微机原理 第十章 基本人机交互设备接口

SEGPT C0H 0
DISMEM 01H
…
…
＋1 F9H 1
＋2 A4H 2 段 码 表
…
09H 09H 08H 10H
显 示 缓
01H 冲
＋15 ＋16
8EH 7FH
F.
00H 区
10H
…
…
多位动态显示存储区数据安排
10.2.1 LED显示器及接口
◆ 程序流程图：
入口 指向显示缓冲区首址
取显示位指针
10.2.1 LED显示器及接口 10.2.2 CRT显示器及接口 10.2.3 LCD显示器及接口
10-19
10.2.1 LED显示器及接口
LED显示器及显示原理 一位LED显示器接口 多位LED显示器接口
10.2.1 LED显示器及接口
1. LED显示器与显示原理
+5V/地
R×8
10-20
OUT DX, AL
;输出段码至锁存器
INC DI
;指向下一个要显示字符的段码
CALL DELAY
;调显示延时子程序
LOOP DISP
;0～F未显示完，转DISP
HLT SEGTAB：DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H, 99H,92H,82H,0F8H
DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
10-26
关显示
从缓冲区取显示字符 从段码表取段码
输出至段码寄存器 位指针送位寄存器
延时
修改缓冲区指针
修改显示位指针
N Y
到最右端位？ 转出口
DISEN D
10.2.1 LED显示器及接口
◆ 显示驱动程序：
LEA DI, DISMEM
MOV CL, 80H MOV AL, 00H ; 关显示
OUT PortB, AL DISP: MOV AL, [DI] ;取显示字符
REG
A B C D
NEXT MON
R2 R1
(90H) KBSEL
1 EN
74LS244
输入端口(三态缓存器)
10-11
+5V L6 L5 L4
L3 SINGLE STEP L2
EXEC
L1
R0
10.1.3 行/列扫描式键盘接口方法
• 键的扫描、识别、处理程序流程图
输出扫描码，使所有行线均为0
确定有无键按下
10.2.1 LED显示器及接口
3. 多位LED显示器接口
10-23
多位静态显示：各位独立驱动的显示方式，每 位用一个并行输出口驱动。占
用资源多。
多位动态显示：各位动态扫描，分时循环显示。 可简化硬件，降低成本，减小 功耗。
10.2.1 LED显示器及接口
10-24
～D7
锁存器
驱
动
D0
器
端口A
阳极
R
显示器
G
B
与视频卡连接
三大部分：
点阵/像素数据。
• CRT控制器
主板 显示适配器
14.318 MHZ
显示存储器(SRAM) (4〜64MB)
• 显示存储器 • 视频BIOS
10.2.2 CRT显示器及接口
10-33
• 文本显示模式
在文本(字符)显示模式下，显示存储器VRAM中存放 一帧或几帧要显示的字符的信息。每个字符占２字节。
10.1.2 非编码键盘的接口功能
10-9
• 去抖动 • 防串键
• 识别被按键 与键码产生
3.识别被按键与键码的产生
这两项功能往往合在一起完成。它们是键 盘接口要解决的主要问题。常用方法有：
行/列扫描法：
由程序逐行(列)对键盘进行扫描，通过检
测列(行)状态来确定闭合键。此法需输入、 输出端口各一个。
10-13
键处理 （找出键值， 完成键功能）
< 10 H
N
键释放了吗?
Y
延时 20 ms 去抖动
N
键释放了吗?
Y
根据键值判定键种类
≥ 10 H
数字键处理 (如存入显示缓冲区以显示)
命令键处理
10-14
10.1.4 PC系列机键盘及接口
1.键盘与接口概述
PC系列机使用的键盘有83键、84键、101键、 102键和104键等。目前的高档PC键多采用104键电 容式无触点开关键盘。
10.2.1 LED显示器及接口
10-22
假定要依次显示0～F这16个字符，则显示驱动程序 如下:
MOV CX, 0010H ;显示字符循环次数（为16）
LEA DI, SEGTAB ;DI指向段码表首址
DISP: MOV AL, [DI]
;将显示段码送AL
MOV DX, 0040H ;将端口地址送DX
输入列线状态
N
有列线为0? Y
延时20ms去抖动
输入列线状态
行号 = 1
使行号规定的行线为0,其余行线为1
识别何键按下
N
有列线为0?
Y
对应行号、列号形成键编码
A
10-12
返回显示程序
行数加1
N Y
行检查完？
10.1.3 行/列扫描式键盘接口方法
• 键的扫描、识别、处理程序流程图(续)
A
查表
键编码 → 键序号(键值)
线反转法：
通过行、列颠倒两次扫描来识别闭合键。
此法需两个可编程双向I/O端口。
10-10
10.1.3 行/列扫描式键盘接口方法
实际微型计算机系统中以行/ 列扫描法应用最 广。下面举例说明按行扫描法对被按键进行识别 并产生键码的原理。
例10.1 某PC单板机键盘接口设计举例
键盘组成：由28个键构成，包括16个数字键 0F和12个命令键，排成6行5列的矩阵结构,是 一种典型的非编码键盘。
10-7
• 去抖动
• 防串键
1.去抖动
每个按键在按下和松开时，都会经历短时间 的抖动才达到稳定。抖动时间通常为5 20ms， 识别时应避开它。
• 识别被按键 与键码产生
软件延时法：识别到键按下/释放时,延迟一 段时间再检验。
硬件消抖法：在键开关和微机接口间加消抖 动电路。适合键数目较少采用。
10.1.2 非编码键盘的接口功能
——也称显示适配器或显示卡
CRT控制
器
视频 BIOS
控制寄存器 模式寄存器
时序控制电路
HSYN
C
VSYNC
至CRT
A显要(GP示 显系 总CPI总存示统线或线储的)器字用 符/于图存形放视(序点的R将F系总接频外阵OI及F统线口MB，OI)还O，显位画填颜颜等S固示里是、线域色色专化存面一块扩空门有储除个传充间功器不固送转能只接同化换读口字了存（符视储2点器调C集5L频器时时6色U硬的X控T钟钟板2件字4制和发光）R符V存 生程、标DF储器CGA端、C 口B
SHR CL,1
JMP DISP
DISEND: RET SEGPT: DB C0H，F9H，A4H
DB B0H，99H，92H DB 82H，F8H，80H DB 90H，88H，83H DB C6H，A1H，86H DB 8EH，7FH
10-28
10.2.2 CRT显示器及接口
CRT显示器及显示原理 CRT显示器接口
10.2.2 CRT显示器及接口
10-30
彩色CRT显示器的基本结构
——三个组成部分：阴极射线管、视频信号放大电路
和同步扫描电路。
15芯 D型插座
视频信号
汇 偏转线圈
阴
阳 阳聚
极 G1 G2 极 G3 极板
荧 光 屏
1R 2G 3B
信号 处理
放大 驱动
R G B
电 子 束
76
荫
8
10 13 HSYNC 模式识别与
◆ 字符格式
闪烁 字符底色 字符颜色 BL R G B I R G B C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0
10.1.3 行/列扫描式键盘接口方法
• 硬件电路
RESET
75492PPROM LOLD
D5
U11
1
D4
MEM PORT
1
D3
74LS273
7 1
8
D2 D1
4
5
输出端口
1 1
2
(锁存器) 1
D0
0
F
1
(8CH)
DTGLH
R4
1 EN
1 EN
1 EN
1 EN
CASS REG
9 6 3 E
R3
BREAK
PC系列机采用的是由单片机(8048，8035或 8044等)扫描、编码的智能化键盘,它是一个与主机 箱分开的独立装置，通过一根5芯或6芯(PS/2键盘) 电缆与主机箱相连。
10-15
10.1.4 PC系列机键盘及接口
10-16
2.PC系列机的键盘接口
PC系列机的键盘接口以单片机为控制核心。完成的主 要功能是：
键盘: 由排列成矩阵形式的按键开关阵列组成。
白金触点开关 有触点开关： 舌簧式开关
… 电容式开关 无触点开关： 霍尔元件开关 触摸式开关 …
10.1.1 键盘与键盘接口原理
10-5
根据键盘功能的不同，通常把键盘分成两种基 本类型：
编码键盘：能自动检测按键,并以串/并方式将 对应功能键码送给CPU。
端口B
锁存器 驱 动 器
阴极
多位LED显示器接口原理
10.2.1 LED显示器及接口
10-25
驱动程假序定：要从左至右显示:‘1998.10.’，设计该接 口的驱动程序设计。
◆ 分析：
ROM
RAM
…
…
❖ 该接口采用软件 译码，可在ROM区 建立一个显示字符 段码表；
❖ 在RAM区，应开 辟一个显示数据缓 冲区，将要显示的 内容预先存放到该 缓冲区。
+5V
R×8
10.2.1 LED显示器及接口
10-21
2. 一位LED显示器接口
——只需在8段LED显示器与微处理器之间加 一个8位锁存器
DB0～7
8 Q0
D0 位 Q1
•••
锁
Q2 Q3
a
a
b
cf
b
dБайду номын сангаас
g
D7 存 Q4 器 Q5
Q6
e
+5V
fe
c
g
dp
d
Q7
300Ω×8
dp
IOW
&
40H
一位8段LED显示器与MPU的接口
10.2.2 CRT显示器及接口
10-29
1.CRT显示器与显示原理
CRT显示器是一种可用来显示字符、图形和图像的最基
本最常用的人机交互设备。它与键盘一起，常总称为计算 机终端。
CRT显示器分类
按显示色彩分，CRT显示器有单色（MD）和彩色(CD) 两种。CD又分:
• 一般CD — 彩色显示器 • ECD — 增强彩色显示器 • VCD — 视频阵列彩色显示器
(1) 接收来自键盘的按键扫描码数据。 (2) 对接收的数据进行奇偶校验。 (3) 控制和检测传送数据的时间。
(4) 对接收的数据进行串—并转换。
(5) 将按键的行列位置扫描码转换为系统扫描码 （即功能键值）。 (6) 接收、执行并向键盘转发系统命令。
(7) 向系统发键盘中断(IRQ1)，请求主机进行键盘 代码处理。
智能人机交互设备及接口 以人为中心，I/O信息以人的感觉器官易于接受、 识别的语音、图像、文字的形式出现。
10-3
10.1 键盘及其接口
10.1.1 编码键盘与非编码键盘 10.1.2 非编码键盘的接口功能 10.1.3 行/列扫描式键盘接口 10.1.4 PC系列机键盘及接口
10-4
10.1.1 编码键盘与非编码键盘
帧扫描电路
垂
水
罩
直
平
板
14 VSYNC 同步信号处理
高 压
行扫描电路
开关电源
10-31
是适配器的心脏，主要功能是依据设定的显示工作方式,自主地、反复 不断地读取1显0.示2.2存C储RT器显中示的器图及接像口点阵(包括图形、字符文本)数据，将10-它32
们转换成２R、．GC、RBT三显色示信器号接并口配以同步信号送至显示器。
10-1
第十章 基本人机交互设备接口
10.0 概 述 10.1 键盘及其接口 10.2 显示器及其接口 10.3 打印机及其接口 10.4 鼠标器及其接口
10-2
10.0 概 述
人机交互接口是指人和计算机之间建立联系、交流 信息的有关输入/输出设备(人机交互设备)的接口。
基本人机交互设备及接口 以计算机为中心，I/O 信息以计算机易于接受、 处理的数码形式传送。
10.1.4 PC系列机键盘及接口
10-17
3. 键盘中断(IRQ1)处理
——系统调用INT 9H软中断进行键盘代码处理。
INT 9H功能：
读取来自键盘的系统扫描码/命令。 处理命令代码。 将扫描码转换为双字节的ASCII码或扩展码，
存入BIOS数据区的32字节键盘缓冲区。
10-18
10.2 显示器及其接口
LEA BX, SEGPT
XLAT
;段码转换
OUT PortA, AL ;输出段码
MOV AL, CL OUT PortB, AL ;输出位码
PUSH CX
10-27
MOV CX, 30H
DELAY: LOOP DELAY ;延时
POP CX
CMP CL, 01 ;最右端?
JZ DISEND
INC DI
非编码键盘：只提供键盘的行列矩阵，按键的 识别和键值的确定、输入等均由主机软件完成。
10-6
10.1.2 非编码键盘的接口功能
为不失一般性，以机械式有触点按键组成的 非编码键盘为例。
通常键盘接口必须具有以下4个基本功能：
• 去抖动 • 防串键 • 识别被按键(和释放键) • 产生与之对应的键码
10.1.2 非编码键盘的接口功能
10-8
• 去抖动
2.防串键
——多个键同时按下，或前面键没释放又 按下新的键时的处理策略。一般有三种方法：
• 防串键
• 识别被按键 与键码产生
❖双键锁定：只将最后释放的键看作正确按键， 两个以上键按下时不予考虑。
❖N键连锁：只记下最先按下的键。
❖N键串行循环法：循环扫描各个键，将一 个或多个同时按下的键 顺序检测出。