第9章人機(jī)交互接口

1、第9章 人機(jī)交互接口 桂小林西安交通大學(xué)計(jì)算機(jī)系版權(quán)所有1人機(jī)交互接口技術(shù)涉及認(rèn)識(shí)心理學(xué)、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W科、計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖形學(xué)、語言學(xué)、美學(xué)、行為科學(xué)等諸多學(xué)科人機(jī)交互接口是一門綜合技術(shù)。人機(jī)接口研究的主要方向集中在接口的智能化和接口的圖形化微機(jī)系統(tǒng)的基本人機(jī)交互接口主要有鍵盤、鼠標(biāo)接口，打印機(jī)與掃描儀等；顯示器與顯示卡接口。2桂小林，微機(jī)原理與接口9.1 PS/2鍵盤接口1981年IBM推出了IBMPC/XT鍵盤及其接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了83鍵，采用5腳DIN連接器和簡單的串行協(xié)議。1984年IBM推出了IBMAT鍵盤接口標(biāo)準(zhǔn)（簡稱AT鍵盤）。該標(biāo)準(zhǔn)定義了84101鍵，采用5腳DIN連接器和雙向

2、串行通訊協(xié)議1987年，IBM又推出了PS/2鍵盤接口標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)仍舊定義了84101鍵，但是采用6腳mini-DIN連接器；用雙向串行通訊協(xié)議并且提供有可選擇的第三套鍵盤掃描碼集，同時(shí)支持17個(gè)主機(jī)到鍵盤的命令。現(xiàn)在，大部分計(jì)算機(jī)還保留了PS/2鍵盤接口，但有被USB鍵盤接口代替的趨勢(shì)。 3桂小林，微機(jī)原理與接口PC機(jī)與鍵盤的接口邏輯圖 4桂小林，微機(jī)原理與接口圖9-1給出了PC機(jī)與鍵盤的接口邏輯圖。其中鍵盤由單片機(jī)8048控制鍵盤的掃描和與PC計(jì)算機(jī)的通訊。PC計(jì)算機(jī)部分由8042芯片控制。5桂小林，微機(jī)原理與接口9.1.2 PS/2的物理連接器6桂小林，微機(jī)原理與接口9.1.3 PS/2

3、通訊協(xié)議PS/2 通訊協(xié)議是一種雙向同步串行通訊協(xié)議。通訊的兩端通過Clock(時(shí)鐘腳)同步，并通過DATA(數(shù)據(jù)腳)交換數(shù)據(jù)。任何一方如果想抑制另外一方通訊時(shí)，只需要把Clock(時(shí)鐘腳)拉到低電平。如果是PC機(jī)和PS/2鍵盤間的通訊，則PC機(jī)必須做主機(jī)，也就是說，PC機(jī)可以抑制PS/2鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)，而 PS/2鍵盤則不會(huì)抑制PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。一般兩設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)的最大時(shí)鐘頻率是33kHz，大多數(shù)PS/2設(shè)備工作在1020kHz。推薦值在 15kHz左右，也就是說，Clock(時(shí)鐘腳)高、低電平的持續(xù)時(shí)間都為40s。每一數(shù)據(jù)幀包含1112個(gè)位，具體含義如表1所列。 7桂小林，微機(jī)原理與接口表9

4、.1 PS/2數(shù)據(jù)幀格式1個(gè)起始位總是邏輯08個(gè)數(shù)據(jù)位（LSB）低位在前，高位在后1個(gè)奇偶校驗(yàn)位奇校驗(yàn)1個(gè)停止位總是邏輯11個(gè)應(yīng)答位僅用在主機(jī)對(duì)PS/2設(shè)備的通訊中使用1、PS/2設(shè)備到主機(jī)的通訊主機(jī)在時(shí)鐘下降沿讀人數(shù)據(jù)線狀態(tài) 8桂小林，微機(jī)原理與接口2、主機(jī)到PS/2設(shè)備的通訊 從設(shè)備在時(shí)鐘上升沿讀人數(shù)據(jù)線狀態(tài)。9桂小林，微機(jī)原理與接口9.1.4 PS/2鍵盤的編碼與命令集1、PS/2鍵盤的編碼目前，PC機(jī)使用的PS/2鍵盤都默認(rèn)采用第2套掃描碼集。掃描碼有兩種不同的類型：“通碼(make code)”和“斷碼(break code)”。當(dāng)一個(gè)鍵被按下或持續(xù)按住時(shí)，鍵盤會(huì)將該鍵的通碼發(fā)送給主

5、機(jī)。而當(dāng)一個(gè)鍵被釋放時(shí)，鍵盤會(huì)將該鍵的斷碼發(fā)送給主機(jī)。雖然多數(shù)第二套通碼都只有一個(gè)字節(jié)寬，但也有少數(shù)擴(kuò)展按鍵的通碼是兩字節(jié)或四字節(jié)寬。這類的通碼第一個(gè)字節(jié)總是為0 xE0。第二套斷碼有兩字節(jié)長，它們的第一個(gè)字節(jié)是0 xF0，第二個(gè)字節(jié)是這個(gè)鍵的通碼。擴(kuò)展按鍵的斷碼通常有三個(gè)字節(jié)，它們前兩個(gè)字節(jié)是0 xE0、0 xF0 ，最后一個(gè)字節(jié)是這個(gè)按鍵通碼的最后一個(gè)字節(jié)。10桂小林，微機(jī)原理與接口根據(jù)鍵盤按鍵掃描碼的不同，可將按鍵分為3類：第1類按鍵：通碼為一個(gè)字節(jié)0 xXX，斷碼為0 xF0+0 xXX形式（這里XX表示對(duì)應(yīng)按鍵的編碼）。如A鍵，其通碼為0 x1C，斷碼為0 xF0和0 x1C兩個(gè)字節(jié)

6、。第2類按鍵：通碼為兩字節(jié)0 xE0+0 xXX形式，斷碼為0 xE0+0 xF0+0 xXX形式。如Right Ctrl鍵，其通碼為0 xE0和0 x14，斷碼為0 xE0、0 xF0和0 x14。第3類特殊按鍵：Print Screen鍵，其通碼為0 xE0、0 x12、0 xE0、0 x7C；斷碼為0 xE0、0 xF0、0 x7C、0 xE0、0 xF0、0 x12；Pause鍵，其通碼為0 xE1、0 x14、0 x77、0 xE1、0 xF0、0 xl4、0 xF0、0 x77，斷碼為空。11桂小林，微機(jī)原理與接口2、一個(gè)鍵盤發(fā)送值的例子通碼和斷碼是以什么樣的序列發(fā)送到你的計(jì)算機(jī)從

7、而使得字符G出現(xiàn)在你的字處理軟件里的呢？因?yàn)檫@是一個(gè)大寫字母，需要發(fā)生這樣的事件次序：按下Shift 鍵-按下G鍵-釋放G 鍵-釋放Shift 鍵。與這些時(shí)間相關(guān)的掃描碼如下：Shift 鍵的通碼12h，G 鍵的通碼34h，G 鍵的斷碼F0h 34h ，Shift 鍵的斷碼F0h 12h 。因此發(fā)送到你的計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)序列應(yīng)該是：12h，34h，F(xiàn)0h，34h，F(xiàn)0h ，12h。PS/2鍵盤這時(shí)共需要向主機(jī)發(fā)送6幀數(shù)據(jù)。12桂小林，微機(jī)原理與接口9.2 顯示器接口9.2.1 顯示卡顯示卡(Video Graphics Array 簡稱 VGA)是顯示適配器的簡稱，它是主機(jī)與顯示器通信的控制電路和

8、接口。顯示卡在計(jì)算機(jī)中的主要作用就是在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)CPU提供的指令和有關(guān)數(shù)據(jù)，將程序運(yùn)行過程和結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理并轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接受的文字和圖形顯示信號(hào)后通過屏幕顯示出來，以便為使用者提供繼續(xù)或中止程序運(yùn)行的判斷依據(jù)。簡單來說，就是把計(jì)算機(jī)計(jì)算出來的文字與圖形表現(xiàn)在顯示器上。13桂小林，微機(jī)原理與接口顯示卡中顯示內(nèi)存的用途主要是用來暫存由圖形芯片處理好的各幅圖形顯示數(shù)據(jù)，然后由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器讀取并逐幅（可以理解為一幅完整的圖像）轉(zhuǎn)換為仿真視頻信號(hào)再提供給傳統(tǒng)的顯示器使用，衡量顯示內(nèi)存的技術(shù)性能有數(shù)據(jù)存取速度（可用工作頻率表示）和顯示內(nèi)存容量。存取速度通常用納秒（ns）表示，數(shù)值越小越快。顯示內(nèi)

9、存容量使用MB表示，數(shù)值則是越大越好。14桂小林，微機(jī)原理與接口9.2.2 顯示卡接口一般顯示卡上的視頻信號(hào)接口通常只有一個(gè)15針的D型插座，供使用者連接顯示器使用，但有些具備電視信號(hào)輸出的顯示卡除了15針D型插座外，還具有DIN型視訊信號(hào)插座或者5針的S端子視訊信號(hào)插座。 15桂小林，微機(jī)原理與接口9.2.3顯示器的主要性能指標(biāo)顯示器的主要性能指標(biāo)包括：最大分辨率、顏色數(shù)、刷新頻率、點(diǎn)距等。分辨率是反映整屏的屏幕像素總數(shù)，最大分辨率就是其最大值，一般用橫向點(diǎn)數(shù)縱向點(diǎn)數(shù)來表示。分辨率越高，工作空間越大、內(nèi)容越多、圖像也越精細(xì)。不同尺寸的顯示器，有不同的推薦分辨率。一般情況，14英寸通常為640

10、480或800600；15英寸為800600或1024768；17英寸為1024768；19英寸為12801024。16桂小林，微機(jī)原理與接口刷新頻率：就是垂直掃描頻率，或稱場頻，是指顯示器在某一種顯示方式下，每秒鐘從上到下所能完成的刷新次數(shù)，單位為Hz。場頻的范圍大小反映了顯示器對(duì)于各種顯示分辨率的適應(yīng)能力以及屏幕圖象有無抖動(dòng)和潛在的抖動(dòng)。其值越高，圖象越穩(wěn)定，閃爍感就越小。根據(jù)VESA標(biāo)準(zhǔn)，75Hz以上為推薦刷新頻率，是按照人眼的特性，屏幕每秒刷新75次，才不會(huì)感覺到明顯的閃爍，頻率越高，對(duì)視覺的影響越小。所以在選擇顯示器時(shí)，一定要注意其推薦刷新頻率須大于或等于75Hz。行頻：就是水平掃描頻率，單位用KHz表示，是指電子束每秒在屏幕上掃過的次數(shù)。行頻的高低反映了屏幕圖象的穩(wěn)定程度。17桂小林，微機(jī)原理與接口點(diǎn)距：點(diǎn)距標(biāo)志著圖像的清晰程度和細(xì)節(jié)的分析力。一般顯示器的點(diǎn)距為0.28mm（如圖），這是最基本的