《人机交互接口》课件.ppt

第8章 人机交互接口技术,8.1 键盘接口技术 8.2 显示接口技术 8.3 鼠标接口技术8.4 打印机接口技术,8.1键盘接口技术8.1.1 键盘的工作原理1.类型根据功能不同，一般将键盘分为两种基本类型：（1）编码键盘。这种键盘本身带有硬件电路，能够由硬件逻辑自动检测被按下的键，然后自动产生与被按键对应的键编码（ASCII码等），并以并行或串行通信方式送往主机。它使用方便、接口电路简单，但自身电路复杂、成本较高。（2）非编码键盘。这种键盘由简单的键开关行列矩阵组成，只能提供键开关的行列位置（位置码或扫描码），按键的识别、键值的确定和输入到主机等工作全靠软件完成。这类键盘的硬件电路简单、成本低，被广泛地应用于计算机中。,2线性键盘与矩阵键盘,3.键盘接口的基本功能(1)消除键抖动。常用方法：软件延时法：软件产生约20ms延时，待键输出达稳定状态再读取代码。硬件消抖法：在键与计算机接口之间增加消抖电路。(2)重键处理。有两种处理方法：锁定法：在确认有键按下后，必须检测到该键释放后才能进行下一次键盘检测。延时法：确认有键按下后，经过给定的延时时间后，如果检测被按键仍未释放，则予以连续检测与处理。(3)串键处理。串键是指两个或两个以上按键同时按下，处理方法根据不同系统也有两种情况。合法多键：定义了一些特定的多键组合来表示某些信息，例如Ctrl+C、Shift+P等非法多键：处理时主要有两种策略：双键锁定（只认定最后释放的键为合法键）和N键连锁（只产生最先按下键的编码）。,8.1.2 非编码键盘接口及其控制1行扫描键盘原理75492P反相器输出到6条行线的电平，LS244同相三态缓冲器组成输入端口，读入各列线的电平值。,行扫描法的基本思想是：通过程序控制向键盘的所有行逐行输出低电平（即逐行扫描），若无按键按下闭合，则所有列的输出均为高电平。若有一个按键按下闭合，就会将所在的列钳位在低电平。通过程序读入列线的状态，就可以判断有无键按下及哪一个键按下，键所在的行、列位置的编码就是该键的编码。键扫描与处理功能一般是编写成子程序被调用的，行扫描法的工作流程可分成键盘扫描、逐行扫描、键码生成、按键处理4个阶段。,2.行反转法原理行反转法必须使用可编程并行接口（如8255）来实现，其基本原理是：将行线接一个并行端口，先工作在输出方式，列线接另一个并行端口，先工作在输入方式。编程通过行端口向全部行线输出“0”电平，再读入列线的值。如果有键被按下，则必有列线为“0”电平。然后进行线反转，编程改变两个并行端口的工作方式，列端口工作于输出方式，将刚才读入的列线值反转输出到列线；行端口工作在输入方式，读取行线的值，则闭合键所在的行线必为“0”电平。于是，当一个键被按下时，就可以读到一对惟一的列值和行值。编程举例使用行反转法编程实现对其88键盘的控制，其中行线接可编程并行接口 8255的端口A，列线接端口B，。该程序也编写成子程序形式，出口参数为被按键的行号与列号，分别存放在AH和AL中。程序中取8255的端口地址分别为PA、PB、PC、PCTRL。,START：MOV AL，82H；PA、PB工作方式0 MOV DX，PCTRL；PA输出，PB输入 OUT DX，AL MOV DX，PB；读入并保存列值 IN AL，DX MOV BL，AL CMP AL，0FFH；有列线为0？JZ X1；没有则跳转到X1 CALL D20MS；消除前沿抖动 IN AL，DX MOV BL，AL CMP AL，0FFH；仍然有列线为0？JZ X1；没有则跳转到X1 MOV AL，90H MOV DX，PCTRL；PA、PB工作方式0 OUT DX，AL；PA输入，PB输出 MOV DX，PB MOV AL，BL OUT DX，AL；输出读入的列值 MOV DX，PA IN AL，DX；读入行值 MOV AH，AL；行、列值送AX，MOV AL，BL；AH中为行值，AL为列值 X1：RET,8.1.3.IBM PC机的键盘在PC计算机系列中，PC/XT机采用83键标准键盘，PC/AT机采用84键键盘，286以上的机型一般使用增强型101键或102键扩展键盘。属于非编码键盘，键盘上的按键排列成矩阵形式，对按下键的识别采用行列扫描原理，由键盘内部的Intel 8048单片机完成。键盘通过一根螺旋形的5芯电缆与主机相连。,8.2.1 LED显示器件及其接口1 概述LED(Low Emitting Diode)发光二极管,在小型专用微机系统和单片机系统中，它是主要的显示器件。常用的LED有单个LED显示管、7段或8段数码显示器和点阵式显示器。下面主要介绍数码管及其接口。,8.2 显示接口技术,2.显示接口举例:74LS164扩展LED显示接口寄存器是一种用来暂时存放数据、指令等的器件，它由触发器组成。一个触发器可以储存一位二进制代码。存放几位二进制代码用几个触发器即可。在微机系统中，常在CPU和七位LED显示器间使用了移位寄存器74LS164作串行输入并行输出暂存器，该移位寄存器是经过改造的移位寄存器，它除了具有数据寄存的功能外，还具有移位功能。所谓移位功能，就是寄存器中所存的数据可在移位脉冲的作用下左移或右移。,LED PROC;入口参数:显示码在BL中LED1:MOV AL,80H MOV DX,IOCTRL OUT DX,AL MOV CL,8LED2:MOV AL,BLMOV DX,IOCPTOUT DX,BLROL BL,1MOV AL,00H MOV DX,IOCTRL OUT DX,ALMOV AL,01H OUT DX,ALLOOP LED2LED ENDP,8.2.2 CRT显示器及其接口,1 概述(1)CRT显示器组成与工作原理CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）,它采用的扫描方式有光栅扫描、随机扫描、矢量扫描等多种，但常用的是光栅扫描方式。这种扫描方式利用CRT中高速的电子束不断一行一行地从左到右、从上到下作有序扫描。CRT内有扫描偏转电路和视频驱动电路。(2)CRT显示器分类监视器可分为单色和彩色两大类，彩色监视器的CRT有R（红）、G（绿）、B（蓝）三色电子枪，三色视频信号分别控制三原色的亮暗，从而有多种不同的颜色。监视器的另一个重要性能指标是分辨率，它是指整个屏幕可显示的像素乘以每屏的扫描线数。IBM-PC单色显示器的分辨率为720350，高质量彩色图形监视器的分辨率达到10241024，颜色达256种，总的颜色数可达224。,(3)CRT显示器显示方式比较。监视器通过控制器（适配器）与微机接口，根据不同的性能要求有多种结构，如MDA（MONCHROME DISPLAY ADAPTER）单色显示器适配器、CGA（COLOR GRAPHIC ADAPTER）彩色显示器适配器、EGA（ENHANCED GRAPHIC ADAPTER）增量型彩色显示器适配器和VGA（VIDEO GRAPHIC ARRAY）。(4)CRT显示器的接口信号功能。监视器的接口信号根据监视器的驱动方式不同而不同。复合驱动式将视频信号和水平、垂直同步信号合成一个信号驱动，其接口线只有信号线和地线两根。直接驱动方式将各种信号分开驱动，使用9芯或15芯D型插座与控制接口。,2、单色显示适配器（MDA）MDA适配器可以看成由显示数据处理和扫描控制两部分组成,3、彩色图形适配器（CGA）CGA可产生黑白和彩色的字符和图形，具有合成视频接口COMP VIO及直接驱动接口（R、G、B、I、HSYNC、VSYNC）两种监视器接口,4、EGA、VGA、SVGA图形显示适配器增强型图形适配器EGA和影像图形阵列VGA是IBMPC/AT、PC386、PC486的标准配置图形接口板。其分辨率、颜色、速度等性能均有显著的改进和提高。EGA的分辨率达到640350，其字符点阵有88、814、916等多种，可同时显示的颜色有256种。VGA的分辨率达到640480，可同时显示的数256K种。SVGA的分辨率可达到640480、800600、1024768、12801024、16001200等，可同时显示的数不限，具体取决于显存VRAM的容量，一般可达到16M种(24位)、4G种(32位)颜色，即真彩色显示。EGA和VGA的接口逻辑仍由显示数据处理和扫描控制两部分逻辑组成。扫描控制部分的主要作用是产生水平和垂直同步信号、回扫信号、消隐信号，并对数据在屏幕上的显示格式进行控制，其显示数据处理逻辑包含显示存储器、并串转换器和属性控制器等部分。,8、3 鼠标接口技术,8.3.1、鼠标器工作原理及分类（1）原理：鼠标器是由位置传感器、专用处理芯片和采样机构组成。鼠标器的工作原理：当鼠标器相对桌面移动时，采样机构按X，Y相垂直的方向把位置和距离信息送往传感器，由传感器将它们转换成脉冲信号，输入给专用的微处理器，然后由微处理器按照异步串行口（或并行口）通讯协议，将动作位移以相应的数据格式传送到计算机主机。,（2）鼠标器的分类：按采样机构：分光机式、光电式、机械式按其用途：分为台式和便携式两种。按照按键的数量：二键式、三键式和多键式多功能鼠标器。按其使用功能：分为2D式和3D式两种。按其接口插头的类型：分为“D”型9针串口鼠标及圆形并口（PS/2）鼠标。,串口，PS/2和USB三种类型串口：将鼠标接到电脑主机串口上使用。其优点是适用范围和机型最多，从没有PS/2接口和USB接口的电脑到现在最新的电脑都能使用，缺点是串口通信的数据传输率低，中高档鼠标不能发挥其高性能优势，而且不支持热插拔。PS/2接口：PS/2接口是目前最常见的鼠标接口，最初是IBM公司的专利，俗称“小口”。这是一种鼠标和键盘的专用接口，是一种6针的圆型接口。但鼠标只使用其中的4针传输数据和供电，其余2个为空脚。是ATX主板的标准接口，是目前应用最为广泛的鼠标接口之一，也不支持热插拔。在连接PS/2接口鼠标时不能错误地插入键盘PS/2接口（鼠标的接口为绿色、键盘的接口为紫色）。USB接口：与前两种接口相比，其优点是非常高的数据传输率，完全能够满足各种鼠标在刷新率和分辨率方面的要求，能够使各种中高档鼠标完全发挥其性能，而且支持热插拔。,鼠标器组成原理,鼠标接口引脚示意图,8.3.2 鼠标与计算机的接口,1.鼠标器串行接口信号,2.接口和协议（1）接口的物理特性：物理上的接口有两种类型的连接器：脚的和脚的。使用中，主机提供电源给鼠标，鼠标的地连接到主机电源地上。,()接口协议原理鼠标接口采用一种双向同步串行协议。即每在时钟线上发一个脉冲，就在数据线上发送一位数据。在相互传输中，主机拥有总线控制权，即它可以在任何时候抑制鼠标的发送。方法是把时钟线一直拉低，鼠标就不能产生时钟信号和发送数据。在两个方向的传输中，时钟信号都是由鼠标产生，即主机不产生通信时钟信号。,.接口设计因为鼠标接口采用双向同步串行协议，时钟脉冲信号 CLOCK 总是由鼠标产生并接主机的一外中断线，数据线DATA接主机的某一I/O口线，如图所示。,鼠标发送的数据包格式,