新微型计算机接口技术 教学课件 古辉 主编 7章 人机交互设备接口.ppt

第七章 人机交互设备接口 本章要点 非编码键盘、行扫描法、行反转法、行列扫描法 鼠标滚轴、码盘、光敏传感器 七段数码显示器、共阳极显示器、共阴极显示器 阴极射线管显示器CRT、液晶显示器LCD、显示卡 字符点阵、喷墨、感光硒鼓、Centronics并行打印接口标准、IEEE1284标准 多媒体计算机标准MPC、音频、视频 本章学习目标 键盘工作原理及接口编程方法 鼠标接口及编程方法 LED原理及驱动方法 CRT显示器工作原理 LCD显示器工作原理 显示器接口编程方法 打印机组成原理及接口编程 声卡组成及编程方法 7.1键盘接口 键盘 是计算机的主要输入设备，用于接受用户对计算机输入的操作指令或者录入的文字和数据。 计算机键盘演变 83键、96键、101键和107键几个阶段。 键盘组成 外壳、按键和电路板3大部分 7.1.1键盘分类 根据按键开关结构对键盘分类，有触点式和无触点式两大类。 有触点式按键开关有机械式开关、薄膜开关、导电橡胶式开关和磁簧式开关等。 无触点式按键开关有电容式开关、电磁感应式开关和磁场效应式开关。 有触点式键盘手感差，易磨损，故障率高。无触点式键盘手感好，寿命长。无论采用什么形式的按键，作用都是一个使电路接通或断开的开关。 目前使用的计算机键盘多为电容式无触点键盘。 7.1.1键盘分类 根据键盘的按键码识别方式分类，有编码键盘和非编码键盘。 编码键盘主要依靠硬件电路完成扫描、编码和传送，直接提供与按键相对应的编码信息，其特点是响应速度快，但硬件结构复杂。 非编码键盘的扫描、编码和传送则由硬件和软件共同完成，其响应速度不如编码键盘快，但是因为可以通过对软件的修改重新定义按键，在需要扩充键盘功能的时候很方便。 计算机中使用的主要是非编码键盘。 7.1.2键盘的工作原理 常用的非编码键盘有线性键盘和矩阵键盘。 线性键盘主要适用于小的专用键盘，上面按键不多，每个按键都有一条数据线送到计算机接口。每个按键都对应一根数据线，当按键断开时，数据线上为高电平，当按键按下时，数据线上为低电平。显然，当按键数增多时，输入到计算机接口的数据线也增多，这样就受到输入线宽度的限制了 图7.1 4键线性键盘电路图 7.1.2键盘的工作原理 在矩阵键盘上，其按键按行列排放。克服了对线性键盘对输入线宽度限制的缺点。 图7.2是一个4x4的矩阵键盘原理图，共有按键16个，但数据输入线只有8条。这样可以适合按键较多的场合，因此得到广泛的应用。 图7.2 16键矩阵键盘原理图 7.1.2键盘的工作原理 键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法。 行扫描法的工作原理 判断是否有键按下 CPU首先向所有行输出低电平，如果没有按键按下则所有列线输出为高电平。如果有某一键按下，则该键所在的列因为与行线低电平短路，该列线变为低电平。CPU在此时通过读取列线的值即可判断有无键按下。 7.1.2键盘的工作原理 确定按键位置： 在有键按下的情况下，CPU再来确定是哪一个键按下，采用的方法是行扫描法。先向第0行输出低电平，其余行输出高电平，然后读取所有列线的电平值。如果有某一列为低电平，则说明0行和该列跨接位置的那个键被按下了。确定了键的位置就可以退出扫描了。如果列线全为高电平，说明本行没有键按下，则继续将下一行输出低电平，其余行输出高电平，然后读取所有列线的电平值。依次类推，直到找到按下健的位置，则退出扫描。 找到按下健的位置，即该键的行号和列号，就可以获得该键的键码。这种通过行列位置表示的键码称为行列码或位置扫描码，也称为键盘扫描码。 7.1.2键盘的工作原理 行列反转法也是常用的识别闭合键的方法。行列反转法的工作原理： 首先对所有行输出低电平，同时读入列线。如果有键按下，则该键所在的列线为低电平，而其它列线为高电平。由此获得列号。然后向所有列线输出低电平，读行线，确定按键的行号。通过行号和列号确定按键的位置和编码。 7.1.2键盘的工作原理 行列扫描法是PC机键盘使用的主要键码识别方法。行列扫描法的工作原理： 首先向每一行依次输出低电平，其余各行为高电平，每扫描一行，读取一次列线，如果列线全为高电平，说明没有键按下，如果有一列为低电平，则说明有键按下，此时可以确定行号和列号。行扫描完成。接下来依次向每一列输出低电平，读行线，再次确定按键的行号和列号。两次获得行号和列号相同，则键码正确，即获得按下键的行列扫描码。 7.1.2 键盘的工作原理 按键抖动问题 一个键按下和释放的时候，按键开关会在闭合和断开位置间跳动几次后达到稳定状态，这就是按键抖动问题。 抖动的存在会使得脉冲的开头和尾部出现一些毛齿波，持续时间一般小于10ms。如果不处理抖动问题，就可能被误作多次按键。抖动的消除可以采用硬件方法，采用R