微机原理接口技术第5章优秀PPT.ppt

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1、5.1 键盘接口键盘接口 编码键盘。这种键盘内部能自动检测被按下的键，并供应与被按键对应的键码，如ASCII码、EBCDIC码等，以并行或串行方式送给CPU。它运用便利，接口简洁。非编码键盘。这种键盘只简洁地供应键盘的行列矩阵，而按键的识别和键值的确定、输入等工作通过软件完成。这是目前可得到的最便宜的微机输入设备。1去抖动 去抖动的方法通常有两种:（1）软件延时法：当发觉有键按下或释放时，软件延时一段时间再检测。（2）硬件消抖动：在键开关与计算机接口之间加一个消抖动电路，如双稳电路、单稳电路（输出脉宽要大于抖动时间）、RC滤波电路等。由于硬件去抖动增加了电路的困难性，每个按键都要一个去抖动电路

2、，所以这种方法只适用于键数目较少的场合。在键数目较多时，大多接受软件延时法去抖动。2防串键 串键是指两个或两个以上按键同时按下，或一个键按下后没释放又按下另一个键时产生的问题。双键锁定。N键连锁。3按键识别和键码产生 行扫描法。行列交换法。5.1.1 键盘接口基本功能 常用的非编码键盘有线性键盘和矩阵键盘两种。线性键盘是指其中每一个按键均有一条输入线送到计算机的接口。若有N个键盘，则须要N条输入线。矩阵键盘是指按键按行（i）和列（j）排列，这种方式可排列ij个按键，但送往计算机的输入线仅为n=i+j条。5.1.2 非编码键盘接口（1）扫描法）扫描法 扫扫描描法法通通过过依依次次查查询询键键盘盘

3、矩矩阵阵的的枚枚一一行行线线，然然后后读读取取列列数数据据确确定定按按键键是是否否在在本本行行，具具体体方方法法如如下下：首首先先使使PA0=0然然后后读读取取PB端端口口，若若PB=0FFH则则表表示示行行0没没有有按按键键按按下下，再再使使PA1=0再再读读取取PB推推断断行行2有有无无按按键键按按下下，依依次次扫扫描描全全部部的的行行线线。当当PB读读取取的的数数据据不不为为0FFH，则则表表示示该该扫扫描描行行有有按按键键按按下下，则则再再确确定定相相应应的的按按键键序号。序号。（2）行列交换法）行列交换法 行行列列交交换换法法也也称称行行列列行行反反转转法法，在在识识别别闭闭合合按按

4、键键时时，要要将将行行线线接接一一个个并并口口，工工作作于于输输出出方方式式，将将列列线线也也接接一一个个并并口口，工工作作于于输输入入方方式式，程程序序使使CPU通通过过输输出出端端口口向向各各行行线线上上全全部部送送低低电电平平，然然后后读读入入列列线线的的值值。假假如如某某按按键键按按下下，则则必必定定会会使使某某一一列列线线值值为为0。然然后后，程程序序再再对对两两个个并并行行端端口口进进行行方方式式设设置置，使使行行线线工工作作在在输输入入方方式式，列列线线工工作作在在输输出出方方式式，并并将将刚刚才才读读到到的的列列线线值值从从列列线线所所接接的的并并口口输输出出，再再读读取取行行

5、线线上上的的输输入入值值，在在闭闭合合键键所所在在的的行行线线上上的的值值必必定定为为0。这这样样，当当一一个个按按键键被被按按下下时时，必必定定可可以以读读取取一一对对唯唯一的行值和列值。一的行值和列值。5.1.3 PC机键盘接口机键盘接口 1键盘的工作原理 组合键：当按下Ctrl、Shift、Alt等限制键时，INT 09H中断将其扫描码送入DOS参数区40:17H单元，在用户按下其他键时与40:17H单元内容组合为一个组合键。如处理Ctrl+C键时，INT 09H中断首先将Ctrl键(扫描码为1DH)存入40:17H单元，随后再读取后续按键，若按键为C，则说明为Ctrl+C组合键。乒乓键

6、：PC机设置有乒乓键(如NumLock、CapsLock等)计数位，通过计数位的0、1来区分按键状态。若开机加电后未按过NumLock键或按偶数次，作为小键盘的光标限制/编辑方式。在这种方式下若按下“7/Home”键时将说明为“Home”编辑键，送入键盘缓冲区的键代码为00，47H两字节；若开机加电后按过奇数次NumLock键，则小键盘为数字方式，在这种方式下若按下“7/Home”键时将说明为“7”数字，送入键盘缓冲区的键代码为37H，47H两字节。换档键：若DOS参数区40:17H单元的数据为02(ShiftL按下)或01(ShiftR按下)，BIOS程序将输入键说明为对应换档键。2扫描码和

7、ASCII码 当在键盘上“按下”或“放开”一个键时，如键盘中断允许，就会在计算机上产生类型为09H的硬件中断，CPU将限制转入BIOS键盘中断处理程 序，以处理用户键盘操 作状况。键盘处理程序 从8255并行接口芯片的 PA(I/O端口地址60H)读 取一个字节的数据，如 所读取数据D7=1，表示 按键已放开(称为断码)，如D7=0，表示键按下(通 码)，而数据的D6D0则 为按键的扫描码。3键盘接口电路 PC键盘接口电路如图5.2所示，它由串并转换芯片74LS322和一些触发器、门电路构成，数据通过8255的PA读入计算机。在ROM BIOS中，对键盘初始化和键盘中断的程序为：MOV AL，

8、99HOUT 63H，ALMOV AL，0C8HOUT 61H，ALMOV AL，48HOUT 61H，AL 在IRQ1键盘中断服务程序中对扫描码进行读取和对键盘接口进行限制的程序为：KEY_IN:IN AL，60H ；读入键盘数据端口 TEST，AL，80H；按键是否松开 JNZ KEY_IN；没松开，等待 PUSH AX IN AL，61H；读键盘状态端口(8255PB口)MOV AH，AL OR AL，80H；置PB7=1 OUT 61H，AL；清除74LS322和中断触发器 XCHG AH，AL；复原PB读入数据 OUT 61H，AL；输出，复原PB7=0、PB6=1，允许接收下一个键

9、 POP AX；复原读入的键盘扫描码 MOV AH，AL；键盘扫描码送AH XLATB；查表，将扫描码转换为ASCII码 5.2 LED显示器接口显示器接口 1.七段LED显示器 基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图5.3所示排列而成，可实现09的数字和字符显示，具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等。LED有共阴极连接和共阳极连接两种，如图5.3所示。LED连接的线路不同，其编码也不同，如图5.4所示电路的LED编码如表5-2所示。2.点阵式LED显示器 LED点阵管可以代替数码管、符号管和米字管。不仅可以显示数字，也可显示全部西文字母和符号。假如将多

10、块组合，可以构成大屏幕显示屏，用于汉字、图形、图表等等的显示。被广泛用于机场、车站、码头、银行及很多公共场所的指示、说明、广告等场合。图5.6所示为88点阵LED外观及引脚图，其中07用于限制点阵LED的行，AH用于限制点阵LED的列，其等效电路如图5.7所示，只要其对应的X、Y轴顺向偏压，即可使LED发光。假如使左上角LED点亮，则Y0=1，X0=0即可。实际应用时限流电阻可以放在X轴或Y轴。5.3 CRT显示器接口显示器接口 1字符显示原理 显示器显示字符的方法以点阵为基础。这种方法将字符分解成mn个点阵组成的阵列，将点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符

11、发生器中依次读出点阵，依据点阵的0和1限制扫描电子束开关，在屏幕上形成字符。字符点阵的多少取决于字符显示质量和字符块大小，在PC机中字符窗口为914点阵，字符为79点阵。5.3.1 显示器文本接口显示器文本接口 PC机字符显示原理如图5.8所示。显示的字符被存放在视频存储器(VRAM)中，字符发生器ROM的高位地址来自VRAM的ASCII码，低位地址来自光栅地址计数器的输出RA3RA0，它具体指向这个字符点阵的某个字节。在显示过程中，依据VRAM中的ASCII码和光栅地址计数器访问ROM，依次取出字符点阵，就可以完成一行字符的显示输出。2字符显示属性 显示器上的每一个字符在视频缓冲区(VRAM

12、)由2个字节表示，第一个字节是显示字符的ASCII码，而其次个字节是该显示字符的属性。字符的属性确定了该显示字符的特性，如显示字符的颜色、背景颜色、闪烁等，在彩色文本方式下，字符的属性定义如图5.9所示。BI=1：表示该显示的字符闪烁，在MS-DOS下的汉字系统中，该位被用作其他用途，并且字符不能闪烁；D6D4：表示该显示字符的背景颜色RGB，在彩色文本方式中，显示的字符共有8种背景颜色；D3D0：表示该显示字符的前景颜色RGB，在彩色文本方式中，显示的字符共有16种前景颜色，I是加亮位，如I=1则表示RGB所对应的颜色作加亮显示。5.3.2 显示器图形接口显示器图形接口 VGA显示卡结构如图

13、5.10所示。1VGA图形显示原理 VGA(Video Graphics Array)显示适配器是接受RGB模拟显示的显示接口卡。(1)彩色位面法 在VGA显示适配器中，彩色位面法用于16色模式。图形16色显示时把VRAM划分为4个彩色位面，屏幕上的像点特征由4个位面的值共同确定。由03位面合成的值是一个颜色索引值，而不是真正显示器所显示的颜色值，真正显示的颜色必需通过索引寄存器查到，再通过DAC表产生，如图5.12所示。由此可见，假如更改颜色索引寄存器的数值，就可以达到换色的作用或变更颜色的作用。(2)压缩像素法压缩像素法 在在VGA或或Super VGA显显示示适适配配器器中中，压压缩缩像

14、像素素法法主主要要用用于于256色色以以上上的的图图像像显显示示模模式式，在在压压缩缩像像素素法法中中，VRAM中中的的一一个个字字节节对对应应屏屏幕幕上上的的一一个个像像点点，由由于于一一个个字字节节的的取取值值为为0255，所所以以屏屏幕幕上上的的点点就就有有256种种颜颜色色的的变变更更(256色色)。VRAM与与屏屏幕幕的的映映射射关关系如图系如图5.13所示。所示。2DAC数模转换器 数模转换器(DAC)是VGA和Super VGA图形适配器所特有的寄存器组。DAC能将数字信号转换为模拟信号，以驱动VGA或Super VGA的RGB模拟显示器。由于模拟信号可以连续变更，因此显示器显示

15、的色调变更可以特别平滑，适合人的视觉感受。DAC数模转换器由3个视频数模转换寄存器(RGB)和DAC电路组成，它们分别限制红(R)、绿(G)、蓝(B)原色亮度值(RGB)。每个寄存器为6位，其亮度值(色饱和度)范围为063，3个寄存器一共可以产生646464=266 144种颜色。同时DAC还必需从查色表(颜色索引寄存器)中取得颜色编码，以确定屏幕上应显示何种颜色。查色表为8位，所以DAC一次只能从查色表中转换28=256种颜色。对于假彩色显示适配器(显卡)如VGA、Super VGA等，虽然DAC能产生266 144种颜色，但同一时刻同一屏上只能显示256种颜色。5.3.3 VESA图形标准

16、接口图形标准接口 工业标准化组织视频电子学标准协会(Video Electronics Standards Association，VESA)提出一组附加的BIOS功能调用图形接口标准，从而解决了Super VGA软件开发、应用的不兼容问题。但VESA也有它的先天不足，它是一个从软件层解决Super VGA适配器之间的兼容问题，并且只能在实地址模式中运用(不支持Windows)。但接受VESA标准图形接口可以解决DOS下的应用软件的兼容，用VESA图形接口开发的DOS应用程序可以在不同的Super VGA适配器上的DOS环境中运行。5.3.4 真彩色图形显示真彩色图形显示 真彩色指用户程序写入

17、显示缓存的图形信息，不须要通过颜色索引转换和调色板的转换而干脆通过DAC转换为模拟量显示，即写入的颜色与显示的显示相同。真彩色显示卡的结构如图5.14所示。5.4 其他人机交互接口其他人机交互接口 鼠标器从工作原理上可分为机械式、光电式两种。MS鼠标的串行通信参数为：1200bps，7位数据位，无奇偶校验，1位停止位。MS鼠标接受3字节数据格式(1B=X 1 LB RB Y7 Y6 X7 X6，2B=X 0 X5 X4 X3 X2 X1 X0，3B=X 0 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0，其中LB=1表示鼠标左键按下，RB=0右键按下)，通信运用TXD、RXD、RTS、DTR等限制线。5.

18、4 其他人机交互接口其他人机交互接口 5.4.2 触摸屏原理及接口触摸屏原理及接口 触摸屏从原理上可分为：电阻式触摸屏、红外线触摸屏、电容式触摸屏、表面声波触摸屏和近场成像触摸屏等。触摸屏都是用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置（以坐标形式）由触摸屏限制器检测，并通过接口（通常是RS-232C）送到CPU，计算机从而确定用户当前所指位置（坐标）。5.4.3 光笔接口光笔接口 光笔是用于交互式绘图、测量的部件，从外形看它像一支一般的笔，在顶部装有光学镜头调整光圈的大小以限制视场。视场内的光通量(亮度的强弱)经过光纤送到脉冲检测电路去检测。显示器上的每一亮点并不是恒亮的，而

19、是随着光栅扫描的到来由暗到亮，扫描后又由亮到暗变更着，这种动态的变更是人眼所不能视察的(视觉暂留效应)，但却会使光电检测电路产生一连串的脉冲，如图5.16所示。当用户在光笔上按动按钮开关时，光电脉冲输出允许，光栅扫描到光笔所处像点时，光笔就向接口电路送出一个负脉冲。CPU用IN吩咐读出状态寄存器，状态寄存器为4位，其中b3、b0位表示接口扫描状态，b2、b1表示光笔状态，光笔连接原理如图5.17所示。5.4.4 游戏操纵杆游戏操纵杆 操纵杆被广泛应用于图像阅读、处理系统，用于图像的快速滚动操作。操纵杆通过转动手柄使相连接的电位器的电阻值发生变更，然后通过电阻-频率（或周期）转换器，转换为数字脉

20、冲，传送给计算机确定手柄的变更量，进而确定图像的滚动量大小。5.4.5 图形板和画笔图形板和画笔 画笔(Stylus)为笔状，但它不是光笔，它不是用于在CRT屏幕上绘制图形，而是用于图形板(Tablet)。当画笔接触到图形板上的某一位置时，画笔在图形板上的位置坐标就会自动传送到计算机，随着画笔在图形板上的运动就可以在屏幕上画出图形。图形板和画笔相结合构成二维坐标的输入系统，主要用于输入工程图、广告图形创意输入等。一般可将工程图纸贴于图形板上，画笔沿图纸上的图形移动，读取图形坐标，即可输入工程图，图形板和画笔功能类似于数字化仪。为了提高读图精度，画笔也可用游标(Cursor)代替画笔与图形板协作运用。游标是一个手持的方形坐标读出器，游标上有一块透亮玻璃，玻璃上刻有十字标记，十字标记的中心就是游标的中心，运用时将游标中心对准图纸坐标点上，它比画笔读取的坐标更精确。图形板与计算机的连接一般运用RS-232C异步串行接口，计算机可设置图形板的工作方式，如点方式、流方式、开关流方式等，不同的工作方式的数据格式略有不同。精品课件精品课件！精品课件精品课件！习题五习题五