(微机原理与接口技术)第7章专用的IO接口.ppt

　　1. 输入设备　　输入设备是人向计算机输入信息的设备，按输入信息的形态可分为字符(包括汉字)输入、图形输入、图像输入及语音输入。 　　目前，常见的输入设备有：　　(1) 键盘。这是人向计算机输入信息的最基本设备，人可以通过按键向计算机输入数字、字母、特定字符和命令，这是传统的输入设备。　　(2) 鼠标。这是一种光标指点设备，通过移动光标进行操作选择以实现操作控制。　　(3) 扫描仪。这是一种光机电一体化的高科技产品，它是将各种形式的图像信息输入计算机的重要工具，是继键盘和鼠标之后的第三代计算机输入设备，也是功能极强的一种输入设备。 　　2. 输出设备　　输出设备是直接向人提供计算机运行结果的设备。常用的输出设备有：　　(1) 显示器。显示器是将电信号转换成视觉信号的一种装置，可以字符、图形、图像等方式显示计算机处理信息的结果，它与键盘一起构成最基本的人机对话环境。　　(2) 打印机。打印机为用户提供计算机信息的硬拷贝。 　　3. 人机接口的功能　　人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的控制电路。接口中要分别传送数据信息、命令信息和状态信息。数据信息、命令信息和状态信息都通过数据总线来传送。大多数计算机都把外设的状态信息视为输入数据，而把命令信息看成输出数据，并在接口中分设各自相应的寄存器，赋以不同的端口地址，各种信息分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中去。　　计算机和外设之间的通信可分为串行通信和并行通信。所谓串行接口和并行接口，是指外设和接口一侧的传送方式，而在主机和接口一侧，数据总是并行传送的。 　　微型计算机的键盘是从英文打字机演变而来的，它是微型计算机不可缺少的标准输入设备。一个标准的通用键盘由排列成矩阵形式的按键、按键架、编码器和接口电路等主要部件组成，其基本功能就是将人击键的机械动作转换成计算机能够理解的编码。键盘输入的信息包括文本、数据等文字信息和程序、指令等控制信息。　　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。其中，最常用的是机械式和电容式键盘，其按键结构原理如图7.1所示。 　　按照键盘插口方式，键盘可分为串口(AT)键盘(大口)、并口(即PS/2)键盘(小口)和USB键盘三类。其接口引脚及功能说明如图7.2所示。　　按键盘编码方式分类，键盘可分为编码键盘和非编码键盘。　　编码键盘的键盘电路在某个键被按下后，能提供该键所代表的信息代码，并以并行或串行形式将信号输送给CPU。 　　非编码键盘是一种便宜且广泛应用于微机系统的输入设备。这种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。此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。 7.2.1 键盘与键盘接口原理　　为了不失一般性，现以机械式有触点按键组成的非编码键盘作为介绍键盘接口原理的对象。　　作为键盘接口，必须具有四个基本功能：去抖动、防串键、按键识别和键码产生。　　1. 去抖动　　一般每个键在按下和松开时，都会经历短时间的抖动才能稳定接通或稳定断开，因此在脉冲的开头和末尾部位总要出现一些如图7.3所示的毛齿波。毛齿波的长短与开关的机械性能有关，一般为5～10 ms。在识别键按下和键释放时必须避开这段不稳定的抖动状态，才能正确检测识别。 　　去抖动的方法通常有两种：一种是软件延时法，即发现有键按下或释放时，软件延时一段时间再检测；另一种是硬件消抖法，即在键开关与微型机接口之间加一个消抖动电路，如双稳电路、单稳电路(输出脉宽要大于抖动时间)、RC滤波器等。　　由于硬件去抖动的每个按键都要一个去抖动电路，增加了电路的复杂性，因此这种方法只适用于键数目较少的场合。在键数目较多时，大多采用软件延时法去抖动。 　　2. 防串键　　串键是指多个键同时按下，或前面键没释放而又按下新的键时产生的问题。解决串键带来的问题一般有两种方法：双键锁定和N键连锁。　　1) 双键锁定　　只要检测到有两个或两个以上的键被按下，就不考虑从键盘读键码，只把最后释放的键看作是正确的被按键，并读取其键码。　　2) ?N键连锁　　只考虑按下一个键的情况。当一个键被按下时，在此键未完全释放之前，对其它键不予理会，只产生最先按下键的编码。这种方法实现起来较简单，因而比较常用。 　　3. 按键识别和键码产生　　按键识别是键盘接口要解决的主要问题，可以通过软、硬件结合的办法来解决。通常识别被按键有三种方法：逐行扫描法、行反转法以及行列扫描法。　　1) 逐行扫描法　　图7.4所示为一种采用逐行扫描识别键码的4×4键盘矩阵电路，键盘的行线连接到8255A的PA3～PA0上，列线连接到8255A的PB3～PB0上，微机通过8255A来对键盘进行控制