《人机交互接口》课件.ppt

《《人机交互接口》课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《人机交互接口》课件.ppt（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第8 8章章 人机交互接口技术人机交互接口技术8.1 8.1 键盘接口技术键盘接口技术 8.2 8.2 显示接口技术显示接口技术 8.3 8.3 鼠标接口技术鼠标接口技术8.4 8.4 打印机接口技术打印机接口技术 8.18.1键盘接口技术键盘接口技术键盘接口技术键盘接口技术8.1.1 8.1.1 键盘的工作原理键盘的工作原理键盘的工作原理键盘的工作原理1.1.类型类型类型类型根据功能不同，一般将键盘分为两种基本类型：根据功能不同，一般将键盘分为两种基本类型：根据功能不同，一般将键盘分为两种基本类型：根据功能不同，一般将键盘分为两种基本类型：（1 1）编码键盘。这种键盘本身带有硬件电路，能）

2、编码键盘。这种键盘本身带有硬件电路，能）编码键盘。这种键盘本身带有硬件电路，能）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，然后自动产生与够由硬件逻辑自动检测被按下的键，然后自动产生与够由硬件逻辑自动检测被按下的键，然后自动产生与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（被按键对应的键编码（被按键对应的键编码（被按键对应的键编码（ASCIIASCII码等），并以并行或串码等），并以并行或串码等），并以并行或串码等），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，行通信方式送往主机。它使用方便、接口电路简单，行通信方式送往主机。它使用

3、方便、接口电路简单，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。但自身电路复杂、成本较高。但自身电路复杂、成本较高。但自身电路复杂、成本较高。（2 2）非编码键盘。这种键盘由简单的键开关行列）非编码键盘。这种键盘由简单的键开关行列）非编码键盘。这种键盘由简单的键开关行列）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（位置码或扫矩阵组成，只能提供键开关的行列位置（位置码或扫矩阵组成，只能提供键开关的行列位置（位置码或扫矩阵组成，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描码），按键的识别、键值的确定和

4、输入到主机等工描码），按键的识别、键值的确定和输入到主机等工描码），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，作全靠软件完成。这类键盘的硬件电路简单、成本低，作全靠软件完成。这类键盘的硬件电路简单、成本低，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。被广泛地应用于计算机中。被广泛地应用于计算机中。被广泛地应用于计算机中。2线性键盘与矩阵键盘线性键盘与矩阵键盘 3.键盘接口的基本功能键盘接口的基本功能(1)消除键抖动。常用方法：消除键抖动。常用方法：软件延时法软件延时法：软件产生约：软件产生约20ms延时，延时，待键输出达稳

5、定状态再读取代码。待键输出达稳定状态再读取代码。硬件消抖法硬件消抖法：在键与计算机接口之间增加消抖电路。：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：重键处理。有两种处理方法：锁锁定定法法：在在确确认认有有键键按按下下后后，必必须须检检测测到到该该键键释释放放后才能进行下一次键盘检测。后才能进行下一次键盘检测。延延时时法法：确确认认有有键键按按下下后后，经经过过给给定定的的延延时时时时间间后后，如果检测被按键仍未释放，则予以连续检测与处理。如果检测被按键仍未释放，则予以连续检测与处理。(3)串串键键处处理理。串串键键是是指指两两个个或或两两个个以以上上按按键键同同时时按按

6、下，处理方法根据不同系统也有两种情况。下，处理方法根据不同系统也有两种情况。合合法法多多键键：定定义义了了一一些些特特定定的的多多键键组组合合来来表表示示某某些些信息，例如信息，例如Ctrl+C、Shift+P等等非非法法多多键键：处处理理时时主主要要有有两两种种策策略略：双双键键锁锁定定（只只认认定定最最后后释释放放的的键键为为合合法法键键）和和N键键连连锁锁（只只产产生生最最先先按下键的编码）。按下键的编码）。8.1.2 非编码键盘接口及其控制1 1行行扫扫描描键盘原理键盘原理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

7、想是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

8、扫描法的工作流程可分成子程序被调用的，行扫描法的工作流程可分成键盘扫描、逐行扫描、键码生成、按键处理键盘扫描、逐行扫描、键码生成、按键处理4个个阶段。阶段。2.2.行反转法原理行反转法原理行行反反转转法法必必须须使使用用可可编编程程并并行行接接口口（如如8255）来来实实现现，其其基基本本原原理理是是：将将行行线线接接一一个个并并行行端端口口，先先工工作作在在输输出出方方式式，列列线线接接另另一一个个并并行行端端口口，先先工工作作在在输输入入方方式式。编编程程通通过过行行端端口口向向全全部部行行线线输输出出“0”电电平平，再再读读入入列列线线的的值值。如如果果有有键键被被按按下下，则则必必有有

9、列列线线为为“0”电电平平。然然后后进进行行线线反反转转，编编程程改改变变两两个个并并行行端端口口的的工工作作方方式式，列列端端口口工工作作于于输输出出方方式式，将将刚刚才才读读入入的的列列线线值值反反转转输输出出到到列列线线；行行端端口口工工作作在在输输入入方方式式，读读取取行行线线的的值值，则则闭闭合合键键所所在在的的行行线线必必为为“0”电电平平。于于是是，当当一一个个键键被被按按下下时时，就就可可以以读读到到一一对对惟惟一一的的列列值值和和行行值。值。编程举例编程举例使使用用行行反反转转法法编编程程实实现现对对其其88键键盘盘的的控控制制，其其中中行行线线接接可可编编程程并并行行接接口

10、口 8255的的端端口口A，列列线线接接端端口口B，。该该程程序序也也编编写写成成子子程程序序形形式式，出出口口参参数数为为被被按按键键的的行行号号与与列列号号，分分别别存存放放在在AH和和AL中中。程程序序中中取取8255的的端端口地址分别为口地址分别为PA、PB、PC、PCTRL。START：MOV AL，82H ；PA、PB工作方式工作方式0 MOV DX，PCTRL ；PA输出，输出，PB输入输入 OUT DX，AL MOV DX，PB ；读入并保存列值读入并保存列值 IN AL，DX MOV BL，AL CMP AL，0FFH ；有列线为有列线为0？JZ X1 ；没有则跳转到没有则跳

11、转到X1 CALL D20MS ；消除前沿抖动消除前沿抖动 IN AL，DX MOV BL，AL CMP AL，0FFH ；仍然有列线为仍然有列线为0？JZ X1 ；没有则跳转到没有则跳转到X1 MOV AL，90H MOV DX，PCTRL ；PA、PB工作方式工作方式0 OUT DX，AL ；PA输入，输入，PB输出输出 MOV DX，PB MOV AL，BL OUT DX，AL ；输出读入的列值输出读入的列值 MOV DX，PA IN AL，DX ；读入行值读入行值 MOV AH，AL ；行、列值送行、列值送AX，MOV AL，BL ；AH中为行值，中为行值，AL为列值为列值 X1：RE

12、T 8.1.3.IBM PC机的键盘机的键盘在在PC计算机系列中，计算机系列中，PC/XT机采用机采用83键标准键盘，键标准键盘，PC/AT机采用机采用84键键盘，键键盘，286以上的机型一般使用增强以上的机型一般使用增强型型101键或键或102键扩展键盘。键扩展键盘。属于非编码键盘，键盘上属于非编码键盘，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，由键盘内部的描原理，由键盘内部的Intel 8048Intel 8048单片机完成。单片机完成。键盘键盘通过一根螺旋形的通过一根螺旋形的5 5芯电缆与主机相连。芯电缆与主机相连。8.2.

13、1 LED显示显示器件及其接口器件及其接口1 概述概述LED(Low Emitting Diode)发发光光二二极极管管,在在小小型型专专用用微微机机系系统统和和单单片片机机系系统统中中，它它是是主主要要的的显显示示器器件件。常常用用的的LED有有单单个个LED显显示示管管、7段段或或8段段数数码码显显示示器器和和点点阵阵式式显显示示器器。下下面面主主要要介介绍绍数数码码管及其接口。管及其接口。8.2 显示接口技术显示接口技术2.显示接口举例显示接口举例:74LS164扩展扩展LED显示接口显示接口寄寄存存器器是是一一种种用用来来暂暂时时存存放放数数据据、指指令令等等的的器器件件，它它由由触触

14、发发器器组组成成。一一个个触触发发器器可可以以储储存存一一位位二二进进制制代代码码。存存放放几几位位二二进进制制代代码码用用几几个个触触发发器器即即可可。在在微微机机系系统统中中，常常在在CPU和和七七位位LED显显示示器器间间使使用用了了移移位位寄寄存存器器74LS164作作串串行行输输入入并并行行输输出出暂暂存存器器，该该移移位位寄寄存存器器是是经经过过改改造造的的移移位位寄寄存存器器，它它除除了了具具有有数数据据寄寄存存的的功功能能外外，还还具具有有移移位位功功能能。所所谓谓移移位位功功能能，就就是是寄寄存存器中所存的数据可在移位脉冲的作用下左移或右移。器中所存的数据可在移位脉冲的作用下

15、左移或右移。LED PROC;入口参数入口参数:显示码在显示码在BL中中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 ENDP8.2.2 CRT显示器及其接口显示器及其接口1 概述(1)CRT显示器组成与工作原理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

16、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显显示示器器显显示示方方式式比比较较。监

17、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显显示示器器的的接接口口信信号号功功能能。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

18、，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图形显示适配器图形显示适配器增强型图形适配器增强型图形适配器EGA和影像图形阵列和影像图形阵列VGA是是IBMPC/AT、PC386、PC486的标准配置图形接口板。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。其分辨率、颜色、速度等性能均有显著的改进和提高

19、。EGA的分辨率达到的分辨率达到640350，其字符点阵有，其字符点阵有88、814、916等多种，可同时显示的颜色有等多种，可同时显示的颜色有256种。种。VGA的分的分辨率达到辨率达到640480，可同时显示的数，可同时显示的数256K种。种。SVGA的的分辨率可达到分辨率可达到640480、800600、1024768、12801024、16001200等，可同时显示的数不限，具等，可同时显示的数不限，具体取决于显存体取决于显存VRAM的容量，一般可达到的容量，一般可达到16M种种(24位位)、4G种种(32位位)颜色，即真彩色显示。颜色，即真彩色显示。EGA和和VGA的接口逻辑仍由显示

20、数据处理和扫描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逻辑包含显示存储器、并串转换器和属性控制器等部分。分。8、3 鼠标接口技术鼠标接口技术8.3.18.3.1、鼠标器工作原理及分类、鼠标器工作原理及分类（1）原理：）原理：鼠鼠标标器器是是由由位位置置传传感感器器、专专用用处处理理芯芯

21、片片和和采样机构组成。采样机构组成。鼠鼠标标器器的的工工作作原原理理：当当鼠鼠标标器器相相对对桌桌面面移移动动时时，采采样样机机构构按按X，Y相相垂垂直直的的方方向向把把位位置置和和距距离离信信息息送送往往传传感感器器，由由传传感感器器将将它它们们转转换换成成脉脉冲冲信信号号，输输入入给给专专用用的的微微处处理理器器，然然后后由由微微处处理理器器按按照照异异步步串串行行口口（或或并并行行口口）通通讯讯协协议议，将将动动作作位位移移以以相相应应的的数数据据格格式式传传送到计算机主机。送到计算机主机。（2）鼠标器的分类：）鼠标器的分类：按采样机构：分光机式、光电式、机械式按采样机构：分光机式、光电

22、式、机械式按其用途：分为台式和便携式两种。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按照按键的数量：二键式、三键式和多键式多功能鼠标器。能鼠标器。按其使用功能：分为按其使用功能：分为2D式和式和3D式两种。式两种。按其接口插头的类型：分为按其接口插头的类型：分为“D”型型9针串口鼠标针串口鼠标及圆形并口（及圆形并口（PS/2）鼠标。鼠标。串口，串口，PS/2和和USB三种类型三种类型串口：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

23、高性能优势，而且不支持热插拔。PS/2接口：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：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器组成原理鼠标接口引

24、脚示意图鼠标接口引脚示意图8.3.2 鼠标与计算机的接口 2.2.接口和协议接口和协议（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。()接口协议原理接口协议原理鼠标接口采用一种双向同步串行协议。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。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鼠标发送的数据包格式