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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