人機交互設備及其接口

第12章人機交互設備及其接口12.1鍵盤及其接口12.2鼠標器及其接口12.3CRT顯示器及其接口12.4打印機及其接口12.5其它人機交互設備12.1鍵盤及其接12.1.1鍵盤的工作原理12.1.2微機鍵盤及鍵盤接口返回12.1.1鍵盤的工作原理1．鍵盤的類型2．鍵盤的功能3．鍵盤的工作原理返回（1）編碼鍵盤。鍵盤內部能自動檢測被按下的鍵，并提供與被按鍵功能對應的鍵碼（如ASCII碼），以并行或串行方式送給CPU。（2）非編碼鍵盤。只簡單地提供按鍵的行列位置（位置碼或掃描碼），而按鍵的識別和鍵碼的確定與輸入等功能均由軟件完成。1．鍵盤的類型返回2．鍵盤的功能（1）識別鍵盤矩陣中的被按鍵；（2）清除按鍵時產(chǎn)生的抖動干擾；（3）防止按鍵操作的串鍵錯誤；（4）產(chǎn)生被按鍵相應的鍵碼。返回3．鍵盤的工作原理逐行掃描法由程序對鍵盤進行逐行掃描，通過檢測到的列輸出狀態(tài)來確定閉合鍵。需要設置輸入口、輸出口各一個。行列掃描法通過行列顛倒掃描來識別閉合鍵。在掃描每一行時，讀列線；然后依次向列線掃描輸出，讀行線。需要提供兩個可編程的雙向輸入/輸出端口。返回例8-1CPU8255APA0PA1PA2PB0PB1PB2PB3列0列1列2列3行1行0行2圖12-1非編碼鍵盤接口硬件框圖L1：OUT40H，ALROLAL MOVAH，ALINAL，41HANDAL，CLCMPAL，CLJNZL2ADDCH，BHMOVAL，AHDECBLJNZL1JMPBEGINL2：INCCH

RCRALJCL2

MOVAL，CHJMPKEYTABLE假定有一個3×4的矩陣鍵盤通過并行接口芯片8255A與微機相連。8255A的A口定義為輸出口，與鍵盤行線相連；B口定義為輸入口，與鍵盤列線相連。設8255AA口地址為40H，B口地址為41H，控制寄存器地址為43H。

MOVAL，82H OUT43H，ALBEGIN：MOVAL，0OUT40H，ALWAIT:

INAL，41HANDAL，0FH CMPAL，0FH JZWAITMOVCX，7FFHL0：LOOPL0ST：MOVBL，3MOVBH，4MOVAL，0FEHMOVCL，0FHMOVCH，0FFH返回12.1.2微機鍵盤及鍵盤接口1．PC微機鍵盤的特點2．鍵盤控制電路3．鍵盤接口電路4．PC機鍵盤接口標準返回1．PC微機鍵盤的特點（1）鍵盤由單片機、譯碼器和16行×8列的鍵開關矩陣三大部分組成。（2）按鍵采用電容開關，即按鍵時的上下動作使電容量發(fā)生變化，從而實現(xiàn)開關接通或斷開的目的。（3）它是一種由單片機掃描、編碼的智能化鍵盤。（4）鍵盤通常通過設在主板上的鍵盤接口連到主機上，人們通過鍵盤輸入的數(shù)據(jù)是在主機的BIOS程序的控制下，傳送到主機的CPU中進行處理的。返回2．鍵盤控制電路IRQ1檢測器行譯碼時鐘發(fā)生器移位寄存器列譯碼鍵盤矩陣16行×8列中斷請求CDPCLKCLOCKCLKDATAD1圖12-2PC/XT鍵盤與接口框圖輸出T18048返回3．鍵盤接口電路（1）將串行接收鍵盤送來的接通掃描碼和斷開掃描碼，轉換成并行數(shù)據(jù)并暫存（2）收到一個完整的掃描碼后，立即向主機發(fā)中斷請求（3）主機中斷響應后讀取掃描碼，并轉換成相應的ASCII碼存入鍵盤緩沖區(qū)（4）接收主機發(fā)來的命令，傳送給鍵盤，并等候鍵盤的響應，自檢時用以判斷鍵盤的正確性返回4．PC機鍵盤接口標準5芯接口（即俗稱大口）PS/2接口（即俗稱小口）USB接口返回12.2鼠標器及其接口12.2.1鼠標器的工作原理12.2.2鼠標器接口返回12.2.1鼠標器的工作原理1．機械式鼠標由鼠標底部的膠質小球帶動X方向滾軸和Y方向滾軸，在滾軸的末端有譯碼輪，譯碼輪附有金屬導電片與電刷直接接觸。2．光電式鼠標光電式鼠標是利用發(fā)光二極管（LED）發(fā)出來的光投射到鼠標板上，其反射光經(jīng)過光學透鏡聚焦投射到光敏管上。3．光機式鼠標光機鼠標在機械鼠標的基礎上，將磨損最厲害的接觸式電刷和譯碼輪改進成為非接觸式的LED對射光路元件。

返回12.2.2鼠標器接口1．串行接口2．專用主板鼠標器端口（PS/2）3．USB接口返回12.3CRT顯示器及其接口

12.3.1CRT顯示器的工作原理

12.3.2CRT顯示器接口返回

12.3.1CRT顯示器的工作原理圖12-3彩色顯示器的基本結構框圖顯示適配卡信號處理視頻放大驅動電路14123RGB熒光屏電子束蔭罩板高壓電路行掃描電路水平同步信號垂直同步信號幀掃描電路偏轉線圈513全幀開始全幀結束水平掃描正程（顯示）水平掃描逆程（消隱）第1行第2行第3行第4行第n-1行第n行n，1-1，2，3，4，n-1，垂直逆程（消隱）圖12-4光柵掃描示意圖圖12-55×7字符點陣返回12.3.2CRT顯示器接口1．字符發(fā)生器2．顯示存儲器RAM3．CRT控制器4．移位寄存器和視頻信號合成器顯示RAM鎖存器CRT視頻AB圖12-6CRT接口電路原理圖地址多路轉換器控制器移位寄存器字符發(fā)生器視頻信號合成器信號CBDB系統(tǒng)總線行地址字符地址消隱線選地址垂直同步打點時鐘水平同步鎖存控制3返回1．字符發(fā)生器例12-3字符“B”的ASCII碼是42H，它的5×7點陣與輸入/輸出的關系如圖12-8所示。線選地址為000H時，沒有數(shù)碼的點陣被選中，5位輸出都為0，可作為字符行之間的間隔提供空格。

輸出緩沖器A9A8A3O4O3O2O1O0字符選擇譯碼選擇譯碼RS2RS1RS01A2A1A01線代碼1128×5×7字符ROM相當于ROM的低位地址01127017ASCII碼圖12-7字符發(fā)生器內部結構圖線選地址相當于ROM的高位地址1ASCII碼42H線選地址RS2RS1

RS0001010輸出碼O4O3

O2

O1

O011110100011000111110100011000111110000000111001011101110005×7點陣圖12-8字符發(fā)生器中“B”與輸入/輸出的關系49H42H4DH44H4EH45H012191919181917顯示RAM80811581591760183918401919017879012223行列017879023079IBMEND顯示屏圖12-9屏幕上字符位置分配圖12-10顯示RAM和顯示屏的映像關系2．顯示存儲器RAM3．CRT控制器（1）提供讀顯示RAM的掃描地址和屏幕顯示的掃描地址（2）提供時序控制信號水平同步、垂直同步及消隱信號鎖存器的鎖存信號移位寄存器的串行移位信號4．移位寄存器和視頻信號合成器移位寄存器在打點時鐘控制下，把從字符發(fā)生器并行輸出的線代碼變成串行形式送往視頻輸出電路。視頻信號合成器將字符圖形信息與水平同步、垂直同步、消隱三種信號合成為一種復合信息流，即視頻信號。返回12.4打印機及其接口

12.4.1打印機工作原理

12.4.2打印機接口返回12.4.1打印機工作原理1．針式打印機2．噴墨打印機3．激光打印機返回接口控制電路數(shù)據(jù)線選通響應忙時序控制邏輯列計數(shù)器驅動電路字符發(fā)生器（ROM）打印行緩沖器（RAM）字符代碼圖12-11針式打印機控制原理圖字符點陣列信號輸入控制電路至走紙機構打印頭車架地址計數(shù)器驅動打印針頭1.針式打印機針式打印機是以行列點陣的形式來打印字符或圖形的，所以也叫點陣式打印機

返回2．噴墨打印機（1）連續(xù)式噴墨打印機連續(xù)式噴墨打印機只有一個噴嘴，利用墨水泵對墨水加以固定壓力，使之連續(xù)不斷地噴射。（2）隨機式噴墨打印機墨滴只在需要打印時才噴出，因此，不需要墨水回收裝置。返回3．激光打印機靜激光器激光束調制驅動電路紙輸出紙輸入圖12-12激光打印機的工作原理圖偏轉裝置電子成像輻射定影紅外線熱靜電潛像感光鼓返回12.4.2打印機接口1．并行打印機接口標準（1）信號線的定義（2）數(shù)據(jù)傳送時序2．并行接口邏輯及編程應用返回（1）信號線的定義信號名稱方向功能說明DATA0～DATA7

數(shù)據(jù)入8位并行數(shù)據(jù)，高電平表示1，低電平表示0STROBE選通脈沖入低電平時將數(shù)據(jù)送入打印機接口，脈沖寬度大于0.5μsSLCTIN選擇輸入入低電平有效，表示數(shù)據(jù)可輸入打印機AUTOREEDXT自動走紙入低電平有效，打印完一行后自動走紙INIT初始化命令入低電平有效，初始化打印機控制器和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)ACKNLG應答出低電平有效，表示打印機已收到數(shù)據(jù)高電平有效，表示打印機不能接收新的數(shù)據(jù)。當打印機BUSY忙碌出處于打印狀態(tài)，或者數(shù)據(jù)緩沖區(qū)滿，或者脫機，或者有故障時，發(fā)BUSY信號PE紙用完出高電平有效，表示無打印紙SLCT選擇狀態(tài)出高電平表示聯(lián)機狀態(tài)，低電平表示脫機狀態(tài)ERROR出錯出當打印機處于出錯、脫機或缺紙狀態(tài)時，該信號變?yōu)榈碗娖奖?2-1Centronics標準接口信號說明GND地出返回（2）數(shù)據(jù)傳送時序DATA0～DATA7STOBEBUSYACK有效接口打印機圖12-13并行打印機接口數(shù)據(jù)傳送時序返回2．并行接口邏輯及編程應用圖12-14并行接口邏輯框圖D7～D0A7～A0AENIORIOWIRQINTE狀態(tài)寄存器控制寄存器數(shù)據(jù)寄存器25腳D型插座命令譯碼器數(shù)據(jù)緩沖器D7D6

D5D4

D3

D2

D1

D0

IRQEN

SLCTIN

INITAUTOLFSTOBE

含義同表12-1的同名信號D7D6

D5D4

D3

D2

D1

D0

BUSYACKPESLCTERROR

含義同表12-1的同名信號例12-4設3個端口的地址分別為數(shù)據(jù)口378H，狀態(tài)口379H，控制口37AH。試對3個端口編程，實現(xiàn)將AL的字符送打印機輸出。

MOVDX，0378HOUTDX，AL ；將打印字符送數(shù)據(jù)口

INCDXWAIT：INAL，DX ；讀狀態(tài)

TESTAL，80H ；檢測BUSY位

JNZN-OUT ；不忙則輸出選通