第9章外部设备接口

1计算机学院体系结构中心第9章外部设备接口2计算机学院体系结构中心人机交互设备种类输入设备键盘鼠标触摸屏扫描仪…输出设备显示器（CRT、LED、液晶显示）打印机绘图仪…3计算机学院体系结构中心9.1键盘接口4计算机学院体系结构中心键盘的概念由8个开关构成的键盘（也称为线性键盘）为了减少键盘的输入输出连线数，常用开关矩阵的方式来构造键盘，称为矩阵键盘K0CPUD0-D7IORIOWA0-A9I/O口VCCVCCVCCK1K75计算机学院体系结构中心键盘的类型编码键盘提供按下键的ASCII码。具有去抖动、防重（串）键等功能。响应快，但硬件复杂。非编码键盘只提供按下键的行列位置。由软件完成去抖动、防重键等功能。硬件简单，但占用CPU的时间。6计算机学院体系结构中心按键开关的类型触点式开关机械式无触点式开关电容式开关利用电容值的变化霍尔效应式开关磁场变化，导致霍尔效应器件产生电压变化7计算机学院体系结构中心按键开关的类型导电橡胶式键盘塑料薄膜式键盘8计算机学院体系结构中心键盘接口功能1消抖动2防串键3按键识别4键码生成9计算机学院体系结构中心1.消抖动抖动时间一般为5~20ms读取键状态时应避开抖动区间消抖动的方法加入硬件消抖动电路判断有键按下后，延时5~20ms，再读取键值键按下前沿抖动后沿抖动10计算机学院体系结构中心2.防重键重键多个键同时按下或前一按下键没有释放又有新键按下解决方法双键锁定当检测到有两个或两个以上的键按下时，最后释放的键认为是有效键N键轮回当检测到有多个键按下时，按扫描顺序依此读出相应的键值……11计算机学院体系结构中心3.按键识别两种典型的按键识别方法1.行扫描法对键盘的各行依此输出扫描码，读入各对应的列值，确定按下键的位置2.行列倒换法（线反转法）从键盘的行输出扫描码，读入列值，再将该列值从列输出，读入行值，即可确定按下键的位置12计算机学院体系结构中心4.键码生成根据按下键的行列位置，查表即可得到按下键的键码。13计算机学院体系结构中心行扫描法8255PA0PA1PA2PB0PB1PB2PB3VCCVCCVCCVCCCPU01237654111098PA(Out)PB(In)0001101有“0”键按下延时110111110111110111101端口A：40H端口B：41H控制口:43H14计算机学院体系结构中心行扫描法汇编程序（1）moval,82h;A口输出out43h,al;B口输入begin:moval,00hout40h,al;00→A口wait:inal,41h;读B口andal,0fhcmpal,0fhjzwaitmovcx,7fffh;有键按下lp0:looplp0;延时st:movbl,3;行数movbh,4;列数moval,0feh;扫描码movcl,0fhmovch,0ffh;键值-1l1:out40h,alrolalmovah,al;保存下一扫描码inal,41handal,clcmpal,cl;有无列线为0？jnzl215计算机学院体系结构中心行扫描法汇编程序（2）addch,bh；指向末列键号moval,ah；取新扫描码decbljnzl1jmpbegin；重新扫描l2:incch;本行首列键号rcraljcl2moval,ch;AL=键号16计算机学院体系结构中心标准键盘适用于PC/XT机，83键键盘内置Intel8048单片机8位CPU、1k字节ROM、64字节RAM、8位定时/计数器、2个8位并口16行×8列矩阵键盘电容开关非编码键盘，向主机提供8位扫描码b7=0，表示接通的扫描码b7=1，表示断开的扫描码17计算机学院体系结构中心扩展键盘适用于PC/AT、386+，84、101、102或104键键盘内置Intel8042/8742单片机8位CPU、1k字节ROM、2个8位并口16行×8列矩阵键盘扩展键盘与标准键盘的扫描码是不一样的，是互不兼容的。18计算机学院体系结构中心PC机键盘接口电路8048P22GNDDataOutP11P21P10ResetVCC键盘阵列16X8GNDVCCDataInClkOutRegIn选通键按下键盘盒2135电源4串并变换DI移位寄存器中断请求8259A口控制PB6PB78255IRQ1CPUINTR主机箱扫描码DataClockPB6=1、PB7=019计算机学院体系结构中心PC机键盘的工作过程键盘电路正常工作时8048采用行列扫描法不断地扫描键盘矩阵当有键动作时，则在确定按键位置之后以串行数据形式发送给系统板键盘接口电路键按下时，发送该键的接通扫描码键松开时，发送该键的断开扫描码若一直按住某键，则连续发送该键的接通扫描码20计算机学院体系结构中心键位置和扫描码Esc018110282234=0-QAZSWPLM,03040510111E1F2C83848590919E123451112131617253031394450519FAC键位置接通扫描码断开扫描码键名称21计算机学院体系结构中心键盘接口电路的处理过程移位寄存器每收到一个8位的扫描码后，发出IRQ1中断请求，CPU响应中断后，从8255A口读取扫描码，转换为ASCII码，放入键盘缓冲区。INT9H(硬件中服程序)INT16H(ROMBIOS)扫描码AX键盘缓冲区应用程序键盘缓冲区可缓存15个键码在应用程序中可使用BIOS中的INT16H访问键盘缓冲区22计算机学院体系结构中心9.2LED数码管接口23计算机学院体系结构中心基本概念发光二极管LED是最简单的发光器件LED数码管是由7（或8）个LED组成LED数码管广泛用于数字系统中bcdefgdotdotga+5Vdotga共阴极共阳极a24计算机学院体系结构中心1位LED数码管的显示dotg+5V共阳极feabcd74LS373OEG300HD0~D7HD0D7bcdefgdota锁存器25计算机学院体系结构中心9.3CRT显示器接口26计算机学院体系结构中心阴极射线管CRT优缺点：(1)价格低(2)画质高(3)体积大(4)易产生辐射(长时间使用可能对眼睛有害）27计算机学院体系结构中心CRT显示原理（1）逐行扫描过程水平扫描正程（显示）水平扫描逆程（消隐）垂直逆程28计算机学院体系结构中心CRT显示原理屏幕上的字符是由点阵构成，可由5x7或7x9点阵表示例：5x7点阵29计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心CRT显示方式两种显示方式：文本方式显示的单位是字符，如80列、25行个字符图形方式显示的单位是点，例如CGA方式：320列、200行个点VGA方式：640列、480行个点30计算机学院体系结构中心视频缓冲区VRAM（1）例：CGA字符（文本）方式1屏=80x25x2=4000字节BUPT01279012442H属性55H50H54H属性属性属性0701233999VRAMBGRIBGRBL70前景背景亮度闪烁显示屏属性字节31计算机学院体系结构中心人机接口新技术输入多点触（Multi-touch）控技术镭射键盘（LaserKeyboard）输出全息TV（HolographicTV）头戴式显示器32计算机学院体系结构中心多点触摸使用两个（或以上）手指例如:放大或旋转大多数种类触摸屏不支持这个功能电阻性表面电容表面声波(SAW)声学脉冲识别(APR)…...可能不需要识别触摸点位置33计算机学院体系结构中心电容式触摸屏（1）1.感应电容触摸屏（Projected-capacitivetouchscreen）基本结构前后保护玻璃基板中间层为薄片状的传感器网格34计算机学院体系结构中心电容式触摸屏（2）触摸时，在手指和传感器栅格间构成电容触屏控制器计算触点的坐标并将坐标值发送给处理器做进一步处理35计算机学院体系结构中心电容式触摸屏（3）iPhone触屏结构轴坐标式感应单元分立的行和列以两个交叉的滑条实现X轴滑条Y轴滑条检测每一格感应单元的电容变化所有的点在被触摸时都能生成相应的信号，然后将信号传送给iPhone的处理器。因此，iPhone能够确定两个点同时发生触摸的位置和运动方向。36计算机学院体系结构中心红外式触屏行、列排列的红外LED（IRLED）安装在屏幕的边框上，反方向上安装有红外线接收管，构成不可见的红外线栅格IR控制器顺序脉冲点亮LED产生红外线光束栅格，当手指进入栅格后，它将阻断光束。红外线接收管从两个轴向探测到光束的缺失，由此可计算出触点的坐标X和Y。计算机学院体系结构中心37计算机学院体系结构中心LaserKeyboardsMac,PC,Blackberry,PDA,SmartPhoneZipo/SmallCellPhoneUsingtwoseparateinfraredbeamsIndustryAdvantagesSurfaceCompatibility38计算机学院体系结构中心HolographicTV全息电影通过投影仪以特定角度投射到透明显示器上39计算机学院体系结构中心头戴式显示器