第10章 基本人机交互设备的接口(键盘、LED).pdf

多媒体教学课件 微型计算机接口技术 第10章 基本人机交互 设备的接口 河南科技大学信工学院 自动化系卜文绍 • 人机交互设备指在人和计算机之间建立联系、交 换信息的输入/出设备。 • 随着计算机应用领域扩大，除常规键盘、显示 器、打印机外，涌现了许多新型人机交互设备。 为计算机普及和推广应用提供了条件。 • 本章主要介绍几种常规人机交互设备的接口方 法。 10.1 键盘接口 一、键盘的类型 键盘: 是微型计算机系统中最基本的人机对话输入设备。按 键有机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式等多种。但不管 何种形式，其作用都是一个“使电路接通与断开的开关”。 键盘结构形式（两种）：线性键盘、矩阵键盘。 线性键盘：多少键对应有多少根连线连接微机输入接口；在 某些微机化仪表中有所应用。 矩阵键盘：需要的接口线书是行数(n)+列数(m) ，容许最大 按键数n ×m；常用键盘结构。 根据矩阵键盘的识键和译键方法的不同，可分为非线性键 盘、编码键盘两种。 1、编码键盘： 键盘本身具有自动检测被按下的键，并完成去抖动、防串键 等功能，而且能提供与被按键功能对应的键码（如ASCII码） 送往CPU。电路复杂、价格高，但接口简单。 2 、非编码键盘： 键盘只简单地提供按键开关的行列矩阵。按键的识别、键码 的确定与输入、去抖动等工作都由接口电路和程序完成。本 身结构简单、成本低，微机系统中多采用。 二、键盘接口的功能 键盘接口必须具有去抖动、防串键、按键识别和键码产 生4个基本功能。 ①去抖动： • 每个按键在按下或松开时，都会产生短时间的抖动。抖 动的持续时间与键的质量相关，一般为5~20ms。 • 所谓“去抖动”：是指在键被按下或释放时，必须避开抖 动状态，只有处在稳定接通或断开状态才能保证识别正 确。 • 去抖动问题，可通过软件延时或硬件电路解决。 ②防串键：解决多键同时按下或前一按键未释放又有新下 时产生的问题。 • 双键锁定。当检测到有多个键被按下时，把最后释放的键 当作有效键，并产生相应键码。 • N键轮回。当检测到有多个键被按下时，根据发现它们的顺 序依次产生相应键的键码。 ③按键识别： • 行扫描法。由程序对键盘进行逐行扫描，通过检测到的列 输出状态来确定闭合键。 • 线反转法。通过行列颠倒两次扫描来识别闭合键。需提供 两个可编程双向输入/输出端口。 ④键码产生：一般在内存区中键立一个键盘编码表，通过 查表获得按键的键码。 三、键盘的结构与工作原理 1、线性键盘的结构与工作原理 • 由若干独立键构成，每键的一端接地，另一端与接口数据线直接相连。 • 无键按下时：所有数据线为高电平（全1，0FFH ）；当任一键按下时，对 应数据线的电平变成低电平（0 ）。 • 数据线与并行接口芯片（82C55A ）相连，即完成硬件连接。 • 接口程序不复杂：1 ）判断是否有键按下，通过查询接口输入数据是否为 全1。若全1，无键按下；若不是全1，则有键按下。2 ）确定是那个键按 下。根据哪个数据为是0 ，即可判定。 三、键盘的结构与工作原理 2、矩阵键盘的结构与工作原理 • 矩阵键盘拍成n行m列，并且在行线或列线上通过电阻接高电 平。按键的行线与列线交叉点不连接，可通过按键来接通。 图为4 ×4键盘。 • 通过逐行扫描（行扫描）或逐列扫描（列扫描）的方式，确 定是否要键按下、识别哪个键被按下。 • 图中：PA0~PA3与键盘的列线连接；PB0 ～PB3与键盘的行线 连接，并且4条扫描线都通过电阻接高电平。 三、键盘的结构与工作原理 按键检测方法： ①判别是否有键按下：检测有无键按下。从PA0~PA3输出4位0，使 0～3列都为0，读入行线PB0～PB3 的值。若 PB0～PB3全1，说 明没有键按下；若非全1，说明功能有键按下。 ②如果没有键按下，则返回步骤①，等待按键。 ③如果