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1、7/28/20211第11章微型計(jì)算機(jī)常用外設(shè)接口技術(shù)本章要點(diǎn)：常用輸入設(shè)備鍵盤的分類、結(jié)構(gòu)和工作原理常用輸出設(shè)備LED顯示器和液晶（LCD）顯示器及其接口打印機(jī)的分類、特點(diǎn)及其接口控制7/28/2021211.1鍵盤接口鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備，操作人員通過鍵盤上的按鍵可以直接向計(jì)算機(jī)輸入各種數(shù)據(jù)、命令及指令，從而使計(jì)算機(jī)完成不同的運(yùn)算及控制任務(wù)。鍵盤主要由鍵開關(guān)（按鍵）和鍵掃描電路兩部分組成。1.鍵開關(guān)與鍵盤分類（1）鍵盤的分類按照鍵盤的構(gòu)造原理可分為觸點(diǎn)式開關(guān)按鍵鍵盤和無觸點(diǎn)開關(guān)按鍵鍵盤兩類。按照鍵盤物理結(jié)構(gòu)可分機(jī)
2、械式、薄膜式和電容式三種。按照鍵盤按鍵數(shù)的多少可分為83（84）鍵、101（102）鍵、104鍵和107鍵。其中104鍵為Windows95鍵盤，107鍵為Windows98鍵盤。按照判斷按鍵位置的方法不同鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。按照外形不同鍵盤可分為標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和人體工學(xué)鍵盤兩種。按照與主機(jī)的連接鍵盤可分為有線鍵盤和無線鍵盤。無線鍵盤的連接又分為紅外線方式和無線電方式兩種。鍵盤的分類方法比較多，按照鍵碼的識(shí)別方法，鍵盤可分為兩大類型：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤由硬件完成鍵盤識(shí)別功能，它通過識(shí)別鍵是否按下以及所按下鍵的
3、位置，由編碼電路產(chǎn)生一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的編碼信息(如ASCII碼)。非編碼鍵盤由軟件完成鍵盤識(shí)別功能，它利用簡單的硬件和一套專用鍵盤編碼程序來識(shí)別按鍵的位置，然后由CPU將位置碼通過查表程序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的編碼信息。非編碼鍵盤的速度較低，但結(jié)構(gòu)簡單，并且通過軟件能為某些鍵的重定義提供很大的方便。（2）鍵開關(guān)和鍵盤矩陣的編碼微型計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上通常安排有上百個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)，故又稱為鍵開關(guān)。鍵開關(guān)分為接觸式和非接觸式兩大類。常用的鍵盤結(jié)構(gòu)是一個(gè)矩陣，它由若干行和若干列組成，為說明鍵盤的工作原理，以一個(gè)8行×4列的矩陣鍵盤為例，
4、如圖11-1所示。圖11-18行×4列的矩陣鍵盤結(jié)構(gòu)鍵盤上有行線和列線之分，本鍵盤共有8條行線和4條列線。在行線和列線的交點(diǎn)處有一個(gè)鍵，由于行線與列線分別與鍵的不同端相連，平時(shí)鍵處于斷開狀態(tài)，所以行線和列線互不相通。接口時(shí)，行線一端接輸出口，另一端懸空；而列線一端經(jīng)電阻接+5V電源，另一端接輸入口。由于列線通過電阻與+5V電源相連，所以列線的初始狀態(tài)為高電平。鍵盤上的每個(gè)鍵都擔(dān)負(fù)一項(xiàng)處理功能，而處理功能是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，所以鍵盤接口必須有軟件配合。為此，鍵盤上每個(gè)鍵都對(duì)應(yīng)有一個(gè)處理程序段，鍵的功能是通過運(yùn)行這個(gè)程序段實(shí)現(xiàn)的。為了在
5、程序中能順利地分支到鍵處理程序段，就需要對(duì)鍵進(jìn)行編碼，稱為鍵碼，以便能按鍵碼進(jìn)行程序分支。鍵的編碼沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，存在多種多樣的鍵編碼方法。最常用的編碼方法是以鍵在鍵盤矩陣中的位置，從0開始按自然數(shù)順序進(jìn)行編碼，鍵碼以十六進(jìn)制數(shù)表示。表11-1是鍵盤掃描示意圖中各鍵的鍵碼，左邊第一列的內(nèi)容對(duì)應(yīng)各行的掃描碼，最后一行的內(nèi)容是對(duì)應(yīng)列有閉合鍵時(shí)的狀態(tài)碼(或稱返回碼)。表中內(nèi)容為鍵碼，注意鍵碼排列的規(guī)律性。2.鍵盤接口的基本功能鍵盤接口是指鍵盤與電腦主機(jī)之間相連接的接口方式或類型。目前市面上常見的鍵盤接口有三種：老式AT接口、PS/2接口以
6、及USB接口。老式AT接口，俗稱大口，目前已經(jīng)基本淘汰。PS/2接口最早出現(xiàn)在IBM的PS/2的機(jī)子上。這是一種鼠標(biāo)和鍵盤的專用接口，是一種6針的圓型接口，但鍵盤只使用其中的4針傳輸數(shù)據(jù)和供電，其余2個(gè)為空腳。PS/2接口的鍵盤接口傳輸速率比COM接口稍快一些，而且是ATX主板的標(biāo)準(zhǔn)接口，是目前應(yīng)用最為廣泛的鍵盤接口之一。USB接口支持熱插拔，即插即用的優(yōu)點(diǎn)，所以USB接口通常廣泛應(yīng)用到工業(yè)當(dāng)中。PS/2接口和USB接口的鍵盤在使用方面差不多，但由于USB接口支持熱插拔，因此USB接口鍵盤在使用中略方便一些。但計(jì)算機(jī)底層硬件對(duì)PS
7、/2接口支持的更完善一些，因此如果電腦遇到某些故障，使用PS/2接口的鍵盤兼容性更好一些。無論哪種鍵盤接口，都必須具有去抖動(dòng)、防串鍵、按鍵識(shí)別和鍵碼產(chǎn)生4個(gè)基本功能。（1）去抖動(dòng)按鍵一般通過機(jī)械觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通斷，由于觸點(diǎn)開關(guān)的彈性，每個(gè)鍵在按下或松開時(shí)，都會(huì)經(jīng)歷短時(shí)間的抖動(dòng)后才能穩(wěn)定地接通或斷開，如圖11-2所示。圖中t1和t3分別為鍵的閉合和斷開過程中的抖動(dòng)期，抖動(dòng)時(shí)間長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10?ms之間；t2為穩(wěn)定閉合期，其時(shí)間由操作員的按鍵動(dòng)作所確定，一般為數(shù)百毫秒到幾秒；t0、t4為斷開期。所謂去抖動(dòng)是指在識(shí)別被
8、按鍵和釋放鍵時(shí)必須避開抖動(dòng)狀態(tài)，只有處在穩(wěn)定接通或穩(wěn)定斷開狀態(tài)才能保證識(shí)別正確無誤。按鍵的消抖，可用硬件或軟件兩種方法。在鍵數(shù)較少時(shí)可用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。方法是在鍵開關(guān)與計(jì)算機(jī)接口之間增加一個(gè)消抖電路（如RS觸發(fā)器、RC濾波電路等）。如果按鍵較多
