1,第八章 人机交互设备接口,微机接口技术,浙江工业大学信息学院 古辉 ghzjut.edu.cn,2,第八章 人机交互设备接口,第八章 人机交互设备接口 8.1 键盘接口 8.2 CRT显示器接口 8.3 打印机接口 8.4 鼠标器接口 8.5 多媒体设备及其接口,3,8.1 键盘接口,一、键盘的分类 1按键的形式分类 键盘按其按键的结构形式来分一般有机械式、电容式、电感式、磁感式、薄膜式和橡胶垫式等。其中最常用的是机械式和电容式键盘。如下图所示。,4,8.1 键盘接口,2.键盘插口方式 按照键盘插口方式，键盘可分为大口(AT键盘)和小口(即PS/2键盘)两类。其接口引脚及功能如下图所示。,5,8.1 键盘接口,3三种类型的键盘编码方式 编码键盘：接口简单，价格较贵。本身带有实现接口主要功能所必需的硬件电路，自动检测被按下的键，提供给CPU该键所代表的信息代码，能完成去抖动、防串键等功能。 非编码键盘：便宜、广泛用于微机系统的输入设备。键盘内部有一个扫描电路，不断地扫描键盘是否有键被按下。键所代表的键盘信息代码，由键盘接口及键盘处理软件根据键盘送来的位置信息产生，然后再送给CPU。 其它：介于上述两种类型之间的键盘。,6,8.1 键盘接口,二、键盘接口的功能 以机械式、非编码键盘为例，键盘功能有： 1.按键识别 行扫描法 线反转法 2.去抖动 3.防串键 双键锁定 N键轮回 4.键码产生,7,8.1 键盘接口,三、接口原理 非编码键盘的接口功能主要由软件完成。假定有一个34的矩阵键盘通过8255A与微机相连，采用行扫描法，接口如图8.1所示。,8,8.1 键盘接口,程序段 ；8255A初始化 MOV AL，82H ； OUT 43H，AL ；检查是否有键按下 BEGIN：MOV AL，0 OUT 40H，AL WAIT：IN AL，41H AND AL，0FH CMP AL，0FH JZ WAIT ；延时去抖动 MOV CX，7FFH L0：LOOP L0,说明： A口地址：40H B口地址：41H 控制寄存器地址：43H,9,8.1 键盘接口,；识别被按下的键 ST：MOV BL，3 ；行数3送BL MOV BH，4 ；列数4送BH MOV AL，0FEH ；扫描码，0行为0 MOV CL，0FH ；列线屏蔽码送CL，4根列线均为1 MOV CH，0FFH ；置键号初值为-1 L1：OUT 40H，AL ；扫描一行，PA口输出 ROL AL ；循环左移，依次改变行扫描码 MOV AH，AL ；扫描码送AH保存 IN AL，41H ；从PB口读 AND AL，CL CMP AL，CL ；读入列线值，检查是否有列线为0 JNZ L2 ；有列线为0时转L2去找该列线 MOV AL，AH ；取回扫描码 DEC BL JNZ L1 ；行数减1，未完转L1 JMP BEGIN,10,8.1 键盘接口,；找列线 L2：INC CH ；CH初值0FFH。 ；键号加1，指向本行首列键号，C标志置1 RCR AL ；带进位循环右移 JC L2 ；该列非0，检查下一列 MOV AL，CH ；该列为0，键号送AL JMP KEYTABLE ；转查找键盘编码表子程序，获取键码 例如，PB30数据为1101，有键按下，辨别列号如下：,11,8.1 键盘接口,四、可编程键盘/LED接口芯片8279 1.8279内部结构和功能,12,8.1 键盘接口,输入/输出控制及数据缓冲器： 数据缓冲器是双向缓冲器，用于传送CPU和8279之间的命令或数据。 A0=1，输入为指令，输出为状态字；A0=0，输入输出都为数据。 控制与定时寄存器及定时控制： 控制与定时寄存器用于寄存键盘及显示的工作方式，以及由CPU编程的其它操作方式。 定时控制将外部时钟CLK经过分频处理，为键盘和显示提供适当的扫描频率。 扫描计数器：扫描计数器有两种工作方式。 编码方式工作：计数器作二进制计数，四位计数状态从扫描线SL0-SL3输出，经外部译码器译码后，为键盘和显示器提供扫描线。 译码方式工作：扫描计数器的最低二位被译码后，从SL0-SL3输出，作为键盘和显示器的扫描信号。,13,8.1 键盘接口,键盘去抖动与控制及返回缓冲器 返回缓冲器锁存来自RL0-RL7的列回复信号，由回复缓冲器缓冲并储存。 当某一键闭合时，去抖动电路就被置位，延时等待100mS之后，再检验该键是否是连续保持闭合。若闭合，则该键的地址和附加的位移、控制状态一起形成键盘数据被送入8279内部的FIFO存储器。键盘的数据格式如下： 控制和上档的状态由两个独立的附加开关决定，SL2SL1SL0是按键的行编码，而R2R1R0是根据回复信号确定的列编码。,14,8.1 键盘接口,FIFO RAM及其状态寄存器 FIFO RAM是一个88 RAM。在键盘输入方式时，遵循先入先出(FIFO)原则。 FIFO状态寄存器用来存放FIFO RAM的工作状态。例如：RAM满、空等；当工作在键盘方式FIFO RAM不空时，将产生IRQ=1信号，向CPU申请中断。 显示RAM、显示寄存器和显示地址寄存器 显示RAM用来存储显示数据，具有16个字节。 显示寄存器存放显示内容，驱动显示器件。 显示地址寄存器用来寄存由CPU进行读/写的显示RAM的地址，它可以由命令设定，也可以设置成每次读出或写入之后自动递增。,15,8.1 键盘接口,2.外部特性,16,8.1 键盘接口,D0D7：双向数据总线。 CLK：系统时钟。 RESET：复位线，高电平有效。 CS：片选信号，低电平有效。 RD/WR：读/写信号，低电平有效。 A0：地址线。A0=0，选数据寄存器； A0=1，选命令/状态寄存器。 IRQ：中断请求线，高电平有效，向CPU申请中断。 SL0SL3：扫描键盘或显示，可编程设定为编码输出或译码输出。,17,8.1 键盘接口,RL0RL7：返回线，键盘矩阵列线的返回信号输入。 SHIFT：上档信号，高电平有效。键盘数据D6位，作扩充功能。 CNTL：控制线，高电平有效。键盘数据D7位，作扩充功能。 OUTA0OUTA3，OUTB0OUTB3：A组、B组显示信号输出线，可单独使用，也可合并使用。 BD：显示消隐线，低电平有效。用于在显示数据切换或收到消隐命令时的显示消隐。,18,8.1 键盘接口,3.命令字 当A0=1时，CPU向8279芯片写入命令字，格式为： 特征位D7D6D5的8种取值代表了8种命令，下面分别介绍。,19,8.1 键盘接口,(1)键盘/显示方式设置命令,20,8.1 键盘接口,(2)设置时钟频率 (3)读FIFO RAM,21,8.1 键盘接口,(4)读显示RAM (5)写显示RAM,22,8.1 键盘接口,(6)禁写显示RAM/消隐 (7)清除,23,8.1 键盘接口,(8)结束中断/设置错误方式,24,8.1 键盘接口,4.状态字 FIFO状态字，主要用于指示FIFO RAM中的字符数和是否有错误发生，其格式和意义如下：,25,8.1 键盘接口,5. 8279芯片应用举例,26,8.1 键盘接口,键盘输入程序段,执行后可在400H单元中找到被按键代码。 MOV DI，400H ；DI指向存放按键代码的内存单元 MOV DX，0FFEAH ；命令/状态口 MOV AL 00H ；设定键盘输入方式 OUT DX，AL MOV AL 39H；设分频系数,产生100kHz扫描频率 OUT DX，AL LOOPl：MOV DX，0FFEAH IN AL，DX TEST AL 07H ；检查是否有键入代码 JZ LOOPl ；无再查 MOV AL,4OH ；有键入代码，设置读FIFO RAM OUT DX，AL MOV DX，0FFE8H ；数据口 IN AL，DX ；读入数据 MOV DI，AL ；存入内存400H单元 HLT ；暂停,27,8.1 键盘接口,显示输出段，执行后从0位开始显示19991208八个字符。 MOV SI,300H ；设置显示字符内存区地址指针 MOV CX,08H ；设置显示字符数 MOV DX,OFFEAH MOV AL,00H ；设置显示输出工作方式 OUT DX，AL MOV AL,39H ；分频系数，产生100kHz扫描频率 OUT DX,AL MOV AL,90H ；写显示RAM,0号单元起,地址自动加1 OUT DX,AL L：MOV DX,OFFE8H MOV AL，SI OUT DX，AL ；从内存中取显示代码送显示RAM INC SI ；修改地址指针 DEC CX ；修改计数器值 JNZ L HLT 300H DB 7FH，3FH,5BH,06H,67H,67H,67H,06H ；字形码,28,8.1 键盘接口,五、PC微机键盘及接口 1.特点 键盘由单片机、译码器和16行8列的键开关矩阵三部分组成。 单片机能自动识别键的按下与释放，生成相应的扫描码，通过一根五芯电缆发往主机，由主机将扫描码转换为反映键功能的ASCII码。严格地说，仍属于非编码键盘。 系统以中断请求控制方式支持键符的随即输入。每当键盘接口收妥从键盘送来的一个串行扫描码序列时，即向CPU发出一个键盘中断请求。若CPU响应该中断请求，则转去执行中断号为09H的键盘硬中断服务程序。,29,8.1 键盘接口,系统通过两个键盘程序与键盘发生联系。 硬中断程序：中断号为09H，当按键动作引发IRQ1时，该程序负责把键盘扫描码转换成ASCII码，然后存入键盘缓冲区。 软中断程序INTl6H：ROM BIOS中的键盘功能调用程序，该调用的功能是从键盘缓冲区取出按键产生的ASCII码。,30,8.1 键盘接口,2.接口电路,8255A的PB7、PB6实施控制,输入到8255A,8259 CPU,串并转换电路,经PCLK两级同步后作为LS322的时钟。,31,8.1 键盘接口,初始化程序对8255A的设置 MOV AL，99H ；模式O，A口、C口输入，B口输出 OUT 63H，AL ；将方式控制字写控制寄存器 MOV AL，80H ；PB7=1,PB6=0,清LS322和中断请求触发器 OUT 61H，AL MOV AL，40H ；PB7=0，PB6=1，允许LS322工作并输出 OUT 61H，AL IRQl中断服务程序中扫描码的读取与控制 IN AL，60H ；读8255A A口获取扫描码 PUSH AX ；将AL中的扫描码入栈保存 IN AL，61H ；读B口原输出状态 MOV AH，AL ；暂存于AH OR AL，80H ；置PB7=1，清除LS322和中断请求触发器 OUT 61H，AL XCHG AH，AL ；交换，使PB7=0 PB6=1，允许再接收 OUT 61H，AL POP AX ；弹出扫描码至AL中 MOV AH，AL ；AH中也为键扫描码 ；键处理,32,8.2 CRT显示器接口,一、显示系统的组成 一个完整的微型计算机显示系统由显示控制适配器和显示器（即监视器）组成。 微机显示系统组成示意图,33,8.2 CRT显示器接口,二、CRT显示器原理,34,8.2 CRT显示器接口,三、CRT显示器接口,35,8.2 CRT显示器接口,1.字符发生器 将显示存储器RAM中代表一个字符的ASCII码变换成点阵信息，送去控制电子束的强弱，从而在屏幕上打出相应字符的光点。,36,8.2 CRT显示器接口,字符ROM是字符发生器的核心部件，它存储了128个字符的57点阵信息。 ASCII码选择不同的字符； 线选信号选择字符点阵中不同行线的线代码输出。,37,8.2 CRT显示器接口,2.显示缓冲器RAM 存放要显示的信息，包括显示字符码和显示属性。通常，将显示画面划分为许多方块，每个方块为显示一个字符的