接口与通讯技术8

第八章 计算机外部设备
键盘接口 鼠标接口 打印机接口 显示接口 LED显示技术 显示技术
连接在计算机上的I/O设备大致有以下三种类型： 连接在计算机上的 设备大致有以下三种类型： 设备大致有以下三种类型 用户进行输入/输出的设备 如键盘、 鼠标、显示器等， 输出的设备： 用户进行输入 输出的设备 ： 如键盘 、 鼠标 、 显示器等 ， 称为 人机交互设备” “人机交互设备” 外存储设备：软盘、硬盘、 外存储设备：软盘、硬盘、光盘驱动器是典型的外存储设备 专用设备：如数据采集设备、 专用设备：如数据采集设备、视频采集设备等
PC机键盘结构 机键盘结构
PC系列微机使用编码式键盘，它的内部由专门的单片机（如 系列微机使用编码式键盘，它的内部由专门的单片机（ 系列微机使用编码式键盘 8048， 8049等 ） 完成键盘开关矩阵的扫描 、 键盘扫描码的读 ， 等 完成键盘开关矩阵的扫描、 取和发送 增强型101键扩展键盘被广泛应用于各种微机系统中 键扩展键盘被广泛应用于各种微机系统中 增强型
重键识别方法
连锁法： 连锁法：最后释放的键有效 巡回法：按下的键都有效， 巡回法：按下的键都有效，按检测到的次序依次产生键值
连 锁 法 程 序 流 程 图
巡 回 法 流 程 图
鼠标
鼠标是一种快速定位器，其功能与键盘的光标键相似。 鼠标是一种快速定位器 ， 其功能与键盘的光标键相似 。 通过 移动鼠标可以快速定位屏幕上的对象， 移动鼠标可以快速定位屏幕上的对象 ， 是计算机图形界面人 机交互必备的外部设备 鼠标按其结构可分为为光电机械式、光电式、 鼠标按其结构可分为为光电机械式、光电式、轨迹球等 光电机械式是目前最为常见的鼠标。鼠标内置了3个滚轴 个滚轴： 光电机械式是目前最为常见的鼠标。 鼠标内置了 个滚轴 ：X 方向滚轴和Y方向滚轴 方向滚轴， 个是空轴 个是空轴。 方向滚轴和 方向滚轴，另1个是空轴。这3个滚轴都与一个可 个滚轴都与一个可 以滚动的橡胶球接触，并随着橡胶球滚动一起转动。 ， 滚 以滚动的橡胶球接触，并随着橡胶球滚动一起转动。X，Y滚 轴上装有带孔的译码轮，它的转动会阻断或导通LED发出的 轴上装有带孔的译码轮 ， 它的转动会阻断或导通 发出的 光线， 光线，在光敏晶体管上产生表示位移的脉冲 光电鼠标用发光二极管向底部发射光线， 光电鼠标用发光二极管向底部发射光线 ， 光敏三极管接收经 反射的光线，将位移信号转换为电脉冲。由于没有橡胶滚球， 反射的光线 ， 将位移信号转换为电脉冲 。 由于没有橡胶滚球 ， 日常维护方便 鼠标按键数 ： 两键鼠标 （ MS MOUSE） 和三键鼠标 （ PC ） MOUSE）。三键鼠标常用中键来控制翻页操作 ）
行反转法的工作示意图 (a)行线输出， (a)行线输出，列线输入 行线输出 列线输出， (b) 列线输出，行线输入
重键问题
重键：多个键按下 重键： 两个键可能的情况： 键先按后放， 键后按先放； 两个键可能的情况： A键先按后放，B键后按先放；A键先 按先放， 键后按后放； 键同时按下， 按先放，B键后按后放；A键、B键同时按下，但A键先放
PC键盘键的分类 键盘键的分类 特殊键 第一类ASCII码键 第一类 码键 第二类ASCII码键 第二类 码键 不能用ASCII码表示的组合键和功能键 不能用 码表示的组合键和功能键 特殊命令键
第一类ASCII码键的处理 码键的处理 第一类
ASCII码0～127，将系统扫描码转换为 码 ～ ，将系统扫描码转换为ASCII码，低位字节 码 为ASCII码，高位字节为系统扫描码 码
简单的行输入键盘
矩阵式键盘
当按键闭合，相应的行和列连接， 当按键闭合，相应的行和列连接，是键盘识别的依据
一般按键具有弹性，在闭合和断开的过程中有抖动。需要采 一般按键具有弹性，在闭合和断开的过程中有抖动。 取消抖VC＝＋5V
断开 闭合
VC＝0V
特殊命令键 处理
不形成代码，直接完成相应操作 不形成代码，
32字节的键盘缓冲区及指针 字节的键盘缓冲区及指针
对特殊键设置标志位
09H中断处理程序对特殊键设置如下： 中断处理程序对特殊键设置如下： 中断处理程序对特殊键设置如下 D0 右Shift键 按下为1，否则为0 键 按下为 ，否则为 D1 左Shift键 按下为1，否则为0 键 按下为 ，否则为 D2 Ctrl键 按下为1，否则为0 键 按下为 ，否则为 D3 Alt键 按下为1，否则为0 键 按下为 ，否则为 D4 Scroll Lock键 按奇数次为 ，否则为 键 按奇数次为1，否则为0 D5 Num Lock键 按奇数次为1，否则为0 键 按奇数次为 ，否则为 D6 Caps Lock键 按奇数次为1，否则为0 键 按奇数次为 ，否则为 D7 Ins键 键 按奇数次为1，否则为 按奇数次为 ，否则为0
识别闭合键的方法： 识别闭合键的方法：行扫描法和行反转法 行扫描法的原理
分行扫描，检查是否有键按下。若有， 分行扫描，检查是否有键按下。若有，确定哪个键被按下
行反转法的原理
行线、列线分别接并行口，首先是行线输出，列线输入， 行线、列线分别接并行口，首先是行线输出，列线输入，然 后列线输出读得的值，行线输入， 后列线输出读得的值，行线输入，查表得到按下的键值
第二类ASCII码键的处理 码键的处理 第二类
ASCII码128～255，直接将数字作为 码 ～ ，直接将数字作为ASCII码，低位字节为 码 ASCII码，高位字节为 码 高位字节为0
不能用ASCII码表示的组合键和功能键处理 码表示的组合键和功能键处理 不能用
作为低位字节， 用0作为低位字节，扩展码作为高位字节 作为低位字节
断开 闭合
VS
＋5V ＋5V
VS
＋5V
0V
VC是检测键盘的控制信号，VS是键盘状态的检测信号 是检测键盘的控制信号，
抖动
＋5V
闭合
断开
闭合
抖动
延时5-10ms，再检测的消抖措施 ， 延时
键盘
电容式按键：这种按键通过改变电容器电极之间的距离， 电容式按键：这种按键通过改变电容器电极之间的距离，产生 电容的变化。每个按键内活动极、 电容的变化。每个按键内活动极、驱动极与检测极组成两个串 联的电容器。键按下时，上下两极片靠近，极板间距离缩短， 联的电容器。键按下时，上下两极片靠近，极板间距离缩短， 来自振荡器的脉冲信号被电容耦合后输出。反之， 来自振荡器的脉冲信号被电容耦合后输出。反之，则无信号输 键在使用中无磨损、接触不良等问题，耐久性、 出。键在使用中无磨损、接触不良等问题，耐久性、灵敏度和 稳定性都比较好。为了避免电极间进入灰尘， 稳定性都比较好。为了避免电极间进入灰尘，电容式按键开关 采用密封组装 电容式键盘手感好，寿命长， 电容式键盘手感好，寿命长，目前使用的计算机键盘多为电容 式无触点键盘
行扫描方法
判断是否有按键
WAIT： ： MOV AL，00H ， MOV DX，OUTPORT ， OUT DX，AL ， MOV DX，INPORT ， IN AL，DX ， AND AL，0FFH ， CMP AL，0FFH ， JZ WAIT DO： CALL DELAY ： …
；所有行线上输出低电平 ； 读取列值 ；是否有列线为低电平 ；否,则循环等待 则循环等待 ；是,则延迟去抖动 则延迟去抖动
主机的键盘接口
IBM-PC机键盘中断服务 机键盘中断服务
主板上的键盘接口收到一个字节数据后，通过8259的IRQ1向 主板上的键盘接口收到一个字节数据后， 通过 的 向 CPU请求中断 。 键盘中断类型码为 请求中断。 请求中断 键盘中断类型码为09H， 中断服务程序主要 ， 功能如下： 功能如下： 从键盘接口（ 端口， 从键盘接口（8255的PA端口，地址 的 端口 地址60H）读取键盘扫描码 ） 将扫描码转换成ASCII码或扩展码，存入键盘缓冲区 码或扩展码， 将扫描码转换成 码或扩展码 如果是换档键（ 将状态存入BIOS数 如果是换档键 （ 如 CapsLock，Ins等 ） ， 将状态存入 ， 等 数 据区的键盘标志单元 如果是组合键（ 如果是组合键 （ 如 Ctrl+A1t+Del） 则直接执行 ， 完成其对应 ） 则直接执行， 的功能 对于中止组合键（ 如 Ctrl+C或Ctrl+BreaK）， 强行中止程序 对于中止组合键（ 或 ） 的执行， 的执行，返回系统 读取键盘缓冲区中的内容可通过BIOS软中断 软中断INT 16H或操作 读取键盘缓冲区中的内容可通过 软中断 或操作 系统功能调用实现
按控制方式分： 按控制方式分：非编码键盘和编码键盘二类 非编码键盘：这种键盘的编码需要由CPU扫描后获得，CPU 扫描后获得， 非编码键盘：这种键盘的编码需要由 扫描后获得 效率低， 效率低，主要用于小型应用系统 编码键盘：由专用控制器对键盘进行扫描，产生对应的编码。 编码键盘：由专用控制器对键盘进行扫描，产生对应的编码。 这种键盘结构稍复杂， 这种键盘结构稍复杂，但使用方便
鼠标接口标准：传统的 和新型的USB三种 鼠标接口标准：传统的COM、PS/2和新型的 、 和新型的 三种 串口鼠标:使用 针 型接口 采用RS-232C标准进行通信。这 型接口， 标准进行通信。 串口鼠标 使用9针D型接口，采用 使用 标准进行通信 种鼠标的电源由串口的RTS信号提供， GND作为地线， 使用 信号提供， 作为地线， 种鼠标的电源由串口的 信号提供 作为地线 TXD发送数据，DTR作为联络信号线。大多数鼠标采用 位数 发送数据， 作为联络信号线。 发送数据 作为联络信号线 大多数鼠标采用7位数 据位、 位停止位 无奇偶校验方式、 位停止位， 据位、1位停止位，无奇偶校验方式、以1200-2400 b/s的速率 的速率 发送数据(目前少见 目前少见) 发送数据 目前少见 PS／2鼠标嚣：最早用在 ／ 鼠标嚣 最早用在IBM PS／2系列微机上而得名。它使 鼠标嚣： 系列微机上而得名。 ／ 系列微机上而得名 用专用的鼠标接插座（ 芯 型头） 安装灵活方便， 用专用的鼠标接插座（6芯DIN型头），安装灵活方便，不占 型头 用串口资源。现在的PC机主板都有支持 机主板都有支持PS／ 鼠标接口的插 用串口资源 。 现在的 机主板都有支持 ／ 2鼠标接口的插 目前工控机比较普遍） 座（目前工控机比较普遍） USB鼠标嚣 ： 采用 或 2.0USB标准 ， 现在的 机主板都有 鼠标嚣： 标准， 鼠标嚣 采用1.0或 标准 现在的PC机主板都有 USB鼠标接口 鼠标接口 Microsoft为鼠标器提供了一个软件中断指令 为鼠标器提供了一个软件中断指令INT 33H，只要 为鼠标器提供了一个软件中断指令 ， 加载了支持该标准的鼠标器驱动程序， 加载了支持该标准的鼠标器驱动程序 ， 应用程序中可直接调 用，进行相关的操作