第12章人機(jī)交互接口

第12章人機(jī)交互接口8.1鍵盤接口技術(shù)8.1.1鍵盤的工作原理1.類型根據(jù)功能不同，一般將鍵盤分為兩種基本類型：（1）編碼鍵盤。這種鍵盤本身帶有硬件電路，能夠由硬件邏輯自動檢測被按下的鍵，然后自動產(chǎn)生與被按鍵對應(yīng)的鍵編碼（ASCII碼等），并以并行或串行通信方式送往主機(jī)。它使用方便、接口電路簡單，但自身電路復(fù)雜、成本較高。（2）非編碼鍵盤。這種鍵盤由簡單的鍵開關(guān)行列矩陣組成，只能提供鍵開關(guān)的行列位置（位置碼或掃描碼），按鍵的識別、鍵值的確定和輸入到主機(jī)等工作全靠軟件完成。這類鍵盤的硬件電路簡單、成本低，被廣泛地應(yīng)用于計算機(jī)中。

2．線性鍵盤與矩陣鍵盤

3.鍵盤接口的基本功能(1)消除鍵抖動。常用方法：軟件延時法：軟件產(chǎn)生約20ms延時，待鍵輸出達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)再讀取代碼。硬件消抖法：在鍵與計算機(jī)接口之間增加消抖電路。(2)重鍵處理。有兩種處理方法：鎖定法：在確認(rèn)有鍵按下后，必須檢測到該鍵釋放后才能進(jìn)行下一次鍵盤檢測。延時法：確認(rèn)有鍵按下后，經(jīng)過給定的延時時間后，如果檢測被按鍵仍未釋放，則予以連續(xù)檢測與處理。(3)串鍵處理。串鍵是指兩個或兩個以上按鍵同時按下，處理方法根據(jù)不同系統(tǒng)也有兩種情況。合法多鍵：定義了一些特定的多鍵組合來表示某些信息，例如Ctrl+C、Shift+P等非法多鍵：處理時主要有兩種策略：雙鍵鎖定（只認(rèn)定最后釋放的鍵為合法鍵）和N鍵連鎖（只產(chǎn)生最先按下鍵的編碼）。8.1.2非編碼鍵盤接口及其控制1．行掃描鍵盤原理75492P反相器輸出到6條行線的電平，LS244同相三態(tài)緩沖器組成輸入端口，讀入各列線的電平值。行掃描法的基本思想是：通過程序控制向鍵盤的所有行逐行輸出低電平（即逐行掃描），若無按鍵按下閉合，則所有列的輸出均為高電平。若有一個按鍵按下閉合，就會將所在的列鉗位在低電平。通過程序讀入列線的狀態(tài)，就可以判斷有無鍵按下及哪一個鍵按下，鍵所在的行、列位置的編碼就是該鍵的編碼。鍵掃描與處理功能一般是編寫成子程序被調(diào)用的，行掃描法的工作流程可分成鍵盤掃描、逐行掃描、鍵碼生成、按鍵處理4個階段。2.行反轉(zhuǎn)法原理行反轉(zhuǎn)法必須使用可編程并行接口（如8255）來實現(xiàn)，其基本原理是：將行線接一個并行端口，先工作在輸出方式，列線接另一個并行端口，先工作在輸入方式。編程通過行端口向全部行線輸出“0”電平，再讀入列線的值。如果有鍵被按下，則必有列線為“0”電平。然后進(jìn)行線反轉(zhuǎn)，編程改變兩個并行端口的工作方式，列端口工作于輸出方式，將剛才讀入的列線值反轉(zhuǎn)輸出到列線；行端口工作在輸入方式，讀取行線的值，則閉合鍵所在的行線必為“0”電平。于是，當(dāng)一個鍵被按下時，就可以讀到一對惟一的列值和行值。編程舉例使用行反轉(zhuǎn)法編程實現(xiàn)對其8×8鍵盤的控制，其中行線接可編程并行接口8255的端口A，列線接端口B，。該程序也編寫成子程序形式，出口參數(shù)為被按鍵的行號與列號，分別存放在AH和AL中。程序中取8255的端口地址分別為PA、PB、PC、PCTRL。START：MOVAL，82H；PA、PB工作方式0

MOVDX，PCTRL；PA輸出，PB輸入

OUTDX，ALMOVDX，PB；讀入并保存列值

INAL，DXMOVBL，ALCMPAL，0FFH；有列線為0？

JZX1；沒有則跳轉(zhuǎn)到X1CALLD20MS；消除前沿抖動

INAL，DXMOVBL，ALCMPAL，0FFH；仍然有列線為0？

JZX1；沒有則跳轉(zhuǎn)到X1MOVAL，90HMOVDX，PCTRL；PA、PB工作方式0

OUTDX，AL；PA輸入，PB輸出

MOVDX，PBMOVAL，BLOUTDX，AL；輸出讀入的列值

MOVDX，PAINAL，DX；讀入行值

MOVAH，AL；行、列值送AX，

MOVAL，BL；AH中為行值，AL為列值

X1：RET8.1.3.IBMPC機(jī)的鍵盤在PC計算機(jī)系列中，PC/XT機(jī)采用83鍵標(biāo)準(zhǔn)鍵盤，PC/AT機(jī)采用84鍵鍵盤，286以上的機(jī)型一般使用增強(qiáng)型101鍵或102鍵擴(kuò)展鍵盤。屬于非編碼鍵盤，鍵盤上的按鍵排列成矩陣形式，對按下鍵的識別采用行列掃描原理，由鍵盤內(nèi)部的Intel8048單片機(jī)完成。鍵盤通過一根螺旋形的5芯電纜與主機(jī)相連。8.2.1LED顯示器件及其接口1概述LED(LowEmittingDiode)發(fā)光二極管,在小型專用微機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī)系統(tǒng)中，它是主要的顯示器件。常用的LED有單個LED顯示管、7段或8段數(shù)碼顯示器和點陣式顯示器。下面主要介紹數(shù)碼管及其接口。8.2顯示接口技術(shù)2.顯示接口舉例:74LS164擴(kuò)展LED顯示接口寄存器是一種用來暫時存放數(shù)據(jù)、指令等的器件，它由觸發(fā)器組成。一個觸發(fā)器可以儲存一位二進(jìn)制代碼。存放幾位二進(jìn)制代碼用幾個觸發(fā)器即可。在微機(jī)系統(tǒng)中，常在CPU和七位LED顯示器間使用了移位寄存器74LS164作串行輸入并行輸出暫存器，該移位寄存器是經(jīng)過改造的移位寄存器，它除了具有數(shù)據(jù)寄存的功能外，還具有移位功能。所謂移位功能，就是寄存器中所存的數(shù)據(jù)可在移位脈沖的作用下左移或右移。LEDPROC ;入口參數(shù):顯示碼在BL中LED1: MOVAL,80H

MOVDX,IOCTRL

OUTDX,AL MOVCL,8LED2: MOVAL,BL MOVDX,IOCPT OUTDX,BL ROLBL,1 MOVAL,00H

MOVDX,IOCTRL

OUTDX,AL MOVAL,01H

OUTDX,AL LOOPLED2LED ENDP8.2.2CRT顯示器及其接口1概述(1)CRT顯示器組成與工作原理CRT（CathodeRayTube，陰極射線管）,它采用的掃描方式有光柵掃描、隨機(jī)掃描、矢量掃描等多種，但常用的是光柵掃描方式。這種掃描方式利用CRT中高速的電子束不斷一行一行地從左到右、從上到下作有序掃描。CRT內(nèi)有掃描偏轉(zhuǎn)電路和視頻驅(qū)動電路。(2)CRT顯示器分類監(jiān)視器可分為單色和彩色兩大類，彩色監(jiān)視器的CRT有R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三色電子槍，三色視頻信號分別控制三原色的亮暗，從而有多種不同的顏色。監(jiān)視器的另一個重要性能指標(biāo)是分辨率，它是指整個屏幕可顯示的像素乘以每屏的掃描線數(shù)。IBM-PC單色顯示器的分辨率為720×350，高質(zhì)量彩色圖形監(jiān)視器的分辨率達(dá)到1024×1024，顏色達(dá)256種，總的顏色數(shù)可達(dá)224。(3)CRT顯示器顯示方式比較。監(jiān)視器通過控制器（適配器）與微機(jī)接口，根據(jù)不同的性能要求有多種結(jié)構(gòu)，如MDA（MONCHROMEDISPLAYADAPTER）單色顯示器適配器、CGA（COLORGRAPHICADAPTER）彩色顯示器適配器、EGA（ENHANCEDGRAPHICADAPTER）增量型彩色顯示器適配器和VGA（VIDEOGRAPHICARRAY）。(4)CRT顯示器的接口信號功能。監(jiān)視器的接口信號根據(jù)監(jiān)視器的驅(qū)動方式不同而不同。復(fù)合驅(qū)動式將視頻信號和水平、垂直同步信號合成一個信號驅(qū)動，其接口線只有信號線和地線兩根。直接驅(qū)動方式將各種信號分開驅(qū)動，使用9芯或15芯D型插座與控制接口。2、單色顯示適配器（MDA）MDA適配器可以看成由顯示數(shù)據(jù)處理和掃描控制兩部分組成

3、彩色圖形適配器（CGA）CGA可產(chǎn)生黑白和彩色的字符和圖形，具有合成視頻接口COMPVIO及直接驅(qū)動接口（R、G、B、I、HSYNC、VSYNC）兩種監(jiān)視器接口

4、EGA、VGA、SVGA圖形顯示適配器增強(qiáng)型圖形適配器EGA和影像圖形陣列VGA是IBM－PC/AT、PC386、PC486的標(biāo)準(zhǔn)配置圖形接口板。其分辨率、顏色、速度等性能均有顯著的改進(jìn)和提高。EGA的分辨率達(dá)到640×350，其字符點陣有8×8、8×14、9×16等多種，可同時顯示的顏色有256種。VGA的分辨率達(dá)到640×480，可同時顯示的數(shù)256K種。SVGA的分辨率可達(dá)到640×480、800×600、1024×768、1280×1024、1600×1200等，可同時顯示的數(shù)不限，具體取決于顯存VRAM的容量，一般可達(dá)到16M種(24位)、4G種(32位)顏色，即真彩色顯示。EGA和VGA的接口邏輯仍由顯示數(shù)據(jù)處理和掃描控制兩部分邏輯組成。掃描控制部分的主要作用是產(chǎn)生水平和垂直同步信號、回掃信號、消隱信號，并對數(shù)據(jù)在屏幕上的顯示格式進(jìn)行控制，其顯示數(shù)據(jù)處理邏輯包含顯示存儲器、并串轉(zhuǎn)換器和屬性控制器等部分。8、3鼠標(biāo)接口技術(shù)8.3.1、鼠標(biāo)器工作原理及分類（1）原理：鼠標(biāo)器是由位置傳感器、專用處理芯片和采樣機(jī)構(gòu)組成。鼠標(biāo)器的工作原理：當(dāng)鼠標(biāo)器相對桌面移動時，采樣機(jī)構(gòu)按X，Y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(zhuǎn)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口（或并行口）通訊協(xié)議，將動作位移以相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式傳送到計算機(jī)主機(jī)。（2）鼠標(biāo)器的分類：按采樣機(jī)構(gòu)：分光機(jī)式、光電式、機(jī)械式按其用途：分為臺式和便攜式兩種。按照按鍵的數(shù)量：二鍵式、三鍵式和多鍵式多功能鼠標(biāo)器。按其使用功能：分為2D式和3D式兩種。按其接口插頭的類型：分為“D”型9針串口鼠標(biāo)及圓形并口（PS/2）鼠標(biāo)。串口，PS/2和USB三種類型串口：將鼠標(biāo)接到電腦主機(jī)串口上使用。其優(yōu)點是適用范圍和機(jī)型最多，從沒有PS/2接口和USB接口的電腦到現(xiàn)在最新的電腦都能使用，缺點是串口通信的數(shù)據(jù)傳輸率低，中高檔鼠標(biāo)不能發(fā)揮其高性能優(yōu)勢，而且不支持熱插拔。PS/2接口：PS/2接口是目前最常見的鼠標(biāo)接口，最初是IBM公司的專利，俗稱“小口”。這是一種鼠標(biāo)和鍵盤的專用接口，是一種6針的圓型接口。但鼠標(biāo)只使用其中的4針傳輸數(shù)據(jù)和供電，其余2個為空腳。是ATX主板的標(biāo)準(zhǔn)接口，是目前應(yīng)用最為廣泛的鼠標(biāo)接口之一，也不支持熱插拔。在連接PS/2接口鼠標(biāo)時不能錯誤地插入鍵盤PS/2接口（鼠標(biāo)的接口為綠色、鍵盤的接口為紫色）。USB接口：與前兩種接口相比，其優(yōu)點是非常高的數(shù)據(jù)傳輸率，完全能夠滿足各種鼠標(biāo)在刷新率和分辨率方面的要求，能夠使各種中高檔鼠標(biāo)完全發(fā)揮其性能，而且支持熱插拔。鼠標(biāo)器組成原理鼠標(biāo)接口引腳示意圖8.3.2鼠標(biāo)與計算機(jī)的接口1.鼠標(biāo)器串行接