微机原理人机交互设备及接口.pptx

本章学习目标l 键盘的类型及其工作原理l 键盘控制电路的组成及工作原理l 键盘接口电路的组成及工作原理l 键盘的中断与I/O接口及中断服务l 鼠标的类型和工作原理l 鼠标接口电路返回本章首页第1页/共54页9.1 键盘概述9.1.1 键盘的布局9.1.2 键盘的分类返回本章首页第2页/共54页9.1.1 键盘的布局键盘的布局图5.1 键盘的键区组成返回本节第3页/共54页9.1.2 键盘的分类键盘的分类1按键的形式分类 键盘按其按键的结构形式来分一般有机械式、电容式、电感式、磁感式、薄膜式和橡胶垫式等。其中最常用的是机械式和电容式键盘。其按键结构原理如图所示。第4页/共54页图9.2 键盘按键结构示意图第5页/共54页2按插口方式分类按插口方式分类 按照键盘插口方式，键盘可分为串口（AT）键盘（大口）、并口（即PS/2）键盘（小口）两类。其接口引脚及功能说明如图所示。第6页/共54页图9.3 键盘插座示意图及各引脚功能第7页/共54页3按键盘编码方式分类 l分为编码键盘和非编码键盘。l编码键盘是键盘电路在某个键被按下后，能提供该键所代表的信息代码，并以并行或串行信号输给CPU。l非编码键盘是一种便宜而广泛用于微机系统的输入设备。这种键盘内部有一个扫描电路，不断地扫描键盘是否有键被按下。此键所代表的键盘信息代码，则由键盘接口及键盘处理软件根据键盘送来的位置信息产生，然后再送给CPU。返回本节第8页/共54页9.2 键盘的工作原理9.2.1 键盘电路的组成9.2.2 键盘的支持逻辑9.2.3 扫描码9.2.4 键盘工作原理返回本章首页第9页/共54页图9.4 键盘矩阵结构示意图第10页/共54页9.2.1 键盘电路的组成键盘电路的组成1微处理器2译码器3键盘矩阵图为AT键盘控制器电路框图，其控制电路如图所示。第11页/共54页图9.5 键盘电路组成示意图第12页/共54页图9.6 键盘控制电路返回本节第13页/共54页9.2.2 键盘的支持逻辑键盘的支持逻辑键盘的扫描主要包含四项任务：1扫描键盘 2读取键盘 3去除抖动 4组成串行扫描码 （如图所示）第14页/共54页图9.7 “h”键的键码23的串行数据返回本节第15页/共54页9.2.3 扫描码扫描码扫描码的结构一般分成四类：（1）ASCII字符的扫描码即ASCII码+键码。（2）扩充的ASCII字符的扫描码即00+扩充ASCII码。（3）袖珍键盘即ASCII码+键码或ASCII码+E0。（4）增加键即E0+键码，若与袖珍键重复的键则为00+键码。第16页/共54页键的动作扫描码信息也分为4种情况：（1）接通码：0+扫描码。（2）断开码：XT键盘的情况为1+扫描码。AT键盘的情况为：F0+扫描码。（3）组合键扫描码：F0+键Ctrl/Alt/Shift的扫描码+正常键的接通码。（4）重复动作码：F0+接通码+接通码+（除了Pause键）。返回本节第17页/共54页键盘扫描码的发送完全按串行异步通信格式进行，其格式如下：9.2.4 键盘工作原理键盘工作原理第18页/共54页键盘扫描码的发送完全按串行异步通信格式进行，其格式如下：第19页/共54页图9.8 8048和键盘接口的连接图返回本节第20页/共54页9.3 PC扩展键盘接口9.3.1 扩展键盘接口的功能9.3.2 键盘接口工作原理及其编程控制返回本章首页第21页/共54页9.3.1 扩展键盘接口的功能18042芯片的引脚定义（如图、表所示）2键盘接口电路连接及接口信号（如图所示）l（1）主机系统的接口信号l（2）键盘的接口信号第22页/共54页图9.9 Intel 8042外形结构图第23页/共54页表9.1 Intel 8042各引脚功能表第24页/共54页表9.1 Intel 8042各引脚功能表续表第25页/共54页图5.10 键盘控制器接口逻辑电路第26页/共54页3键盘接口的功能键盘接口的功能（1）接收键盘输出的键盘扫描码（2）缓冲器满产生键盘中断（3）提供键盘中断程序读取系统扫描码（4）对键盘数据进行正确性检查（5）向键盘传送命令并等待接收键盘响应（6）通过键盘锁定开关封锁按键的扫描码（7）接受一些硬件配置开关状态（8）控制系统复位动作（9）选通地址线A20返回本节第27页/共54页9.3.2 键盘接口工作原理及其键盘接口工作原理及其编程控制编程控制（8042作为键盘接口控制器，其内部功能如图所示）。1端口寄存器及其作用各个端口寄存器的作用如下：状态寄存器：是一个8位寄存器，它包含有键盘控制器和接口方面的信息，它在任何时候均可被CPU读取。第28页/共54页输出缓冲器：其I/O端口地址为060H，是一个8位的只读寄存器。键盘控制器通过输出缓冲器向系统传送由键盘送来的扫描码和命令响应。输入缓冲器：其I/O端口地址为060H或064H，输入缓冲器也是一个8位的只读寄存器，当CPU对地址060H进行写入时设置一个标志，表示写入一个数据；对地址064H写入时设置一个标志，表示写入一个命令。第29页/共54页图5.11 键盘接口功能框图第30页/共54页表表9.2 8042寄存器端口分配及读写控制表寄存器端口分配及读写控制表第31页/共54页表表9.3 键盘控制器命令键盘控制器命令2键盘控制命令键盘控制命令第32页/共54页表表9.4 键盘命令列表键盘命令列表返回本节第33页/共54页9.4 键盘中断与键盘I/O5.4.1 BIOS键盘缓冲区5.4.2 键盘的接口功能5.4.3 INT 09H键盘中断5.4.4 INT 16H键盘服务功能返回本章首页第34页/共54页9.4.1 BIOS键盘缓冲区1键盘缓冲区的作用BIOS在内存低端的BIOS数据存储区开设一个键盘缓冲区，其作用如下：（1）可以满足键盘实时输入要求。（2）适应随机访问的应用要求。（3）能容纳快速键盘输入要求。第35页/共54页2键盘缓冲区的结构及操作（1）队列初始化（2）元素进队列（3）元素出队列（如图所示）第36页/共54页图9.12 键盘缓冲区的媒介作用示意图返回本节第37页/共54页9.4.2 键盘的接口功能键盘的接口功能l（1）对某些键或键的组合定义为单字节的ASCII码。l（2）对某些键或键的组合定义为双字节的扩展码。l（3）对某些键仅设置变量，反映其被按下或释放的状态。l（4）对某些键或键的组合产生特殊操作。返回本节第38页/共54页9.4.3 INT 09H键盘中断键盘中断l表列出了缓冲区的键盘状态单元内容。lINT 09H的中断服务功能：当扫描码进入INT 09H，中断服务程序首先对其进行识别分类。分别为中断动作、状态标志及数据信息三类。如图所示。INT 09H的入口是硬件信号IRQ1和DB0DB7。第39页/共54页图9.13 键盘信号的传递转换示意图第40页/共54页表表9.5 键盘状态单元键盘状态单元返回本节第41页/共54页表表9.6 键盘的基本和扩展服务功能键盘的基本和扩展服务功能9.4.4 INT 16H键盘服务功能键盘服务功能第42页/共54页返回本节第43页/共54页9.5 鼠标接口9.5.1 鼠标器工作原理及分类9.5.2 鼠标的结构原理9.5.3 鼠标与计算机的接口返回本章首页第44页/共54页9.5.1 鼠标器工作原理及分类鼠标器工作原理及分类鼠标器是由位置传感器、专用处理芯片和采样机构组成（如图、所示）。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。第45页/共54页鼠标器的分类：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。第46页/共54页图9.14 鼠标器组成原理第47页/共54页图9.15 鼠标外形图返回本节第48页/共54页9.5.2 鼠标的结构原理鼠标的结构原理1光机式鼠标器 （如图所示）2光电式鼠标 （如图所示）第49页/共54页图9.16 光机鼠标结构筒图 第50页/共54页图9.17 光电式鼠标结构示意图返回本节第51页/共54页图9.18 鼠标接口引脚示意图9.5.3 鼠标与计算机的接口鼠标与计算机的接口1鼠标器接口标准第52页/共54页表 两键鼠标三字节的数据传输格式2鼠标数据传输格式返回本节第53页/共54页感谢您的观看！第54页/共54页