第9章人機交互接口

1、第9章 人機交互接口 桂小林西安交通大學(xué)計算機系版權(quán)所有1人機交互接口技術(shù)涉及認識心理學(xué)、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W科、計算機科學(xué)、圖形學(xué)、語言學(xué)、美學(xué)、行為科學(xué)等諸多學(xué)科人機交互接口是一門綜合技術(shù)。人機接口研究的主要方向集中在接口的智能化和接口的圖形化微機系統(tǒng)的基本人機交互接口主要有鍵盤、鼠標接口，打印機與掃描儀等；顯示器與顯示卡接口。2桂小林，微機原理與接口9.1 PS/2鍵盤接口1981年IBM推出了IBMPC/XT鍵盤及其接口標準。該標準定義了83鍵，采用5腳DIN連接器和簡單的串行協(xié)議。1984年IBM推出了IBMAT鍵盤接口標準（簡稱AT鍵盤）。該標準定義了84101鍵，采用5腳DIN連接器和雙向

2、串行通訊協(xié)議1987年，IBM又推出了PS/2鍵盤接口標準。該標準仍舊定義了84101鍵，但是采用6腳mini-DIN連接器；用雙向串行通訊協(xié)議并且提供有可選擇的第三套鍵盤掃描碼集，同時支持17個主機到鍵盤的命令?，F(xiàn)在，大部分計算機還保留了PS/2鍵盤接口，但有被USB鍵盤接口代替的趨勢。 3桂小林，微機原理與接口PC機與鍵盤的接口邏輯圖 4桂小林，微機原理與接口圖9-1給出了PC機與鍵盤的接口邏輯圖。其中鍵盤由單片機8048控制鍵盤的掃描和與PC計算機的通訊。PC計算機部分由8042芯片控制。5桂小林，微機原理與接口9.1.2 PS/2的物理連接器6桂小林，微機原理與接口9.1.3 PS/2

3、通訊協(xié)議PS/2 通訊協(xié)議是一種雙向同步串行通訊協(xié)議。通訊的兩端通過Clock(時鐘腳)同步，并通過DATA(數(shù)據(jù)腳)交換數(shù)據(jù)。任何一方如果想抑制另外一方通訊時，只需要把Clock(時鐘腳)拉到低電平。如果是PC機和PS/2鍵盤間的通訊，則PC機必須做主機，也就是說，PC機可以抑制PS/2鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)，而 PS/2鍵盤則不會抑制PC機發(fā)送數(shù)據(jù)。一般兩設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)的最大時鐘頻率是33kHz，大多數(shù)PS/2設(shè)備工作在1020kHz。推薦值在 15kHz左右，也就是說，Clock(時鐘腳)高、低電平的持續(xù)時間都為40s。每一數(shù)據(jù)幀包含1112個位，具體含義如表1所列。 7桂小林，微機原理與接口表9

4、.1 PS/2數(shù)據(jù)幀格式1個起始位總是邏輯08個數(shù)據(jù)位（LSB）低位在前，高位在后1個奇偶校驗位奇校驗1個停止位總是邏輯11個應(yīng)答位僅用在主機對PS/2設(shè)備的通訊中使用1、PS/2設(shè)備到主機的通訊主機在時鐘下降沿讀人數(shù)據(jù)線狀態(tài) 8桂小林，微機原理與接口2、主機到PS/2設(shè)備的通訊 從設(shè)備在時鐘上升沿讀人數(shù)據(jù)線狀態(tài)。9桂小林，微機原理與接口9.1.4 PS/2鍵盤的編碼與命令集1、PS/2鍵盤的編碼目前，PC機使用的PS/2鍵盤都默認采用第2套掃描碼集。掃描碼有兩種不同的類型：“通碼(make code)”和“斷碼(break code)”。當一個鍵被按下或持續(xù)按住時，鍵盤會將該鍵的通碼發(fā)送給主

5、機。而當一個鍵被釋放時，鍵盤會將該鍵的斷碼發(fā)送給主機。雖然多數(shù)第二套通碼都只有一個字節(jié)寬，但也有少數(shù)擴展按鍵的通碼是兩字節(jié)或四字節(jié)寬。這類的通碼第一個字節(jié)總是為0 xE0。第二套斷碼有兩字節(jié)長，它們的第一個字節(jié)是0 xF0，第二個字節(jié)是這個鍵的通碼。擴展按鍵的斷碼通常有三個字節(jié)，它們前兩個字節(jié)是0 xE0、0 xF0 ，最后一個字節(jié)是這個按鍵通碼的最后一個字節(jié)。10桂小林，微機原理與接口根據(jù)鍵盤按鍵掃描碼的不同，可將按鍵分為3類：第1類按鍵：通碼為一個字節(jié)0 xXX，斷碼為0 xF0+0 xXX形式（這里XX表示對應(yīng)按鍵的編碼）。如A鍵，其通碼為0 x1C，斷碼為0 xF0和0 x1C兩個字節(jié)

6、。第2類按鍵：通碼為兩字節(jié)0 xE0+0 xXX形式，斷碼為0 xE0+0 xF0+0 xXX形式。如Right Ctrl鍵，其通碼為0 xE0和0 x14，斷碼為0 xE0、0 xF0和0 x14。第3類特殊按鍵：Print Screen鍵，其通碼為0 xE0、0 x12、0 xE0、0 x7C；斷碼為0 xE0、0 xF0、0 x7C、0 xE0、0 xF0、0 x12；Pause鍵，其通碼為0 xE1、0 x14、0 x77、0 xE1、0 xF0、0 xl4、0 xF0、0 x77，斷碼為空。11桂小林，微機原理與接口2、一個鍵盤發(fā)送值的例子通碼和斷碼是以什么樣的序列發(fā)送到你的計算機從

7、而使得字符G出現(xiàn)在你的字處理軟件里的呢？因為這是一個大寫字母，需要發(fā)生這樣的事件次序：按下Shift 鍵-按下G鍵-釋放G 鍵-釋放Shift 鍵。與這些時間相關(guān)的掃描碼如下：Shift 鍵的通碼12h，G 鍵的通碼34h，G 鍵的斷碼F0h 34h ，Shift 鍵的斷碼F0h 12h 。因此發(fā)送到你的計算機的數(shù)據(jù)序列應(yīng)該是：12h，34h，F(xiàn)0h，34h，F(xiàn)0h ，12h。PS/2鍵盤這時共需要向主機發(fā)送6幀數(shù)據(jù)。12桂小林，微機原理與接口9.2 顯示器接口9.2.1 顯示卡顯示卡(Video Graphics Array 簡稱 VGA)是顯示適配器的簡稱，它是主機與顯示器通信的控制電路和

8、接口。顯示卡在計算機中的主要作用就是在程序運行時根據(jù)CPU提供的指令和有關(guān)數(shù)據(jù)，將程序運行過程和結(jié)果進行相應(yīng)的處理并轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接受的文字和圖形顯示信號后通過屏幕顯示出來，以便為使用者提供繼續(xù)或中止程序運行的判斷依據(jù)。簡單來說，就是把計算機計算出來的文字與圖形表現(xiàn)在顯示器上。13桂小林，微機原理與接口顯示卡中顯示內(nèi)存的用途主要是用來暫存由圖形芯片處理好的各幅圖形顯示數(shù)據(jù)，然后由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器讀取并逐幅（可以理解為一幅完整的圖像）轉(zhuǎn)換為仿真視頻信號再提供給傳統(tǒng)的顯示器使用，衡量顯示內(nèi)存的技術(shù)性能有數(shù)據(jù)存取速度（可用工作頻率表示）和顯示內(nèi)存容量。存取速度通常用納秒（ns）表示，數(shù)值越小越快。顯示內(nèi)

9、存容量使用MB表示，數(shù)值則是越大越好。14桂小林，微機原理與接口9.2.2 顯示卡接口一般顯示卡上的視頻信號接口通常只有一個15針的D型插座，供使用者連接顯示器使用，但有些具備電視信號輸出的顯示卡除了15針D型插座外，還具有DIN型視訊信號插座或者5針的S端子視訊信號插座。 15桂小林，微機原理與接口9.2.3顯示器的主要性能指標顯示器的主要性能指標包括：最大分辨率、顏色數(shù)、刷新頻率、點距等。分辨率是反映整屏的屏幕像素總數(shù)，最大分辨率就是其最大值，一般用橫向點數(shù)縱向點數(shù)來表示。分辨率越高，工作空間越大、內(nèi)容越多、圖像也越精細。不同尺寸的顯示器，有不同的推薦分辨率。一般情況，14英寸通常為640

10、480或800600；15英寸為800600或1024768；17英寸為1024768；19英寸為12801024。16桂小林，微機原理與接口刷新頻率：就是垂直掃描頻率，或稱場頻，是指顯示器在某一種顯示方式下，每秒鐘從上到下所能完成的刷新次數(shù)，單位為Hz。場頻的范圍大小反映了顯示器對于各種顯示分辨率的適應(yīng)能力以及屏幕圖象有無抖動和潛在的抖動。其值越高，圖象越穩(wěn)定，閃爍感就越小。根據(jù)VESA標準，75Hz以上為推薦刷新頻率，是按照人眼的特性，屏幕每秒刷新75次，才不會感覺到明顯的閃爍，頻率越高，對視覺的影響越小。所以在選擇顯示器時，一定要注意其推薦刷新頻率須大于或等于75Hz。行頻：就是水平掃描頻率，單位用KHz表示，是指電子束每秒在屏幕上掃過的次數(shù)。行頻的高低反映了屏幕圖象的穩(wěn)定程度。17桂小林，微機原理與接口點距：點距標志著圖像的清晰程度和細節(jié)的分析力。一般顯示器的點距為0.28mm（如圖），這是最基本的