微機(jī)接口第5章

1、1計(jì)算機(jī)接口技術(shù)2n第第 五五 章章 人機(jī)接口人機(jī)接口35.1 人機(jī)接口概述 n 在微機(jī)控制系統(tǒng)或微機(jī)信息管理系統(tǒng)中，在微機(jī)控制系統(tǒng)或微機(jī)信息管理系統(tǒng)中，通常都有大量的人通常都有大量的人-機(jī)對話活動。操作人員或機(jī)對話活動。操作人員或系統(tǒng)應(yīng)用人員既要隨時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)系統(tǒng)應(yīng)用人員既要隨時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)或操作結(jié)果，又要及時(shí)地向系統(tǒng)送入新的數(shù)或操作結(jié)果，又要及時(shí)地向系統(tǒng)送入新的數(shù)據(jù)。據(jù)。45.2 鍵盤接口 n 鍵盤是各種微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和智能化裝置鍵盤是各種微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和智能化裝置中不可缺少的輸入設(shè)備，它接收用戶通過中不可缺少的輸入設(shè)備，它接收用戶通過按鍵發(fā)出的信息，并將這些信息傳送給系按鍵發(fā)出

2、的信息，并將這些信息傳送給系統(tǒng)部件。每個(gè)按鍵的動作，由鍵盤內(nèi)部的統(tǒng)部件。每個(gè)按鍵的動作，由鍵盤內(nèi)部的控制電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，通過五芯屏控制電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，通過五芯屏蔽電纜傳入蔽電纜傳入PC機(jī)系統(tǒng)主板上的鍵盤接口機(jī)系統(tǒng)主板上的鍵盤接口 。5n 1.鍵盤的結(jié)構(gòu)鍵盤的結(jié)構(gòu)l鍵盤的組成：鍵盤的組成： 按鍵、鍵盤微處理器、掃描電路、五芯電纜、按鍵、鍵盤微處理器、掃描電路、五芯電纜、DIN型五芯插頭型五芯插頭l按鍵的分類：按鍵的分類：觸點(diǎn)式觸點(diǎn)式和和無觸點(diǎn)無觸點(diǎn)。v觸點(diǎn)式按鍵：利用觸點(diǎn)的接通或斷開進(jìn)行工作，故又觸點(diǎn)式按鍵：利用觸點(diǎn)的接通或斷開進(jìn)行工作，故又稱機(jī)械式開關(guān)。稱機(jī)械式開關(guān)。v無觸點(diǎn)式按鍵

3、：有電容式和霍爾式兩種無觸點(diǎn)式按鍵：有電容式和霍爾式兩種 電容式電容式：利用按鍵按下或釋放時(shí)所引起的電容量變化：利用按鍵按下或釋放時(shí)所引起的電容量變化來感知按鍵的狀態(tài)；來感知按鍵的狀態(tài)； 霍爾式霍爾式：利用按鍵按下或釋放時(shí)磁場的變化引起霍爾：利用按鍵按下或釋放時(shí)磁場的變化引起霍爾電壓的變化來感知按鍵的狀態(tài)電壓的變化來感知按鍵的狀態(tài) 。5.2.1 鍵盤工作過程 6l編碼的分類：全編碼鍵盤和非編碼鍵盤編碼的分類：全編碼鍵盤和非編碼鍵盤v全編碼鍵盤：全編碼鍵盤：帶有必要的硬件電路，能自動提供按鍵的帶有必要的硬件電路，能自動提供按鍵的ASCII編碼，并能將數(shù)據(jù)保存到新鍵按下為止；編碼，并能將數(shù)據(jù)保存到

4、新鍵按下為止；有去抖動和防止多鍵、串鍵等保護(hù)裝置；有去抖動和防止多鍵、串鍵等保護(hù)裝置；v非編碼鍵盤：非編碼鍵盤：僅按行、列排起來的矩陣開關(guān)，其他處理由軟件僅按行、列排起來的矩陣開關(guān)，其他處理由軟件來解決；來解決；硬件電路簡單，成本低；目前的微型機(jī)大多使用。硬件電路簡單，成本低；目前的微型機(jī)大多使用。7獨(dú)立連接的鍵盤獨(dú)立連接的鍵盤 一般用于一般用于8 8鍵或鍵或8 8鍵以下的鍵盤鍵以下的鍵盤 n 2.按鍵的識別按鍵的識別8矩陣結(jié)構(gòu)的非編碼鍵盤矩陣結(jié)構(gòu)的非編碼鍵盤 （1）采用行掃描法）采用行掃描法 9 （2）行反轉(zhuǎn)法）行反轉(zhuǎn)法行反轉(zhuǎn)法原理示意圖行反轉(zhuǎn)法原理示意圖10矩陣結(jié)構(gòu)的非編碼鍵盤矩陣結(jié)構(gòu)的非

5、編碼鍵盤 （3）采用行列掃描法）采用行列掃描法 對應(yīng)按鍵的六位計(jì)數(shù)器對應(yīng)按鍵的六位計(jì)數(shù)器的值為按鍵的掃描碼。的值為按鍵的掃描碼。 11鍵盤掃描電路鍵盤掃描電路n 3.鍵盤掃描電路鍵盤掃描電路12PC系列鍵盤掃描控制電路13n 4.鍵盤與主機(jī)之間的通信方式鍵盤與主機(jī)之間的通信方式145.2.2 PC擴(kuò)展鍵盤接口 n 微機(jī)的鍵盤接口是安裝在系統(tǒng)主板上的，鍵盤通過微機(jī)的鍵盤接口是安裝在系統(tǒng)主板上的，鍵盤通過五芯電纜與其相連。五芯電纜與其相連。PC擴(kuò)展鍵盤接口采用單片微處擴(kuò)展鍵盤接口采用單片微處理器理器8042作為鍵盤控制器。作為鍵盤控制器。n 鍵盤控制器的功能：鍵盤控制器的功能：l接收接收8048送

6、出的掃描碼，判斷是否正確；送出的掃描碼，判斷是否正確；l將串行改為并行傳輸；將串行改為并行傳輸；l將掃描碼存入緩存；將掃描碼存入緩存；l向主機(jī)發(fā)出中斷請求，等待主機(jī)進(jìn)行處理；向主機(jī)發(fā)出中斷請求，等待主機(jī)進(jìn)行處理；15鍵盤控制器結(jié)構(gòu)鍵盤控制器結(jié)構(gòu)16n在在8042中有三個(gè)端口寄存器：中有三個(gè)端口寄存器：l狀態(tài)寄存器：是一個(gè)狀態(tài)寄存器：是一個(gè)8位的只讀寄存器，地址為位的只讀寄存器，地址為64H。l輸入緩沖寄存器：是一個(gè)輸入緩沖寄存器：是一個(gè)8位的只寫寄存器，地位的只寫寄存器，地址為址為60H或或64H。l輸出緩沖寄存器：是一個(gè)輸出緩沖寄存器：是一個(gè)8位的只讀寄存器，地位的只讀寄存器，地址為址為60

7、H。 17n 鍵盤接口的功能如下：鍵盤接口的功能如下： （1）接收鍵盤輸出的鍵盤掃描碼）接收鍵盤輸出的鍵盤掃描碼 （2）輸出緩沖器滿產(chǎn)生鍵盤中斷）輸出緩沖器滿產(chǎn)生鍵盤中斷 （3）提供鍵盤中斷程序讀取系統(tǒng)掃描碼）提供鍵盤中斷程序讀取系統(tǒng)掃描碼（4）向鍵盤發(fā)送命令并接收鍵盤響應(yīng)）向鍵盤發(fā)送命令并接收鍵盤響應(yīng)（5）通過鍵盤鎖定開關(guān)封鎖按鍵的掃描碼）通過鍵盤鎖定開關(guān)封鎖按鍵的掃描碼（6）控制系統(tǒng)復(fù)位動作）控制系統(tǒng)復(fù)位動作185.2.3 鍵盤中斷與鍵盤輸入輸出功能n 鍵盤控制器接收鍵盤掃描碼后，向鍵盤控制器接收鍵盤掃描碼后，向CPU發(fā)出中發(fā)出中斷請求。斷請求。CPU接收該中斷后，啟動鍵盤中斷服務(wù)接收該中

8、斷后，啟動鍵盤中斷服務(wù)程序?qū)呙璐a進(jìn)行判斷，然后將其轉(zhuǎn)化成程序?qū)呙璐a進(jìn)行判斷，然后將其轉(zhuǎn)化成ASCII碼碼存入鍵盤緩沖區(qū)或執(zhí)行特殊的操作。存入鍵盤緩沖區(qū)或執(zhí)行特殊的操作。n 鍵盤中斷程序和鍵盤輸入輸出程序都是由系統(tǒng)鍵盤中斷程序和鍵盤輸入輸出程序都是由系統(tǒng)ROM-BIOS支持的，分別以支持的，分別以INT 09H（硬中斷）和（硬中斷）和INT 16H（軟中斷）標(biāo)記。（軟中斷）標(biāo)記。19n 中斷中斷09H的處理過程如下：的處理過程如下：l 從鍵盤控制器的輸出緩沖寄存器中取出系統(tǒng)掃描從鍵盤控制器的輸出緩沖寄存器中取出系統(tǒng)掃描碼。碼。l 判斷該鍵是單獨(dú)按下或是與組合鍵（判斷該鍵是單獨(dú)按下或是與組合鍵

9、（SHIFT、CTRL或或ALT）一起使用，并將掃描碼轉(zhuǎn)換成相）一起使用，并將掃描碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的應(yīng)的ASCII碼或擴(kuò)展碼或擴(kuò)展ASCII碼。碼。l 完成任務(wù)后，結(jié)束中斷調(diào)用并返回完成任務(wù)后，結(jié)束中斷調(diào)用并返回 。n 鍵盤輸入輸出功能（鍵盤輸入輸出功能（16H） AH=0、 AH=1 、AH=2205.3 顯示器概述n顯示器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可少的輸出設(shè)備，顯示器接顯示器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可少的輸出設(shè)備，顯示器接口就是我們一般稱的顯示卡?？诰褪俏覀円话惴Q的顯示卡。n顯示器件顯示器件：陰極射線管顯示器（：陰極射線管顯示器（CRT）和平板顯示器）和平板顯示器兩類。兩類。n平板顯示器分為平板顯示器分為：液

10、晶顯示器（：液晶顯示器（LCD）、場致發(fā)光顯）、場致發(fā)光顯示器（示器（EL）、等離子體顯示器（）、等離子體顯示器（PDP）、真空熒光）、真空熒光顯示器（顯示器（VFD）等。）等。n顯示卡是一塊插在顯示卡是一塊插在PC主機(jī)板上的擴(kuò)展卡，它通過信主機(jī)板上的擴(kuò)展卡，它通過信號線的輸出，控制顯示器件顯示各種字符和圖形。號線的輸出，控制顯示器件顯示各種字符和圖形。215.3.1 CRT顯示器的工作原理彩色顯示器的基本結(jié)構(gòu)框圖225.3.1 CRT顯示器的工作原理光柵掃描示意圖23n 2.CRT顯示器的性能指標(biāo)顯示器的性能指標(biāo)l分辨率分辨率：分辨率分字符分辨率和圖形分辨率；：分辨率分字符分辨率和圖形分辨率

11、；l顯示速度顯示速度：顯示速度是指顯示字符、圖形，特別：顯示速度是指顯示字符、圖形，特別是動態(tài)圖像的速度，它與顯示器的分辨率及掃描是動態(tài)圖像的速度，它與顯示器的分辨率及掃描頻率有關(guān)；頻率有關(guān)；l色彩與亮度等級色彩與亮度等級：亮度等級又稱為灰度，主要指：亮度等級又稱為灰度，主要指單色顯示器的亮度變化；單色顯示器的亮度變化； l點(diǎn)距點(diǎn)距：熒光屏上兩個(gè)同樣顏色熒光點(diǎn)之間的距離，：熒光屏上兩個(gè)同樣顏色熒光點(diǎn)之間的距離，常以常以mm來表示；來表示；l像素像素：使用：使用CRT技術(shù)的顯示器可以顯示圖像的最技術(shù)的顯示器可以顯示圖像的最小單位。顯示器一般分辨率為小單位。顯示器一般分辨率為1024*768、12

12、80*1024、1600*1280；24n 2.CRT顯示器的性能指標(biāo)顯示器的性能指標(biāo)l場頻場頻：又稱為：又稱為“垂直掃描頻率垂直掃描頻率”，指單位時(shí)間內(nèi)，指單位時(shí)間內(nèi)屏幕刷新的次數(shù)；屏幕刷新的次數(shù)；VGA不得小于不得小于72Hz。l行頻行頻：又稱：又稱“水平掃描頻率水平掃描頻率”，指電子束每秒在，指電子束每秒在屏幕上掃描過的水平線數(shù)量；屏幕上掃描過的水平線數(shù)量；v如：顯示器的最高分辨率為如：顯示器的最高分辨率為1024*768，場頻為，場頻為85Hz，行頻至少應(yīng)為行頻至少應(yīng)為768*85=65280Hz；l頻帶寬頻帶寬：指每秒鐘電子槍掃描過的總像素?cái)?shù)。視：指每秒鐘電子槍掃描過的總像素?cái)?shù)。視頻

13、帶寬頻帶寬=水平分辨率水平分辨率*垂直分辨率垂直分辨率*場頻，單位為場頻，單位為MHz。255.3.2 顯示接口卡n 顯示器的顯示標(biāo)準(zhǔn)是由顯示卡實(shí)現(xiàn)的；顯示器的顯示標(biāo)準(zhǔn)是由顯示卡實(shí)現(xiàn)的； n 顯示標(biāo)準(zhǔn)有顯示標(biāo)準(zhǔn)有MDA、CGA、EGA、VGA、 SVGA、XVGA；n 總線接口從總線接口從ISA到到PCI，及目前使用的，及目前使用的AGP， PCI-E顯卡接口；顯卡接口；265.3.2 顯示接口卡 顯示卡的性能顯示卡的性能n VGA顯示卡顯示卡lVGA為視頻圖形陣列，是彩色圖形顯示標(biāo)準(zhǔn)。lVGA卡具有如下特點(diǎn)：v高度集成的VLSI芯片，8位或16位外部數(shù)據(jù)總線；v內(nèi)部有可變頻的時(shí)鐘以適應(yīng)不同的

14、顯示模式要求；v存儲器兼容EGA、CGA、MDA顯示標(biāo)準(zhǔn)；v支持最高分辨率640*480（16/256顏色），1024*768v支持視頻信號輸出，采用數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)，輸出模擬視頻信號，可顯示無窮多的顏色；v顯示存儲器容量一般為256KB1MB；275.3.2 顯示接口卡管腳排列和接口信號定義285.3.2 顯示接口卡 顯示卡的主要組成部件顯示卡的主要組成部件n 顯示存儲器顯示存儲器VRAM（ Video Random Access Memory ）l作用：以數(shù)字形式存儲屏幕上的圖形圖像；l性能指標(biāo)：數(shù)據(jù)存儲速度和顯示存儲器容量；l顯存類型：單端口存儲器DRAM、SDRAM 雙端口存儲器VRAMl

15、顯示存儲器的容量：分辨率*色彩精度/8l如果要在1024*768分辨率、真彩色32位的環(huán)境工作，顯示存儲器的容量必須大于1024*768*32/8=3145728Byte=3.2M295.3.2 顯示接口卡 顯示卡的主要組成部件顯示卡的主要組成部件n 字符發(fā)生器字符發(fā)生器l作用：從字庫模中取出字模數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)成電信號發(fā)給顯示器顯示。n 圖形芯片圖形芯片l芯片上集成常用的繪圖功能；減輕CPU繪圖運(yùn)算器的負(fù)擔(dān)，加速圖形顯示。n RAMDAC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換器）l將顯示存儲器中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成顯示器能夠識別的模擬信號，以驅(qū)動VGA或SVGA的RGB模擬顯示器n CRT控制器控制器l發(fā)出控制信號，來控制三根

16、電子槍的射出強(qiáng)度以及各項(xiàng)參數(shù)305.4 LCD接口nCRT顯示器最大的弱點(diǎn)是輻射和電磁波干擾顯示器最大的弱點(diǎn)是輻射和電磁波干擾nLCD的特點(diǎn)：體積小、重量輕、無電磁波輻射的特點(diǎn)：體積小、重量輕、無電磁波輻射n液晶是一種固體和液體的中間狀態(tài)物質(zhì)，既具有液體液晶是一種固體和液體的中間狀態(tài)物質(zhì)，既具有液體的流動性又具有光學(xué)特性的有機(jī)化合物的流動性又具有光學(xué)特性的有機(jī)化合物315.4 LCD接口n液晶的兩個(gè)特點(diǎn)：液晶的兩個(gè)特點(diǎn)：l液晶可以排列為扭曲的形式，使得通過它的光線液晶可以排列為扭曲的形式，使得通過它的光線也隨之扭曲也隨之扭曲l當(dāng)有電流通過時(shí)，晶體會改變排列方式當(dāng)有電流通過時(shí)，晶體會改變排列方式

17、n有透射型液晶和反射型液晶有透射型液晶和反射型液晶325.4 LCD接口液晶顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)液晶顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.4.1 LCD介紹 偏振光片硅玻璃硅玻璃液晶偏振光片液晶投射型液晶顯示投射型液晶顯示器工作過程器工作過程33反射型液晶顯示反射型液晶顯示器工作過程器工作過程單個(gè)像素的結(jié)構(gòu)5.4 LCD接口345.4 LCD接口5.4.2 LCD驅(qū)動方式 355.5 交互式人機(jī)接口鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器是用于控制屏幕上的光標(biāo)移動的輸入設(shè)備，在軟件是用于控制屏幕上的光標(biāo)移動的輸入設(shè)備，在軟件支持下可實(shí)現(xiàn)屏幕編程、菜單選擇、圖形繪制等功能；支持下可實(shí)現(xiàn)屏幕編程、菜單選擇、圖形繪制等功能；鼠標(biāo)器鼠標(biāo)器在平面運(yùn)動

18、中產(chǎn)生的在平面運(yùn)動中產(chǎn)生的X與與Y方向位移量送入計(jì)算機(jī)，方向位移量送入計(jì)算機(jī)，以確定屏幕上光標(biāo)的位置，實(shí)現(xiàn)對微機(jī)的操作。以確定屏幕上光標(biāo)的位置，實(shí)現(xiàn)對微機(jī)的操作。n鼠標(biāo)器的分類l兩鍵MS MOUSE和三鍵PC MOUSE；l機(jī)械鼠標(biāo)、光機(jī)鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)；l按接口分：串行鼠標(biāo)器、PS/2鼠標(biāo)器、總線鼠標(biāo)器和USB鼠標(biāo)器l鼠標(biāo)器的分辨率DPI(dots per inch)，表示鼠標(biāo)器移動1英寸所經(jīng)歷的像素點(diǎn)數(shù)，常用分辨率為320dpi400dpi。365.5 交互式人機(jī)接口鼠標(biāo)器軌跡球鼠標(biāo)375.5 交互式人機(jī)接口鼠標(biāo)器n 鼠標(biāo)器的接口lMS 串行鼠標(biāo)器接口MS 串行鼠標(biāo)器的串行通信方式為：7數(shù)據(jù)位，1停止位，無奇偶校驗(yàn)方式以12