微机原理与接口技术(第三版) 第10章

非编码键盘主要用软件来识别按键，获取键值，主要有 线性键盘和矩阵键盘两种，相对而言其硬件简单。
1. 非编码键盘的基本工作原理 1) 线性键盘 线性键盘是最简单的键盘，如图10.2所示，其中，每一 个键对应I/O端口的一位，无键闭合时各位均处于高电平。
图10.2 线性键盘示意图
2) 矩阵式键盘 通常用的键盘是矩阵式结构，如图10.3所示。有一M × N个键的键盘，若采用简单键盘设计方法，则需要M × N位 端口，而采用矩阵式结构以后，便只要M + N位端口。图 10.3为一个8 × 8键盘，有64个键。只要用两个8位I/O端口 即可。
(1) 键盘。这是人向计算机输入信息的最基本的设备， 人们可以通过按键向计算机输入数字、字母、特定字符和命 令。
(2) 鼠标。鼠标是一种光标指点设备，通过移动光标进 行操作选择以实现操作控制。
(3) 扫描仪。扫描仪是继键盘和鼠标之后的第三代计算 机输入设备，它是将各种形式的图像信息输入计算机的重要 工具。
图10.4 矩阵式键盘识别流程图Ｓ
【例10-1】 根据图10.3所示的8 × 8键盘的硬件连接， 利用行扫描法把闭合键的键值放入AX。
假设行端口和列端口分别接在8255的A端口和B端口， 8255的端口地址分别为PA、PB、PC、PCTRL。程序如下：
2. 行反转法识别闭合键的原理 采用行反转法识别闭合键时，要求矩阵式键盘的行线和 列线分别接在可编程输入与输出端口。例如，图10.3中行线 接可编程并行接口8255的A端口，列线接B端口。识别键时， 先使行端口工作在输出方式，列端口工作在输入方式。然后 使行端口输出全“0”，从列端口读入列线数据(列值)，如 有列线位为“0”，则表明有键按下。再使行端口作为输入 端口，列端口作为输出端口，把刚才读入的列值从列端口输 出，从行端口读入行值，把该数据和刚才从列端口读入的列 值合成键号，根据键号判断是哪行哪列的键被按下了。
第10章 人机接口技术
10.1 概述 10.2 键盘与键盘接口 10.3 鼠标及鼠标接口 10.4 显示器及显卡 10.5 打印机及接口 10.6 网卡与调制解调器 10.7 磁盘存储器 10.8 光存储器 习题10
10.1 概 述
人机接口技术，指的是计算机和人之间信息交互的连接 与控制方式，通过人机接口技术可以实现计算机与外设之间 的信息交换。
【例10-2】 根据图10.3所示的8 × 8键盘的硬件连接， 利用行反转法识别闭合键的键值。行端口和列端口分别接在 8255的A端口和B端口。
程序中CALL DELAY指令的作用是延时以消除键的抖 动。由于键盘的结构及操作员的操作，当一个键被按下或释 放以后，键往往要闭合断开几次才能稳定闭合或释放，这段 时间一般不大于10 ms。对操作员来说极短，但对CPU来说 很长，可能引起识别出错。因此在识别键时必须去抖动。可 以用硬件的方法去抖动，但软件去抖动也非常容易，只要延 时一段时间等抖动消失以后再读入键码，就可以消除抖动对 识别键的影响。
10.2.2 编码键盘接口 矩阵式结构的键盘使接口引线大大减少，但当键盘的行
或列线多于8条时，键盘与主机的接口以及键的扫描和识别 的复杂性随之增加。在这种情况下，需要对键盘的行线或/ 和列线进行编码后通过接口再送往微计算机。这时键扫描和 识别的方法及相应的硬件连接也相应有所改变。
1. IBM-PC键盘及接口技术 图10.5为IBM-PC键盘及键盘与主机系统接口框图。
2．输出设备 输出设备是直接向人们提供计算机运行结果的设备。常 见的输出设备有： (1) 显示器。显示器是将电信号转换成视觉信号的一种 装置，可以以字符、图形、图像等方式显示计算机处理信息 的结果，它与键盘一起构成最基本的人机对话环境。 (2) 打印机。打印机将计算机的处理结果以字符或图形 的形式印刷到纸上，便于人们阅读和保存，是计算机最基本 的输出设备。
人机接口电路通常要完成两个任务：一个是信息形式的 转换，把外界信息转换成计算机能接收、处理的信息，或把 计算机处理后的信息转换成外部设备能显现的形式；另一个 是计算机与人机交互设备之间的速度匹配，也就是完成信息 交换速率与传输速率的匹配控制。
10.2 键盘与键盘接口
键盘是输入设备，人们通过它可以向计算机输入信息。 键盘按获取键码的方式，分为两类：非编码键盘与编码键盘。 10.2.1 非编码键盘
图10.5 IBM-PC键盘及键盘与主机系统接口框图
图10.5左侧为IBM-PC编码式键盘，它主要由单片微机 和键盘矩阵构成。单片计算机控制键盘的扫描和识别。键接 通和断开时，键盘单片微机根据键的位置发出两个不同的扫 描码，扫描码的最高位为“0”，表明键闭合；为“1”，表 明键放开。在键被识别之后，键盘以串行通信方式把键的扫 描码而非ASCII码送给微机系统。
图10.3 矩阵式键盘示意图
识别矩阵式键盘闭合键的方法有两种：行扫描法与行反 转法。
行扫描法识别闭合键的原理是：先通过行端口输出数据， 使第0行接低电平，其余行为高电平：然后从列端口读入列 线状态，检查是否有列线为低电平。
在实际应用中，为提高CPU的工作效率，一般先快速检 查键盘中有无键按下，如有键按下，再具体识别是哪一个键。 快速检查的方法是：先向行端口送出全“0”，使所有行同 时接低电平；再检查是否有列线也处于低电平。如果有列线 为0，则表明有键按下，再用行扫描法来确定具体位置。矩 阵式键盘识别流程如图10.4所示。
10.1.2 人机接口的功能 人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的
接口呢？这是因为主机和外设在信息形式和工作速度上具有 很大的差异，接口正是为了解决这些差异而设置的。图10.1 为常见的主机、人机接口、外设的连接示意图。
图10.1 接口与主机、外设间的连接示意图
10.1.1 人机交互设备分类 人机交互设备是计算机系统中最基本的设备之一，是人
和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备。常见的人机 交互设备可分为输入设备和输出设备两类。
1．输入设备 输入设备是人向计算机输入信息的设备，按输入信息的 形态可分为字符(包括汉字)输入、图形输入、图像输入及语 音输入等设备。常见的输入设备有：