盤數據（雙向）P26鍵盤時鐘（雙向）CSP25輸入緩沖器空（未用）P24輸出緩沖器滿（IRQ）系系P21A20 選通統(tǒng)統(tǒng)P20系統(tǒng)復

18、位總總線線數據P14 微機系統(tǒng)板 RAM總線P15 跨接器安裝P16 顯示器類型P17 鍵盤鎖定 8 位 CPU地址、讀寫控制邏輯部件測試輸入端口輸入緩沖寄存器06H狀態(tài)寄存器 064H輸出緩沖寄存器060HROMRAM輸出端口第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口表表11.2 8042寄存器端口分配及讀寫控制表寄存器端口分配及讀寫控制表第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口表表11.3 鍵盤控制器命令鍵盤控制器命令2鍵盤控制命令鍵盤控制命令第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口表表11.4 鍵盤命令列表鍵盤命令列表返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與

19、鼠標接口11.4 鍵盤中斷與鍵盤鍵盤中斷與鍵盤I/O11.4.1 BIOS鍵盤緩沖區(qū)鍵盤緩沖區(qū)11.4.2 鍵盤的接口功能鍵盤的接口功能11.4.3 INT 09H鍵盤中斷鍵盤中斷11.4.4 INT 16H鍵盤服務功能鍵盤服務功能返回本章首頁返回本章首頁第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.4.1 BIOS鍵盤緩沖區(qū)1鍵盤緩沖區(qū)的作用鍵盤緩沖區(qū)的作用BIOS在內存低端的在內存低端的BIOS數據存儲區(qū)開設一個鍵盤數據存儲區(qū)開設一個鍵盤緩沖區(qū)，其作用如下：緩沖區(qū)，其作用如下： （1）可以滿足鍵盤實時輸入要求。）可以滿足鍵盤實時輸入要求。 （2）適應隨機訪問的應用要求。）適應隨機訪問

20、的應用要求。 （3）能容納快速鍵盤輸入要求。）能容納快速鍵盤輸入要求。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口2鍵盤緩沖區(qū)的結構及操作鍵盤緩沖區(qū)的結構及操作 （1）隊列初始化）隊列初始化（2）元素進隊列）元素進隊列（3）元素出隊列（如圖）元素出隊列（如圖11.12所所示）示）第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.12 鍵盤緩沖區(qū)的媒介作用示意圖鍵盤緩沖區(qū)的媒介作用示意圖隊列始 隊列頭 隊列尾 隊列末 鍵盤緩沖區(qū) 由 INT 16 獲取元素 由 INT 09H 進入元素 返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.4.2 鍵盤的接口功能鍵盤的接口功

21、能l（1）對某些鍵或鍵的組合定義為單字）對某些鍵或鍵的組合定義為單字節(jié)的節(jié)的ASCII碼。碼。l（2）對某些鍵或鍵的組合定義為雙字）對某些鍵或鍵的組合定義為雙字節(jié)的擴展碼。節(jié)的擴展碼。l（3）對某些鍵僅設置變量，反映其被）對某些鍵僅設置變量，反映其被按下或釋放的狀態(tài)。按下或釋放的狀態(tài)。l（4）對某些鍵或鍵的組合產生特殊操）對某些鍵或鍵的組合產生特殊操作。作。返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.4.3 INT 09H鍵盤中斷鍵盤中斷l(xiāng)表表5.5列出了緩沖區(qū)的鍵盤狀態(tài)單元內容。列出了緩沖區(qū)的鍵盤狀態(tài)單元內容。lINT 09H的中斷服務功能：當掃描碼進入的中斷服務功能

22、：當掃描碼進入INT 09H，中斷服務程序首先對其進行識別，中斷服務程序首先對其進行識別分類。分別為中斷動作、狀態(tài)標志及數據信分類。分別為中斷動作、狀態(tài)標志及數據信息三類。如圖息三類。如圖5.13所示。所示。INT 09H的入口是的入口是硬件信號硬件信號IRQ1和和DB0DB7。 第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖11.13 鍵盤信號的傳遞轉換示意圖 Ctrl+Alt+Del Print+Screen 中斷請求 Pause/Break 串行掃描碼 并行 掃描碼 鍵盤 接口 8042 鍵盤 8049 INT 09H 鍵盤緩沖區(qū) 鍵盤狀態(tài)單元 第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠

23、標接口表表11.5 鍵盤狀態(tài)單元鍵盤狀態(tài)單元返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口表表11.6 鍵盤的基本和擴展服務功能鍵盤的基本和擴展服務功能11.4.4 INT 16H鍵盤服務功能鍵盤服務功能第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口返回本節(jié)返回本節(jié)第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.5 鼠標接口鼠標接口11.5.1 鼠標器工作原理及分類鼠標器工作原理及分類11.5.2 鼠標的結構原理鼠標的結構原理11.5.3 鼠標與計算機的接口鼠標與計算機的接口返回本章首頁返回本章首頁第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口11.5.1 鼠標器工作原理及

24、分類鼠標器工作原理及分類鼠標器是由位置傳感器、專用處理芯片和采樣機構鼠標器是由位置傳感器、專用處理芯片和采樣機構組成（如圖組成（如圖11.14、11.15所示）。所示）。鼠標器的工作原理：當鼠標器相對桌面移動時，采鼠標器的工作原理：當鼠標器相對桌面移動時，采樣機構按樣機構按X，Y相垂直的方向把位置和距離信息送相垂直的方向把位置和距離信息送往傳感器，由傳感器將它們轉換成脈沖信號，輸入往傳感器，由傳感器將它們轉換成脈沖信號，輸入給專用的微處理器，然后由微處理器按照異步串行給專用的微處理器，然后由微處理器按照異步串行口（或并行口）通訊協議，將動作位移以相應的數口（或并行口）通訊協議，將動作位移以相應

25、的數據格式傳送到計算機主機。據格式傳送到計算機主機。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口鼠標器的分類：鼠標器的分類：按采樣機構：分光機式、光電式、機械式按采樣機構：分光機式、光電式、機械式按其用途：分為臺式和便攜式兩種。按其用途：分為臺式和便攜式兩種。按照按鍵的數量：二鍵式、三鍵式和多鍵按照按鍵的數量：二鍵式、三鍵式和多鍵式多功能鼠標器。式多功能鼠標器。按其使用功能：分為按其使用功能：分為2D式和式和3D式兩種。式兩種。按其接口插頭的類型：分為按其接口插頭的類型：分為“D”型型9針串針串口鼠標及圓形并口（口鼠標及圓形并口（PS/2）鼠標。）鼠標。第第1111章章 鍵盤與鼠標接口鍵盤與鼠標接口圖圖11.14 鼠標器