微機接口第5章

1計算機接口技術56學時太原理工大學物理系2015.5.142第五

章

人機接口35.1人機接口概述

在微機控制系統(tǒng)或微機信息管理系統(tǒng)中，通常都有大量的人-機對話活動。操作人員或系統(tǒng)應用人員既要隨時了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)或操作結果，又要及時地向系統(tǒng)送入新的數(shù)據(jù)。45.2鍵盤接口

鍵盤是各種微機應用系統(tǒng)和智能化裝置中不可缺少的輸入設備，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統(tǒng)部件。每個按鍵的動作，由鍵盤內(nèi)部的控制電路轉換成相應的代碼，通過五芯屏蔽電纜傳入PC機系統(tǒng)主板上的鍵盤接口

。51.鍵盤的結構鍵盤的組成：

按鍵、鍵盤微處理器、掃描電路、五芯電纜、DIN型五芯插頭按鍵的分類：觸點式和無觸點。觸點式按鍵：利用觸點的接通或斷開進行工作，故又稱機械式開關。無觸點式按鍵：有電容式和霍爾式兩種

電容式：利用按鍵按下或釋放時所引起的電容量變化來感知按鍵的狀態(tài)；

霍爾式：利用按鍵按下或釋放時磁場的變化引起霍爾電壓的變化來感知按鍵的狀態(tài)

。5.2.1鍵盤工作過程

6編碼的分類：全編碼鍵盤和非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ASCII編碼，并能將數(shù)據(jù)保存到新鍵按下為止；有去抖動和防止多鍵、串鍵等保護裝置；非編碼鍵盤：僅按行、列排起來的矩陣開關，其他處理由軟件來解決；硬件電路簡單，成本低；目前的微型機大多使用。7獨立連接的鍵盤一般用于8鍵或8鍵以下的鍵盤2.按鍵的識別8矩陣結構的非編碼鍵盤（1）采用行掃描法

9（2）行反轉法行反轉法原理示意圖

10矩陣結構的非編碼鍵盤（3）采用行列掃描法

對應按鍵的六位計數(shù)器的值為按鍵的掃描碼。11鍵盤掃描電路

3.鍵盤掃描電路12PC系列鍵盤掃描控制電路13

4.鍵盤與主機之間的通信方式145.2.2PC擴展鍵盤接口

微機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。PC擴展鍵盤接口采用單片微處理器8042作為鍵盤控制器。鍵盤控制器的功能：接收8048送出的掃描碼，判斷是否正確；將串行改為并行傳輸；將掃描碼存入緩存；向主機發(fā)出中斷請求，等待主機進行處理；15鍵盤控制器結構

16在8042中有三個端口寄存器：狀態(tài)寄存器：是一個8位的只讀寄存器，地址為64H。輸入緩沖寄存器：是一個8位的只寫寄存器，地址為60H或64H。輸出緩沖寄存器：是一個8位的只讀寄存器，地址為60H。17鍵盤接口的功能如下：（1）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

（3）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

（5）通過鍵盤鎖定開關封鎖按鍵的掃描碼

（6）控制系統(tǒng)復位動作185.2.3鍵盤中斷與鍵盤輸入輸出功能鍵盤控制器接收鍵盤掃描碼后，向CPU發(fā)出中斷請求。CPU接收該中斷后，啟動鍵盤中斷服務程序?qū)呙璐a進行判斷，然后將其轉化成ASCII碼存入鍵盤緩沖區(qū)或執(zhí)行特殊的操作。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INT09H（硬中斷）和INT16H（軟中斷）標記。19中斷09H的處理過程如下：從鍵盤控制器的輸出緩沖寄存器中取出系統(tǒng)掃描碼。判斷該鍵是單獨按下或是與組合鍵（SHIFT、CTRL或ALT）一起使用，并將掃描碼轉換成相應的ASCII碼或擴展ASCII碼。完成任務后，結束中斷調(diào)用并返回

。鍵盤輸入輸出功能（16H）

AH=0、AH=1、AH=2205.3顯示器概述顯示器是計算機系統(tǒng)中不可少的輸出設備，顯示器接口就是我們一般稱的顯示卡。顯示器件：陰極射線管顯示器（CRT）和平板顯示器兩類。平板顯示器分為：液晶顯示器（LCD）、場致發(fā)光顯示器（EL）、等離子體顯示器（PDP）、真空熒光顯示器（VFD）等。顯示卡是一塊插在PC主機板上的擴展卡，它通過信號線的輸出，控制顯示器件顯示各種字符和圖形。215.3.1CRT顯示器的工作原理彩色顯示器的基本結構框圖225.3.1CRT顯示器的工作原理光柵掃描示意圖232.CRT顯示器的性能指標分辨率：分辨率分字符分辨率和圖形分辨率；顯示速度：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頻率有關；色彩與亮度等級：亮度等級又稱為灰度，主要指單色顯示器的亮度變化；點距：熒光屏上兩個同樣顏色熒光點之間的距離，常以mm來表示；像素：使用CRT技術的顯示器可以顯示圖像的最小單位。顯示器一般分辨率為1024*768、1280*1024、1600*1280；242.CRT顯示器的性能指標場頻：又稱為“垂直掃描頻率”，指單位時間內(nèi)屏幕刷新的次數(shù)；VGA不得小于72Hz。行頻：又稱“水平掃描頻率”，指電子束每秒在屏幕上掃描過的水平線數(shù)量；如：顯示器的最高分辨率為1024*768，場頻為85Hz，行頻至少應為768*85=65280Hz；頻帶寬：指每秒鐘電子槍掃描過的總像素數(shù)。視頻帶寬=水平分辨率*垂直分辨率*場頻，單位為MHz。255.3.2顯示接口卡顯示器的顯示標準是由顯示卡實現(xiàn)的；顯示標準有MDA、CGA、EGA、VGA、SVGA、XVGA；總線接口從ISA到PCI，及目前使用的AGP，PCI-E顯卡接口；265.3.2顯示接口卡顯示卡的性能

VGA顯示卡VGA為視頻圖形陣列，是彩色圖形顯示標準。VGA卡具有如下特點：高度集成的VLSI芯片，8位或16位外部數(shù)據(jù)總線；內(nèi)部有可變頻的時鐘以適應不同的顯示模式要求；存儲器兼容EGA、CGA、MDA顯示標準；支持最高分辨率640*480（16/256顏色），1024*768支持視頻信號輸出，采用數(shù)模轉換技術，輸出模擬視頻信號，可顯示無窮多的顏色；顯示存儲器容量一般為256KB~1MB；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

顯示存儲器VRAM（

VideoRandomAccessMemory）作用：以數(shù)字形式存儲屏幕上的圖形圖像；性能指標：數(shù)據(jù)存儲速度和顯示存儲器容量；顯存類型：單端口存儲器DRAM、SDRAM

雙端口存儲器VRAM顯示存儲器的容量：分辨率*色彩精度/8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字符發(fā)生器作用：從字庫模中取出字模數(shù)據(jù)，并轉成電信號發(fā)給顯示器顯示。

圖形芯片芯片上集成常用的繪圖功能；減輕CPU繪圖運算器的負擔，加速圖形顯示。RAMDAC（數(shù)/模轉換器）將顯示存儲器中的數(shù)字信號轉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CRT控制器發(fā)出控制信號，來控制三根電子槍的射出強度以及各項參數(shù)305.4LCD接口CRT顯示器最大的弱點是輻射和電磁波干擾LCD的特點：體積小、重量輕、無電磁波輻射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特性的有機化合物315.4LCD接口液晶的兩個特點：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當有電流通過時，晶體會改變排列方式有透射型液晶和反射型液晶325.4LCD接口液晶顯示器內(nèi)部結構

5.4.1LCD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器工作過程

33反射型液晶顯示器工作過程

單個像素的結構5.4LCD接口345.4LCD接口5.4.2LCD驅(qū)動方式

355.5交互式人機接口—鼠標器鼠標器是用于控制屏幕上的光標移動的輸入設備，在軟件支持下可實現(xiàn)屏幕編程、菜單選擇、圖形繪制等功能；鼠標器在平面運動中產(chǎn)生的X與Y方向位移量送入計算機，以確定屏幕上光標的位置，實現(xiàn)對微機的操作。鼠標器的分類兩鍵MSMOUSE和三鍵PCMOUSE；機械鼠標、光機鼠標、光電鼠標；按接口分：串行鼠標器、PS/2鼠標器、總線鼠標器和USB鼠標器鼠標器的分辨率DPI(dotsperinch)，表示鼠標器移動1英寸所經(jīng)歷的像素點數(shù)，常用分辨率為320dpi~400dpi。365.5交互式人機接口—鼠標器軌跡球鼠標375.5交互式人機接口—鼠標器鼠標器的接口MS串行鼠標器接口MS串行鼠標器的串行通信方式為：7數(shù)據(jù)位，1停止位，無奇偶校驗方式以1200/2400bps的速率發(fā)送數(shù)據(jù)。LB=1—鼠標的左鍵按下，RB=0—鼠標的右鍵按下；

X7~X0和Y7~Y0—相對于上次的位移量；385.5交互式人機接口—鼠標器鼠標器的接口PS/2