第八章 人机接口技术1、键盘接口控制2、鼠标接口3、 LED显示器接口4、视屏显示接口5、打印机接口6、触摸屏原理和接口7、光笔接口

键盘接口控制键盘接口控制键盘由一组按规则排列的按键开关组成，每个按键开关的动作，由键盘控制电路转换成相应的代码（比如键盘位置码），通过键盘接口电路传送给计算机系统，由计算机系统按用户意图作相应的处理。

键盘的种类很多。按键盘的构造原理，可以分为机械式键盘、电容式键盘、薄膜式键盘和电阻式键盘。

按照键盘插口方式，键盘可分为 AT键盘（大口）、 PS/2键盘（小口）两类。按键盘按键位置码的识别方式，可以分为两大类：编码键盘和非编码键盘。编码键盘是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。非编码键盘是一种便宜而广泛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，则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。

键盘工作的基本原理键盘工作的基本原理8.1.1.1 按键的结构特点键盘上的按键，其实是仅仅供检测的电路开关，只提供电路逻辑上的通与断。

按键的识别要处理好去抖动和重键两个问题。

机械式按键在按下和释放时，通常伴随着一定时间的触点机械抖动，然后其触点才能稳定下来。在触点抖动期间，或着由于外界的干扰在电路中产生毛刺期间，检测按键的通与断状态，可能就会导致判别出错。即一次按下或释放被错误的检测为用户多次的键盘操作，或者，干扰毛刺也被检测为用户有效的键盘操作。计算机中必须做键盘去抖动处理。

目前去抖动的方法有两种：一是用硬件电路来实现，即使用 RC滤波电路滤除抖动的波形。另外一种办法就是用软件延时的方法来解决。软件延时的方法就是通过延时来等候信号稳定，在信号稳定以后再去识别键码。其过程是在检查到有键按下以后延时一段时间）（ 10~15ms），再检查一次看是否有按键按下。若这一次检查不到，则说明前一次的检查结果是干扰或者抖动，若这一次检查到有按键按下，则说明信号已经稳定，然后判断闭合按键的键码。当闭合按键的键码确定以后，再去检测按键是否被释放，待按键释放以后再进行键盘处理，这样就可以消除释放抖动的干扰。

重键是指两个或两个以上的按键同时按下闭合，或者一个按键按下后还未弹开，另外一个按键已按下。对重键处理的常用方法有两种：一是最终检测法：连续不断的对键盘进行扫描，当有多个闭合键时不予识别，仅以最后检查到的一个闭合键为确认键。二是初检法，它是确认一个闭合键后处于保持状态，只有当该键被释放以后再去处理，并开始识别其他键。

键码识别键码识别编码式键盘是通过数字电路直接产生对应于按键的 ASCII码，目前很少使用。非编码式键盘将按键排列成矩阵的形式，由硬件或软件随时对矩阵扫描，一旦某一键被按下，该键的行列信息即被转换为位置码并送入主机，再由键盘驱动程序查表，从而得到按键的 ASCII码，最后送入内存中的键盘缓冲区供主机分析执行。非编码式键盘由于其结构简单、按键重定义方便而成为目前最常采用的键盘类型。计算机中使用的主要是非编码键盘。

常用的计算机键盘结构为矩阵键盘，它所需要的接口线数目是行数加列数，而所能够管理的键盘数目则是行数 ×列数。

设 8255的片选信号为 200H~203H。键盘控制程序如下：初始化部分：MOV AL， 82H ； 8255控制字：方式 0， PA输出， PB输入MOV DX， 203HOUT DX， AL ；写该控制字扫描键码部分：

MOV AL， 0H MOV DX， 200H OUT DX， AL ；设各行线为 0 INC DXLOP1： IN AL， DX ；读列数据 AND AL， 0FH ；屏蔽无关位

CMP AL， 0FH ；查各列有无为 0JZ LOP1 ；无按，继续等待按键（或转出）

CALL DELAY ；有按，延时 10~20 毫秒，消除抖动 IN AL， DX ；读列数据 AND AL， 0FH ；屏蔽无关位

CMP AL， 0FH ；查各列有无为 0 JZ LOP1 ；无按，继续等待按键（或转出） MOV BX， 0404H ；有，行数送 BL，列数送 BH MOV CL， 0FFH ；设起始键号（ CL= -1） MOV AL， 11111110B ；起始扫描码， 0行 (=0) 先测试。

LOP2：MOV DX， 200H ；扫描一行 OUT DX， AL RCL AL， 1 ；准备下一行数据 MOV AH， AL ；保存到 AH INC DX ；设 PB口地址 IN AL， DX ；读列数据 AND AL， 0FH ；屏蔽无关位 CMP AL， 0FH ；查本扫描行有无列为 0 JNZ LOP3 ；有，出 LOP3查本行键号 ADD CL， 4 ；无，键号 +4，准备查下一行 MOV AL， AH ；重取下一行扫描码 DEC BL ；行数－ 1

JMP LOP2 ；返回，扫描下一行

LOP3： INC CL ；键号＋ 1( 预置时比实际小 1)RCR AL， 1 ；循环右移一位JC LOP3 ；最低位 =1，返回再找

LOP4： ;等待按键松开 IN AL， DX ；读列数据 AND AL， 0FH ；屏蔽无关位

CMP AL， 0FH ；查各列有无为 0JNZ LOP4 ；按，继续等待按键松开MOV AL， CL ；键号送 ALCMP AL， 0 ；查是否 0号键JZ KEY0 ；是，转 0号键处理CMP AL， 1 ；查是否 1号键JZ KEY0 ；是，转 1号键处理

······

PCPC 键盘接口键盘接口PC系列键盘是用于各种微型计算机的键盘，从最初的 83键基本键盘到现在的常用的带有Windows菜单控制键的 104键的键盘。当前，使用较多的是电容式键盘。在实际的系统设计中，为了更有效的利用 CPU的运行时间，减少 CPU对键盘管理所用的时间，在通用的微机系统中常用专用硬件电路来完成键盘扫描、去抖动、键码查询的工作， CPU只是在有键按下时直接处理由编码键盘送来的键码值。

PC机键盘是一个典型的非编码键盘，由专用的智能电路（ 8048 单片机）做键盘控制器完成键盘扫描，键码的识别，最后送出键盘扫描码。 PC机则用一个 8042或者 8742键盘控制器接受和发送有关键盘信息。

键盘上的 8048 单片机通过 5 芯插座与主机板上的键盘接口联结。PCPC机的键盘接口电路的机的键盘接口电路的 80428042通过通过 TETEST0 (CLK)ST0 (CLK) 和和 TEST1(DATA)TEST1(DATA) 端口接受端口接受来自键盘的时钟和串行的键盘数据，检来自键盘的时钟和串行的键盘数据，检查键盘数据的奇偶性，并把它变换成扫查键盘数据的奇偶性，并把它变换成扫描码，以便作为它的输出缓冲器中的一描码，以便作为它的输出缓冲器中的一个数据字节，向系统传送。个数据字节，向系统传送。

数据字节送到键盘控制器数据字节送到键盘控制器的输出缓冲器中时，键盘控的输出缓冲器中时，键盘控制器制器 80428042 使其输出口使其输出口 P24P24变高，向主机送出中断请求变高，向主机送出中断请求信号信号 IRQ1IRQ1，请求主机系统，请求主机系统进行读取，进行读取，

向主机送出中断请求信号 IRQ1，请求主机系统进行读取时， DATA（ P27） =0，告诉键盘，目前不允许它继续送出扫描码。等到中断服务程序将此扫描码读入后， 8742的 P24=0、 P27=1，允许键盘再送入扫描码。键盘送出的数据由键盘提供的时钟（ CLK）进行同步。键盘也可以接受数据，通过 804

2的输出口 P26和 P27，将 CLK和 DATA信号送到键盘。

PC机键盘接口电路安装在主机系统板上，通过 5 芯接口电缆与键盘连接。

PC/XT 与 8255 的接口电路如下：口 A: 在加电自检时为输出，输出当前检测部件的标志信号；其在正常工作时为输入，用来读取键盘扫描码。 口 B: 工作于输出方式，用于对键盘串并转换、

RAM 和 I/O 通道检验以及扬声器等的启动和控制。口 C ：为输入方式，高 4 位为状态测试位，低 4位用来读取系统板上系统配置开关 DIP 的状态。

在 PC机的 ROM BIOS中，对键盘初始化和键盘中断的程序（ PC机内 8255地址是 60H ～ 63H）为：MOV AL， 99HOUT 63H， AL………MOV AL， 0C8HOUT 61H， ALMOV AL， 48HOUT 61H， AL

PC机采用硬中断 IRQ1（ INT 09H）来实现键盘扫描码的读取、 ASCII码转换以及组合键等的识别。在 IRQ1键盘中断服务程序中，对扫描码进行读取和对键盘接口进行控制的程序为：KEY_IN: IN AL， 60H ；读入键盘数据端口

TEST AL， 80H ；按键是否松开JNZ KEY_IN ；未松开，返回等待（防止重键）PUSH AXIN AL， 61H ；读键盘状态端口（ 8255PB口）

MOV AH， ALOR AL， 80H ；置 PB7=1OUT 61H， AL ；清除中断触发器XCHG AH， AL ；恢复 PB 读入数据OUT 61H， AL ；恢复 PB7=0， PB6=1，允许接收下一个键POP AX ；恢复读入的键盘扫描码MOV AH， AL ；键盘扫描码送 AH

XLATB： ……… ；查表，将扫描码转换为 ASCII码

鼠标接口鼠标接口8 ． 2 ． 1 概述由于图形用户界面的发展，鼠标已经成为微机的标准硬件输入设备。功能是将用户在使用鼠标作平面运动过程中产生的 x方向和 y方向的位移量，通过鼠标接口传送给计算机，在计算机中再转换成显示屏幕上的坐标数据。按结构分，常用的鼠标有机械式鼠标和光电式鼠标两种。机械式鼠标结构简单，价格便宜，而光电式鼠标精度高、可靠性高。

按接口分，常用的鼠标有串行通信接口鼠标和 USB接口鼠标。图 8-7为鼠标的基本结构框图

串行通信鼠标一般采用 RS-232标准接口进行通信。这种鼠标不需要专门的电源线，由标准的 RS-232 串行通信接口电路里中的RTS提供驱动， SGND作为地线，使用 TxD作为数据发送线， DTR作为联络信号线，进行鼠标器的控制。在串行通信鼠标的接口板上有微处理器，其作用是判断鼠标是否启动，在鼠标工作时，控制输出在 x、 y方向的串行位移数据。大多数鼠标采用 7位数据位、 1位停止位、无奇偶校验方式，以 1200/2400bps的速率发送数据。

各种鼠标的数据格式都有差别，Microsoft 公司制定的两键鼠标数据的标准格式如表 8-1示。其中LB、 RB分别表示鼠标的左键和右键按下。 X7~X0、 Y7~Y0表示相对于上次的位移量。鼠标位移量的基本单位为米基（Mickeys）， 1 米基 =0.0005 英寸，而三个字节的每个字节的 D6位表示字节间的时序关系。

鼠标的精度与图形显示器有关，其坐标的纵横向取值范围与显示器的最大分辨率一致。如表 8-1所示。

8.2.2 鼠标驱动鼠标驱动程序在计算机中，鼠标已经是标准输入设备，所以在系统中都配有鼠标的标准驱动程序。并在系统建立时加载。一旦系统中加载了鼠标驱动程序，则用户每当移动一下鼠标或按动一下鼠标按钮，就会产生一次 INT 33H中断。鼠标驱动程序处理这次中断，设置相应的内部变量，然后返回。

在 DOS下的鼠标驱动程序若是MOUSE .SYS，则必须设置在 CONFIG.SYS 文件中，加如下 1行：

DEVICE=MOUSE.SYS若鼠标驱动程序是 MOUSE.COM。则必须设置在 AUTOEXEC.BAT 文件中。加如下1行：

MOUSE若是在Windows 环境下，则鼠标驱动程序为MOUSE.DRV，由于在图形界面下，鼠标是必要的输入设备，所以系统自动加载，无须用户设置。

鼠标的编程应用鼠标的编程应用Microsoft为鼠标提供了一个软件中断指令 int 33

H，只要在系统中加载了鼠标驱动程序，在应用程序中就可以对它直接调用，对鼠标进行操作。int 33H有多种子功能，可通过在 AX中设置功能号来选择。常用 int 33H 功能调用如表 8-3

LEDLED 显示器接口显示器接口LED 七段发光二极管显示器是工业控制设备面板信息显示的主要器件，它分共阴极连接和共阳极连接两种。

数码管以 7个发光二极管组成一个“ 8” 字的各段，另有一个发光二极管用于小数点的显示。对共阴极连接的数码管，每段笔划的二极管在 1电平时亮， 0电平不亮；共阳极连接时则刚好相反。用于微机接口时，应根据数码管笔划与数据线的连接进行适当的编码，通过输出适当的编码，使数码管的某些笔划的亮与不亮，构成显示所需的数字和字符。

图 8-9为常见的两种 7段数码管的应用连接接口电路。

其对应编码如表 8-5所示。

图 8-10是利用 8255A控制的，对 S1 ～ S3组合开关的状态，用 LED 共阴极数码管进行显示的接口电路图。开关 S1 ～ S3 拨定为某一状态时，其对应的二进制数值由 LED 数码管显示出来。

对应 C 语言程序如下： #include <stdio.h>main(){char led[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07} //设 LED 字码表unsigned char led_index;outportb(0x203,0x90); //8255A初始化：方式 0， A口输入， B口输出outportb(0x203,0x08); //设 PC4(INTEA)=0(关中断 )outportb(0x201,0); //开始，先关闭 LED显示while(!kbhit( ) ){ //当键盘按下时，程序退出led_index=inportb(0x200); // 读 A口led_index=led_index&0x07;// 得到开关状态outportb(0x201,led[led_index]) //查 LED编码表并由 B口输出，显示}}

以上电路功能也可以用中断方式编程实现，复位按钮用于产生 STBA， 8255A的 INTRA可作为 8259的中断请求信号。作业：对以上电路功能要求，试用中断方式编程实现。（可用汇编语言、 C 语言均可）

视屏显示接口视屏显示接口视频显示是重要的人机交互方式，计算机系统通过显示接口在显示设备上以多种方式输出各种信息，比如，以字符、表格、图形和图象的形式显示计算机信息处理的结果。在微机中最常用的显示设备是 CRT(Cathod-

Ray Tube)显示终端。本节讨论计算机视频显示的基本原理。

VGA 方式 CRT 显示系统工作原理框图

显示器的工作原理显示器的工作原理显示终端的技术不断成熟，实际上 CRT显示终端本身就含有 CPU的控制系统。按色彩形式分：单色和彩色显示器。按视频信号的输入形式分：数字式和模拟式显示器。按分辨率分：高分辨率和低分辨率显示器。按显示方式分：MDA、 CGA、 EGA、 V

GA、 SVGA及 XGA等几种方式。

按显象管屏幕分类：显示器可以分为球面显示器、平面直角显示器、纯平显示器等。显示部件是一个与彩色电视显像管类似的 CRT显像管。显像管的荧光屏上涂有一层薄薄的发光涂层，电子枪发射的电子束轰击发光涂层就能产生光信号，通过控制电子束就可以在屏幕上显示出文字或图像。

荧光粉在电子束的撞击下发出不同颜色和亮度的光点。电子枪由灯丝、阴极、栅极、阳极、聚焦极等部件组成。电子枪的灯丝通电后产生热量使阴极加热，变热的阴极将释放出大量的电子；栅极用于控制这些电子通过栅极进入阳极区域进而撞击显示屏的电子数量，阳极实现对电子束的加速，确保电子束有足够的动能以提高显示屏的显示亮度；聚焦极用于对电子束进行聚焦，形成一条很细的电子束，打在显示屏上形成一个很小的亮点。

球面 CRT显像管的断面是一个球面，它在水平和垂直方向上都是弯曲的，弯曲的球面造成了图像的严重失真，并使实际的显示面积小于标称面积；同时弯曲的屏幕还容易造成反光现象，严重影响视觉效果。平面直角显示器是对球面显示器的改进，显像管的曲率比球面显像管小，屏幕表面接近平面，四个角都是直角，因此画面比较平坦，可获得较低的眩光和反射，再加上屏幕涂层等新技术的采用，显示器的显示质量有了明显的提高。目前主流显示器都属于平面直角显示器。

纯平显示器按显象管的特征又分为柱面显象管和完全平面显象管两大类。柱面显像管的屏幕在垂直方向上完全笔直，在水平方向上仍然有一点弧度，它实现的是“视觉纯平”，而不是真正的“物理纯平”。按显示屏的结构分： CRT 阴极射线管式和 L

CD液晶式显示器。现在基本上使用的是 CRT和 LCD。

显示接口卡与显示器之间的数据联接采用 9 根（单色显示）或 15根（彩色显示）数据线连接。并用 D 型插头与显示接口卡进行物理连接。

显示器数据接插件信号配置表

8.4.1.1 CRT显示器的工作原理要在整个屏幕上显示出字符或图形，必须采用扫描方式。CRT显示器采用的扫描方式主要有光栅扫描方式、随机扫描方式、矢量扫描方式等，目前在微机系统中，主要采用光栅扫描方式。

光栅扫描： CRT显示器中有水平和垂直偏转线圈，电子枪产生的电子束通过水平偏转线圈产生的磁场后从左到右做水平方向的移动，到右端以后，有立刻回到左端；通过垂直偏转线圈产生的磁场从上到下作垂直方向的移动，到底部后，又立即回到上部。由于电子束从左到右，从上到下有规律的周期运动，在屏幕上会留下一条条扫描线，这些扫描线就形成光栅，就是光栅扫描。如果电子枪根据显示的内容产生电子束，就可以在荧光屏上显示出相应的图形或字符。

光栅扫描也有两种方式：逐行扫描和隔行扫描方式。在隔行扫描： CRT在每遍扫描时隔一行更新一次数据，更新整个屏幕的数据就需要两次（时间长）扫描。逐行扫描方式：扫描时逐行进行数据更新。一次扫描（时间较短）就完成了整个屏幕数据的更新。如图 8-11所示。

隔行扫描方式的特点是价格比较低廉，用较低的成本就可以实现 1024×768的分辨率。但是它需要两遍才能完成一次整屏的刷新，在图象显示要求较高的情况下，特别是动态图象显示的时候，有时能够感觉到闪烁现象。对于需要高质量图形、图象显示的场合，逐行扫描更加合适，但价格也远远高于隔行扫描显示器。

对于黑白显示器，内部仅有一个电子束；对于彩色显示器来说，内部有红（ R）、绿（ G）、蓝 (B) 三个电子枪发射三个电子束，这三个电子束和和亮度信号组合起来，就可以得到各种颜色。8.4.1.2 CRT显示器的性能指标CRT显示器的主要性能指标包括分辨率、颜色、显示速度以及图形、图象的清晰度等。

（ 1）分辨率显示分辨率是指屏幕上有多少个基本象素点。比如整个屏幕被扫描线划分为m行，每行n个点，这样，整个屏幕有 n×m个点，每个点为一个基本象素点。分辨率越高，相邻象素点之间的距离越小，显示的字符或图想越清晰。对于微机的整个显示系统来讲，，显示分辨率是指的显示器和显示控制卡两者的分辨率。不同分辨率的显示器要与相应的显示控制卡结合，才能够发挥最佳效能。

分辨率经历了由单色 MDA、彩色图形适配器CGA、增强型图形适配器 EGA、视频图形阵列 VGA、超级 TVGA的演变过程，显示分辨率从 640×200、 640×350、 640×480，直至今日的 1024×768，甚至是 1200×1200的高清晰度显示系统。显示分辨率的提高对显示器本身和显示卡的硬、软件提出了更高的要求，显示系统整体分辨率的提高受显示器尺寸和扫描频率的限制，也受显示控制卡存储空间的限制。

（ 2）色彩与亮度等级衡量显示系统的又一个重要参数。亮度等级：又称灰度。早期的单色显示器只能够显示字符，仅有一般亮度和高亮度两种灰度。色彩：包括可选择显示颜色的数目以及一帧画面可以同时显示的颜色数目。

色彩与荧光屏的质量有关，并受显示控制器内显示存储器，又称帧存储器 VRAM容量的影响。显示存储器在物理上独立于 PC机的系统内存，但逻辑上是一个整体 (与系统内存统一编址，接受 CPU的访问 )。在屏幕刷新时，由显示卡上的控制线路对其进行控制，不再占用系统总线。彩色图形显示器的发展速度是非常快的，从早期的 CGA系统的 4种色彩，到 VGA系统的 256种色彩，到现在的 32位真彩色。显示系统所能够显示的色彩越多，则所能够显示的画面越逼真。

⑶场频又称“垂直扫描频率”，即屏幕的刷新频率，单位时间内刷新一帧的次数，通常以 Hz表示。可以理解为每秒重画屏幕的次数。该数值越高，画面越稳定。 VESA（视频电子标准学会）规定： SVGA的场频不得小于 70Hz， VGA不得小于 72Hz。

⑷点距指荧光屏上两个同样颜色荧光点间的距离，常以mm来表示。点距越小，分辨率也越高。现在的显示器点距必须小于 0.28mm，好的显示器点距为 0.24mm，高档的可达

0.22mm。

CRTCRT 显示器接口显示器接口在微机中 , 主机与显示器之间的接口电路就是显示适配器，它一般用插件板的形式安装在计算机主板上。

8.4.2.1 字符显示以点阵为基础，将字符分解为m列 ×n行个点阵组成的阵列，将点阵存入由 ROM构成的字符发生器中，在 CRT进行光栅扫描过程中，从字符发生器中依次读出点阵，按照点阵的 0和 1控制扫描电子束开关，在屏幕上形成字符。字符点阵的多少取决于字符显示质量和字符块的大小， PC机中字符窗口为 8×14点阵，字符为 7×9点阵。如图为“ d”的点阵

显示接口的字符发生电路和字符点阵

在 PC机中，整个屏幕的字符共占用 4000 字节的视频存储空间彩色文本显示的视频缓冲区 B800： 0H ～ B

800： F9FH。单色文本首地址为 B000： 0H。每个字符在视频缓冲区中占 2个字节，第一个字节是显示字符的 ASCII码，第二个字节是该字符的显示属性，如字符的颜色、背景颜色、是否闪烁等。

在彩色文本方式下，字符属性定义如下图。

其中， BI=1时字符闪烁。在MS-DOS下的汉字系统中，该位另作它用，此时也不可闪烁。 D4 ～ D6为字符的背景色设置，共可有 8种色。D0 ～ D3为前景色设置，共可有 16种。

例如，把 80行 ×25列显示模式的整屏字符全部写为“ B”，属性为前景红，背景蓝，字符闪烁的程序为：MOV AX， 0B800H ；设字符缓冲区首地址MOV ES， AXMOV DI， 0MOV CX， 2000 ；字符数MOV AH， 10010100B ；显示属性MOV AL，‘ B’ ；显示内容REP STOSW ； AX 值送显示缓冲区（在屏幕显示出来）

上程序若把显示属性改为 08H（黑色背景、灰白色前景、不闪烁），显示字符改为 20H（空格），程序就变为清屏程序了。作业：①把以上程序改写为一个能在 PC机上正确编译运行的完整汇编程序，并把原来前景红，背景蓝变为前景蓝，背景红。②测试一个 DOS 工作页面的字符显示格式，满屏是多少行，多少列？

图形显示图形显示彩色图形方式是大部分应用软件的主要工作方式。也是应用软件开发的一个重要方面。显示器的图形方式就是利用显示器的像点（ Pixel）来构成图形、图象，显示器通过配用它所支持的不同的显示适配器（显示卡），实现不同的视频显示标准，如 CGA，

EGA， VGA及 SVGA，直到现在的 XGA等。显示卡也由原来的 ISA总线接口，发展到 PCI总线接口，及目前广泛使用的 AGP显示接口。

以 VGA显卡，显示 16 色模式为例，它把视频缓冲区 VRAM分为 4个彩色位面，屏幕上的像点特征由这 4个位面的值共同确定。一个彩色位面上的一个字节对应屏幕上的 8个像点，要定义彩色显示屏幕上的一个象素点颜色，需要用 4个位平面上每个位平面位置相同的一个存储位表示，在图 8.14中，若屏幕上某一个象素点的颜色值为 0101，则值“ 0”、“ 1”、“ 0”、“ 1”分别来自 4个位平面同一位置中的某 1位。在缺省调色板下，一个位面实际上代表某一基色，因此 4个位面共可以代表 16种颜色。

32

10

I

R

G

BVGA16色显示模式

………..

101

000

000

100

……

…………

……

图 8.14 VGA 显示器 VRAM与显示屏映射关系

依此类推，一个彩色位面上的一个字节对应屏幕上的 8个像点 Pixel)。缺省调色板一个位面实际上代表某一基色 (RGB)，因此 4个位面共可以表示 16种颜色。一般来说，由 0 ～ 3位面合成的值是一个颜色索引值，而不是真正显示器所显示的颜色值，真正显示的颜色必须通过索引寄存器查到，再通过 DAC表产生，如下图所示。

显示器的显示模式及显示缓冲区内存地址显示器的显示模式及显示缓冲区内存地址显示模式分为文本显示模式和图形显示模式。文本显示模式表示显示屏幕在横向一行显示的字符数（列数： 80或 40列）及显示颜色数。图形模式表示显示屏幕的分辨率以及颜色数等，标准显示模式是由微机启动时的 BIOS决定的。如表 6.12所示。

显示类型 模式号 显示分辨率 VRAM首地址MDA 07 720× 350（ 2C） B000： 0HCGA 04

06320× 200（ 4C）640× 200（ 2C） B800： 0H

B800： 0HEGA 0D

0E0F10

320× 200（ 16C）640× 200（ 16C）640× 350（ 4C）

640× 350（ 16C）

A000： 0H A000： 0H A000： 0H A000： 0H

VGA 111213

640× 480（ 2C）640× 480（ 16C）

320× 200（ 256C） A000： 0H A000： 0H A000： 0H

TVGA 5B5C5D5E5F62

800× 600（ 16C）640× 400（ 256C）640× 480（ 256C）800×600（ 256C）1024× 768（ 16C）

1024× 768（ 256C）

A000： 0H A000： 0H A000： 0H A000： 0H A000： 0H A000： 0H

显示器各种图形模式下的分辨率

液晶显示器液晶显示器CRT显示器的技术日趋成熟，显示质量越来越好，但 CRT固有的物理结构限制了它向更高的显示性能发展；CRT显示器由电子枪发射电子束产生图象的特性，使其辐射和电磁波干扰成为其最大的弱点。液晶技术已经有百年历史。上世纪 60年代开始应用研究， 1991年的物理诺贝尔奖授予了液晶物理学家。液晶显示器 (Liquid Crystal Display，简称 LCD)就是使用了“液晶” (Liquid Crystal)作为材料的显示器。

液晶是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时，它会呈现透明的液态，而冷却的时候又会结晶成混乱的固态。液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性，通电时，排列变得有秩序，使光线容易过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。利用光线的通过和不通过的组合，就可以在屏幕上显示出不同的色彩和图形来。

液晶（ LCD）显示器的优点：不使用电子枪轰击方式来成像，因此它完全没有辐射危害，对人体安全；不闪烁、颜色失真近乎与零；工作电压低、功耗小、重量轻、体积小等。

液晶显示器的类型液晶显示器的类型根据驱动方式可分为：静态驱动、单纯矩阵（也称无源矩阵）驱动以及主动矩阵（也称有源矩阵）驱动三种。无源矩阵驱动又可分为扭曲向列阵（ TN）、超扭曲向列阵（ STN）和双层超扭曲向列阵（ DST

N）；有源矩阵驱动一般以薄膜式晶体管型（ TFT）为主。TN-LCD， STN-LCD及 DSTN-LCD的显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。 TFT-

LCD则采用与 TN系列 LCD 完全不同的显示方式。是目前计算机 LCD显示器的主流。

薄膜晶体管是指液晶显示器上的每一液晶像素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动的。由于彩色显示器需要的像素点数目是黑白显示器的

4倍，所以在彩色显示器中，像素大量增加，用扫描方式屏幕已不能正常工作，必须采用有源驱动方式来激活像素。将薄膜晶体管 TFT等非线性有源元件集成到显示组件中，为有源技术。用来驱动每一液晶像素点，使每个像素点都能保持一定的电压，从而可以做到高速度、高亮度、和高对比度显示屏幕信息，而且屏幕可视角度大、分辨率高、色彩更丰富，因而 TFT-LCD又称为“真彩色”显示器。

HPA-LCD是 DSTN的改进型，性能比 DSTN好，具体参数见表 8-7表 8-7 几种 LCD显示器类型的技术参数

PDP(Plasma Display Panel，等离子显示器 )显示器的产品目前还比较少。等离子显示面板采用电极的 X和 Y网格规定各图像元素的地址。它的工作原理与日光灯相似，每个像素都相当于一盏灯。通过向低压气体施加一个较高的电压，小单元内的气体就会转变成等离子体形态。充电的气体释放出紫外线，然后轰击并激发红、绿和蓝色荧光体，一旦这些荧光体返回它们的自然状态，就会发出可见光线。等离子显示器的分辨率稍低，但是它具有真彩显示、大屏幕显示、对比度较高以及器件结构和制作工艺易于批量生产等特点。

液晶显示器工作原理液晶显示器工作原理以无源黑白扭曲向列型 LCD为例，其基本结构如图 8-16所示。其两片玻璃的内表面上镀有一层透明而导电的簿膜做电极，中间夹入液晶层，四周进行密封，形成一个厚度仅数微米的扁平液晶盒。

在两层玻璃内表面，分别涂有偏振轴成 90 度的涂层，液晶层的液晶分子连续成 90 度方向扭转排列，因而具有旋光特性，这种旋光特性在外电场作用下会减弱或消失。上、下偏振片使自然光经过它们之后变为偏振光。偏振光只能通过平行于偏振方向的介质，不能通过垂直于偏振方向的介质。由于所用液晶材料具有旋光特性，因此当偏振光通过液晶层时，偏振面旋转 90 度。若使两偏振片的偏振方向相互垂直，在不加电压时，光可以通过液晶层和两片偏振片到达反射板，液晶盒呈透明状态；

当某对电极施加高于阀值的电压时，液晶分子轴排列变得十分整齐，不发生扭转，因偏振光轴互相垂直，光线不能通过该部分，显示器显示出白底黑字。 如果两偏振片的偏振方向相互平行，则在未加电压时，因液晶旋光 90 度，显示器不透光，为黑色；加上高于阀值的电压时，液晶的旋光特性消失，显示部分变为透明，显示出黑底白字。这种 LCD属电压型，只需数微安的工作电流。属常用的液晶显示器

液晶显示器的的驱动方式液晶显示器的的驱动方式液晶显示器的驱动，指通过调整施加在液晶显示器电极上电信号的相位、峰值和频率等，建立驱动电场以实现显示。通常采用交流驱动。这是因为液晶显示器在使用时，要在两个电极上加电压，而当液晶上所加直流电压的时间过长，会产生残影，影响液晶对电压的响应速度，使图像质量变劣，降低液晶的寿命，所以实际驱动时要加极性交替变化的交流电压。

常用的交流驱动方法是通过异或门把显示信号和显示频率信号合并成交变的驱动信号，如图 8-17所示。

当显示控制（段电极）上的波形与公共（背电极）上的波形同时为高电位时，液晶上电压差为零， LCD处于不显示状态；当显示段电极上的电平与公共背电极上的电平相反时，相当于液晶上施加了一高电压，由于显示频率信号的交替变化，使液晶上施加了一交替变化的矩形波（如 8-17图右所示），当矩形波的电压比液晶阀值高很多时， LCD处于显示状态。液晶显示器有两种驱动方式：静态驱动和动态驱动。

静态驱动多用于段式驱动，即段电极和背电极做成段数码形式。 LCD的每个显示位的每个字段都需要加驱动信号，因此都要有一根引线引出电极，此为段电极；所有位的背电极连在一起，作为公共电极引出。显示位数越多，引出线也越多。显示一位 LCD则需引出 9根线（ 8段码引出线和一根公共电极引出线），若要显示 8位 LCD，则需 65根引出线。因此，这种驱动方式多用于显示位数不多 (如电子表 )的场合。

动态驱动方式适用于多位字符显示和点阵式显示。液晶显示器电极的制作与排列时，采用了点阵式结构，电极沿水平和垂直方向排列成矩阵。把水平一组各像素点的背电极都连在一起引出，称之为行电极；垂直各像素点的段电极都连在一起引出，称之为列电极。显示器上每个像素都由其所在的行列位唯一确定。

液晶显示器的动态驱动，就是循环的给行电极施加选通脉冲，同时给所有的列电极施加与行电极同步的选通或非选通脉冲，从而实现某行所有像素的显示功能。 这种扫描是逐行顺序进行的，循环周期很短，因此显示图像稳定

打印机接口打印机接口打印机是微机系统的基本输出设备之一。按打印方式分：分为击打式点阵打印机、喷墨打印机和激光打印机。按与微机的接口方式分：分为并行输出打印机（ CENTR

ONIC标准总线）、串行输出打印机（ RS-232标准串行总线）和 USB接口输出打印机（ Universal Serial Bus）。

并行输出的打印机数据传送速率高，但可靠传送距离短（小于 2 米），串行输出打印机的数据传输速率低，但可靠传输距离长（ 15~20 米）。而 USB接口输出的打印机也是一种串行输出打印机，但具有较高的数据传输速率和较长的传输可靠距离。

⑴打印机的主要技术指标打印机的主要技术指标有分辨率、打印速度和行宽。①分辨率一般用每英寸的点数（ dpi）来表示，它决定着打印机的打印质量。一般要达到印刷质量的分辨率至少要在 400d

pi以上。针式打印机的分辨率为 150dpi左右，而激光打印机的分辨率可以达到 600dpi以上。

②打印速度与打印方式有关，对于行式打印机（如针式打印机），一般用每秒打印字符数（ cp

s）或每分钟打印行数（ lpm）表示打印机的工作速度。目前，行式打印机的打印速度一般在 600lpm以上。激光打印机一般用每分钟打印页数（ ppm）表示打印速度，一般的激光打印机的速度在 6~32ppm。

③行宽指每行中打印的标准字符数，打印机可以分为宽行打印机和窄行打印机两种，窄行每行打印标准字符 80个，宽行每行可以打印

120个或者 180个标准字符。

⑵打印控制系统是打印机的核心部件之一，一般功能较为完善的打印机的控制系统都是带有 CPU 智能控制系统 .,其基本组成见图 8-18所示。

在打印机工作时，主机通过打印适配器向打印机发送要打印的数字、字符以及其他开展信息，一般以标准编码的格式送入 RAM缓冲区，微处理器分析存入缓冲区内的数据，若是可打印的 ASCII码字符，将其编码转换成字库地址，取出该字符对应的点阵代码送打印机构打印，若是不可打印的非 ASCII代码（如回车 CR，换行 CF） ,则进行相应的处理或执行。有些打印机还带有汉字库，甚至是矢量汉字库，则可以打印汉字。

并行打印接口并行打印接口8.5.1.1 打印机与主机系统的连接方式打印机和主机之间可以采用并行和串行方式进行数据传送，目前的打印机大多数都支持 CENTRO

NICS 标准的并行接口。CENTRONICS 并行接口使用了 36脚的 Amphen

ol 57系列接头，支持数据单向传递，最大可靠传输距离小于 5 米 ,一般 PC机的并行口使用DB25接头，所以打印机与 PC机并口的连接是通过一个 36 芯到 25 芯的转换电缆来进行的。

图 8-19 CENTRONICS标准

表 8-8 CENTRONICS标准接口信号的说明

PCPC 机并行打印口寄存器机并行打印口寄存器PC系列微机一般配置两个并行口，即 LPT1和 LPT2。两者的结构完全相同，都可以作为打印接口使用。有些计算机并不配置

LPT2，故通常将 LPT1作为并行打印接口，并行口有 3个端口：数据端口、状态端口、控制端口。分别对应数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器。表 8-9为两个并行口的端口地址。

CPU 向打印机传送打印数据或打印控制命令时，分别通过数据端口和控制端口。对数据寄存器和控制寄存器进行写操作，而要获取打印机的工作状态，则要通过对状态端口进行读操作。表 8-9 为两个并行口的端口地址

在打印机内部一般也有字符发生器。当打印标准文本时，用户只需要向打印机送入字符的 ASCII码，打印机就可以按缺省的字体、行间距和字符大小等参数工作。需要特殊打印效果时，如打印斜体字、特殊符号、下划线等，或者是修改打印机的工作参数时，则需要向控制寄存器送控制命令。

控制寄存器的各个位的含义如图 8-20所示。

状态寄存器报告有关打印机工作的各种信息。通过监视其状态，确定打印机的当前状态，以便正确的发送打印数据。状态寄存器的各个位的含义如图 8-21所示。

打印程序的设计打印程序的设计8.5.2.1 直接对端口进行编程按照各个打印 I/O 端口寄存器的含义，用户在打印程序设计时，可以直接对打印机适配器的各个端口直接操作。举例如下：例 6 ．利用查询方式，将 AL中的字符送打印机打印。程序如下：

MOV AL,DATA ; 将要显示的字符送 AL中 MOV DX,378H

OUT DX,AL MOV DX,379H

WAIT: IN AL,DX ; 读打印机的状态TEST AL,80HJZ WAIT ;打印机忙，继续等待MOV DX,37AH ;否则，回车、换行，打印结束。MOV AL,0DHOUT DX,ALMOV AL,0CHOUT DX,ALRET

使用使用 BIOS INT 17HBIOS INT 17H 进行打印编程进行打印编程在 PC机中，由于 ROM BIOS的软中断 INT 17H是为驱动打印机而设置的，用户也可以使用它方便的进行打印程序的设计。ROM BIOS最多允许接三台打印机，机号分别是

0， 1， 2。

INT 17H的打印中断的功能见表 8-10所示。

INT 17H 返回的打印机状态字节 AH的含义如图 8-22 所示。

例 6 ． 初始化打印机，并打印字符” This printer is on right!”。#include<dos.h>union REGS inregs,ouregs;char msg[]=”This printer is on right!.\n”;main(){

int I;I=1;inregs.h.ah=0x01;inregs.x.ah=0;int86(0x17,&inregs,&outregs);while(msg[I]!=0){

inregs.h.ah=0x00;inregs.h.al=msg[I];inregs.x.dx=1;

int86(0x17,&inregs,&outregs);I++;

}}

触摸屏原理和接口触摸屏原理和接口触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要是公共信息的查询；如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询；此外应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。将来，触摸屏还要走入家庭。

触摸屏极大的简化了计算机的使用，是人人都会使用的与计算机沟通的设备。是一种新的人机交互作用技术，使用者只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，这样摆脱了键盘和鼠标操作，使人机交互更为直截了当。解决了公共信息市场上计算机所无法解决的问题。人人都会使用，是触摸屏最大的魔力，这一点无论是键盘还是鼠标，都无法与其相比。

触摸屏有三个基本特征： ⑴透明。它将直接影响到触控屏的视觉效果。很多触控屏是多层的复合薄膜，视觉效果还应该包括四个特性：透明度、色彩失真度、反光性和清晰度。 ⑵绝对坐标系统。触控屏是绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与鼠标这类相对定位系统的本质区别，一次到位。

特点：每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，触控屏在物理上是一套独立的坐标定位系统，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标。这要求触控屏这套坐标不管在什么情况下，同一点的输出数据是稳定的。点不准，是触控屏最怕的问题：漂移。性能及质量好的触控屏漂移的情况是不会很明显的。

⑶检测触摸并定位。各种触控屏技术都是依靠各自的传感器来工作的，甚至有的触控屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触控屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。触控屏的传感器方式还要决定触控屏如何识别多点触摸的问题，也就是超过一点的同时触摸怎么办？有人触摸时旁边又有人触摸怎么办？解决办法正在不断的完善中。

触摸屏的工作原理 触摸屏的工作原理 触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给 CPU，它同时能接收 CPU发来的命令并加以执行。

触摸屏的主要类型触摸屏的主要类型按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，分为四种：电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。每一类触摸屏都有其各自的优缺点，要了解那种触摸屏适用于那种场合，关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。

电阻式触摸屏电阻式触摸屏利用压力感应进行控制。电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏，这是一种多层的复合薄膜（如图 8-23所示），在他们之间有许多细小的（小于

1/1000 英寸）的透明隔离点把两导电层隔开绝缘。

当手指触摸屏幕时（如图 8-24所示），平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通 Y轴方向的 5V 均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，控制器侦测到这个接通后，进行 A/D转换，并将得到的电压值与 5V相比即可得触摸点的 Y轴坐标，同理得出 X轴的坐标，这就是所有电阻技术触摸屏共同的最基本原理。

电阻类触摸屏的关键在于其材料 。以四线电阻技术电阻触摸屏为例，其两层导电层都是 ITO（氧化铟 ）涂层，在每层的两边缘各涂一条银胶，一端加 5V电压，另一端加 0V，即能在该透明工作面的一个方向上形成均匀连续的平行电压分布。

当 A 面加竖直方向的电压场时， B 面作为测量触摸点电压的探头； B 面加水平方向的电压时， A 面作探头。电阻触摸屏是对外界完全隔离的工作环境下工作的，它不怕灰尘和水汽，和油污，无电磁辐射。可以用任何物体来触摸 ,可以用来写字画画，比较适合工业控制领域及办公室内有限人的使用。缺点：复合薄膜的外层采用塑胶材料，太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。

电容式触摸屏 红外线式触摸屏 表面声波触摸屏 §8 ． 7 光笔接口用于交互式绘图、测量的部件。其外观象一支普通的笔，顶部装有光学镜头，通过调节其光圈的大小以控制视场，视场内的光通量（亮度的强弱）经过光纤送到脉冲检测电路去检测。

工作原理：通常电脑显示器上屏幕的每一点并不是恒亮的，而是随着光栅扫描的到来由暗到亮，扫描后又由亮到暗地变化着。这种动态变化人眼是不能观察到的（因人的眼睛有视觉暂留效应），但却会使光笔的光电检测电路产生一连串的脉冲。当用户在光笔上按动按钮开关时，光电脉冲输出允许，光栅扫描到光笔所处像点时，光笔就向接口电路送出一个负脉冲。CPU通过 IN命令读出光笔接口的状态寄存器，来得到扫描结果。该状态寄存器为 4位，其中 b3、 b0位表示接口扫描状态，

b2、 b1表示光笔状态。

图 8-28 光笔连接接口原理图及其控制状态字

屏幕光的负脉冲信号屏幕光的负脉冲信号 LpenInputLpenInput经反相器后触发经反相器后触发 DD 触发器，触发器， DD触发器触发器 QQ 输出端的输出信号输出端的输出信号 LpLpSTBSTB 使显示器当前显示的使显示器当前显示的 VRAVRAMM 地址地址 MA13MA13 ～～ MA0MA0被锁存到被锁存到显示控制内部寄存器显示控制内部寄存器 R16R16（（ HH ）和）和 R17R17 （（ LL）中，这正）中，这正是光笔头瞄准点的扫描地址。是光笔头瞄准点的扫描地址。

当当 b2=0b2=0和和 b1=1b1=1 满足满足时，时， R16R16和和 R17R17的地的地址才是有效的。址才是有效的。

QQ 端还作为状态寄存器的端还作为状态寄存器的 b1b1位，位，光笔上的按钮开光笔上的按钮开关状态信号关状态信号 LpenLpenSWSW（（ 00表示接表示接通）为状态寄存通）为状态寄存器的器的 b2b2位。位。 CPUCPU读取读取 R16R16和和 R17R17后应对光笔触发器复位，后应对光笔触发器复位，否则光笔新位置上的光电否则光笔新位置上的光电检测脉冲将不能生效。检测脉冲将不能生效。