《外部设备接口》PPT课件.ppt

1计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心第第9章章 外部设备接口外部设备接口 2计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心人机交互设备种类人机交互设备种类¡输入入设备u键盘键盘u鼠标鼠标u触摸屏触摸屏u扫描仪扫描仪u… ¡输出出设备u显示器（显示器（CRT、、LED、、液晶显示）液晶显示）u打印机打印机u绘图仪绘图仪u… 3计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心9.1 键盘接口键盘接口 4计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心键盘的概念键盘的概念¡由由8个开关构成的个开关构成的键盘（也称（也称为线性性键盘））¡为了减少了减少键盘的的输入入输出出连线数，常用开关矩数，常用开关矩阵的方式来构造的方式来构造键盘，称，称为矩矩阵键盘 5计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心键盘的类型键盘的类型¡编码键盘 提供按下提供按下键的的ASCII码具有去抖具有去抖动、防重、防重（串）（串）键等功能响等功能响应快，但硬件复快，但硬件复杂¡非非编码键盘 只提供按下只提供按下键的行列位置由的行列位置由软件完成去抖件完成去抖动、、防重防重键等功能硬件等功能。

硬件简单，但占用，但占用CPU的的时间 6计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心按键开关的类型按键开关的类型¡触点式开关触点式开关u机械式机械式¡无触点式开关无触点式开关u电容式开关电容式开关 利用电容值的变化利用电容值的变化u霍尔效应式开关霍尔效应式开关 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计算机学院体系结构中心按键开关的类型按键开关的类型¡导电导电橡胶式橡胶式键盘键盘¡塑料薄膜式塑料薄膜式键盘键盘 8计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心键盘接口功能键盘接口功能1消抖消抖动2防串防串键3按按键识别4键码生成生成 9计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心1. 消抖动消抖动¡抖抖动时间一般一般为5~20ms¡读取取键状状态时应避开抖避开抖动区区间¡消抖消抖动的方法的方法u加入硬件消抖动电路加入硬件消抖动电路u判断有键按下后，延时判断有键按下后，延时5~20ms，，再读取键值再读取键值  10计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心2. 防重键防重键¡重重键 多个多个键同同时按下或前一按下按下或前一按下键没有没有释放又有新放又有新键按下按下¡解决方法解决方法u双键锁定双键锁定 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的键认为是有效键uN键轮回键轮回 当检测到有多个键按下时，按扫描顺序依此读出相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应的键值u…… 11计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心3. 按键识别按键识别两种典型的按两种典型的按键识别方法方法1.行行扫描法描法 对键盘的各行依此的各行依此输出出扫描描码，，读入各入各对应的列的列值，确定按下，确定按下键的位置的位置2.行列倒行列倒换法（法（线反反转法）法） 从从键盘的行的行输出出扫描描码，，读入列入列值，再将，再将该列列值从列从列输出，出，读入行入行值，即可确定按下，即可确定按下键的位置的位置 12计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心4. 键码生成键码生成¡根据按下根据按下键的行列位置，的行列位置，查表即可得到按下表即可得到按下键的的键码。

 13计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心行扫描法行扫描法PA(Out) PB(In)000 1101 有“0”键按下 延时110 1111 101 1111011 1101端口端口A A：：40H40H端口端口B B：：41H41H控制口控制口: :4343H H 14计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心行扫描法汇编程序（行扫描法汇编程序（1）） mov al, 82h;A口输出口输出 out 43h, al;B口输入口输入begin:mov al, 00h out 40h, al;00→A口口wait: in al, 41h;读读B口口 and al, 0fh cmp al, 0fh jz wait mov cx, 7fffh;有键按下有键按下lp0: loop lp0 ;延时延时st: mov bl, 3 ;行数行数mov bh, 4 ;列数列数mov al, 0feh ;扫描码扫描码mov cl, 0fhmov ch, 0ffh ;键值键值-1l1:out 40h, alrol almov ah, al;保存下一扫描码保存下一扫描码in al, 41hand al, clcmp al, cl ;有无列线为有无列线为0？？jnz l2 15计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心行扫描法汇编程序（行扫描法汇编程序（2））add ch, bh；；指向末列键号指向末列键号mov al, ah；；取取新扫描码新扫描码dec bljnz l1jmp begin；；重新扫描重新扫描l2:inc ch;本行首列键号本行首列键号rcr aljc l2mov al, ch;AL=键号键号 16计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心标准键盘标准键盘¡适用于适用于PC/XT机，机，83键¡键盘内置内置Intel8048单片机片机u8位位CPU、、1k字节字节ROM、、64字节字节RAM、、8位定时位定时/计数器、计数器、 2个个8位并口位并口¡16行行×8列矩列矩阵键盘¡电容开关容开关¡非非编码键盘，向主机提供，向主机提供8位位扫描描码ub7=0，，表示接通的扫描码表示接通的扫描码ub7=1，，表示断开的扫描码表示断开的扫描码 17计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心扩展键盘扩展键盘¡适用于适用于PC/AT、、386+，，84、、101、、102或或104键¡键盘内置内置Intel8042/8742单片机片机u8位位CPU、、1k字节字节ROM、、2个个8位并口位并口¡16行行×8列矩列矩阵键盘¡扩展展键盘与与标准准键盘的的扫描描码是不一是不一样的，是互不兼的，是互不兼容的。

容的 18计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心PC机键盘接口电路机键盘接口电路PB6=1、、PB7=0 19计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心PC机键盘的工作过程机键盘的工作过程¡键盘电路正常工作路正常工作时8048采用行列采用行列扫描法不断描法不断地地扫描描键盘矩矩阵¡当有当有键动作作时，，则在确定按在确定按键位置之后以串行位置之后以串行数据形式数据形式发送送给系系统板板键盘接口接口电路路u键按下时，发送该键的键按下时，发送该键的接通接通扫描码扫描码u键松开时，发送该键的键松开时，发送该键的断开断开扫描码扫描码¡若一直按住某若一直按住某键，，则连续发送送该键的接通的接通扫描描码 20计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心键位置和扫描码键位置和扫描码Esc0181 10282234=0-QAZSWPLM,03040510111E1F2C83848590919E123451112131617253031394450519FAC键位置键位置接通扫描码接通扫描码断开扫描码断开扫描码键名称键名称 21计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心键盘接口电路的处理过程键盘接口电路的处理过程¡移位寄存器每收到一个移位寄存器每收到一个8位的位的扫描描码后，后，发出出IRQ1中中断断请求，求，CPU响响应中断后，从中断后，从8255A口口读取取扫描描码，，转换为ASCII码，放入，放入键盘缓冲区。

冲区 INT 9H(硬件中服程序硬件中服程序) INT 16H(ROM BIOS)扫描描码 AX键盘缓冲区冲区 应用程序用程序¡键盘缓冲区可冲区可缓存存15个个键码¡在在应用程序中可使用用程序中可使用BIOS中的中的INT 16H访问键盘缓冲冲区区 22计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心9.2 LED数码管接口数码管接口 23计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心基本概念基本概念¡发光二极管光二极管LED是最是最简单的的发光器件光器件¡LED数数码管是由管是由7（或（或8）个）个LED组成成¡LED数数码管广泛用于数字系管广泛用于数字系统中中bcdefgdotdotga+5Vdotga共共阴极阴极共共阳极阳极a 24计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心1位位LED数码管的显示数码管的显示dotg+5V共共阳极阳极feabcd74LS373OEG300HD0~D7HD0D7bcdefgdota锁存器锁存器 25计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心9.3 CRT显示器接口显示器接口 26计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心阴极射线管阴极射线管CRT优缺点优缺点：： (1) 价格低价格低 (2) 画质高画质高 (3) 体积体积大大 (4) 易产生辐射易产生辐射 (长时间长时间使用使用可能可能对对眼睛眼睛有害）有害） 27计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心CRT显示原理（显示原理（1））¡逐行逐行扫描描过程程 28计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心CRT显示原理显示原理¡屏幕上的字符是由点屏幕上的字符是由点阵构成，可由构成，可由5x7或或7x9点点阵表示表示¡例：例：5x7点点阵 29计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心计算机学院计算机学院计算机学院计算机学院 体系结构中心体系结构中心体系结构中心体系结构中心CRT显示方式显示方式两种两种显示方式：示方式：¡文本方式文本方式 显示的示的单位是字符，如位是字符，如80列、列、25行个字符行个字符¡图形方式形方式 显示的示的单位是点，例如位是点，例如 CGA方式：方式：320列、列、200行个点行个点 VGA方式：方式：640列、列、480行个点行个点 30计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心视频缓冲区视频缓冲区VRAM（（1））¡例：例：CGA字符（文本）方式字符（文本）方式¡1屏屏=80 x 25 x 2 = 4000 字字节 31计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心人机接口新技术人机接口新技术输入入¡多点触（多点触（ Multi-touch ）控技）控技术¡镭射射键盘（（Laser Keyboard））输出出¡全息全息TV（（Holographic TV））¡头戴式戴式显示器示器 32计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心多点触摸多点触摸¡使用两个（或以上）手指使用两个（或以上）手指u例如例如: 放大或旋转放大或旋转¡大多数种大多数种类触摸屏不支持触摸屏不支持这个功能个功能u电阻性电阻性u表面电容表面电容u表面声波表面声波(SAW)u声学脉冲识别声学脉冲识别(APR)u…...¡可能不需要可能不需要识别触摸点位置触摸点位置 33计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心电容式触摸屏（电容式触摸屏（1））1.感感应电容触摸屏容触摸屏（（Projected-capacitive touchscreen））¡基本基本结构构u前后保护玻璃基板前后保护玻璃基板u中间层为薄片状的传感器网格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计算机学院体系结构中心电容式触摸屏（电容式触摸屏（2））¡触摸触摸时，在手指和，在手指和传感器感器栅格格间构成构成电容容¡触屏控制器触屏控制器计算触点的坐算触点的坐标并将坐并将坐标值发送送给处理器做理器做进一步一步处理理  35计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心电容式触摸屏（电容式触摸屏（3））¡iPhone 触屏触屏结构构¡轴坐坐标式感式感应单元元u分立的行和列分立的行和列u以两个交叉的滑条实现以两个交叉的滑条实现vX 轴滑条轴滑条vY 轴滑条轴滑条u检测每一格感应单元的电容变化检测每一格感应单元的电容变化¡所有的点在被触摸所有的点在被触摸时都能生都能生成相成相应的信号，然后将信号的信号，然后将信号传送送给iPhone的的处理器。

因理器因此，此，iPhone能能够确定两个点确定两个点同同时发生触摸的位置和运生触摸的位置和运动方向 36计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心红外式触屏红外式触屏¡行、列排列的行、列排列的红外外LED（（IR LED）安装在屏幕）安装在屏幕的的边框上，反方向上安装有框上，反方向上安装有红外外线接收管，构接收管，构成不可成不可见的的红外外线栅格格¡IR控制器控制器顺序脉冲点亮序脉冲点亮 LED产生生红外外线光束光束栅格，当手指格，当手指进入入栅格后，它将阻断光束格后，它将阻断光束¡红外外线接收管从两个接收管从两个轴向探向探测到光束的缺失，到光束的缺失，由此可由此可计算出触点的坐算出触点的坐标X和和Y计算机学院计算机学院计算机学院计算机学院 体系结构中心体系结构中心体系结构中心体系结构中心 37计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心Laser Keyboards¡Mac, PC, Blackberry, PDA, SmartPhone¡Zipo / Small Cell Phone¡Using two separate infrared beams¡Industry Advantages¡Surface Compatibility 38计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心Holographic TV¡全息电影全息电影¡通过投影仪以特定角度通过投影仪以特定角度投射到透明显示器上投射到透明显示器上 39计算机学院体系结构中心计算机学院体系结构中心头戴式显示器头戴式显示器。