计算机组成原理课件-8.6-键盘输入设备.ppt

1、计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院第第8章章8.1 外部设备概述外部设备概述8.2 磁介质存储器的性能和原理磁介质存储器的性能和原理8.3 磁介质存储设备磁介质存储设备8.4 磁盘阵列磁盘阵列 8.5 光盘存储器光盘存储器8.6 键盘输入设备键盘输入设备8.7 打印输出设备打印输出设备8.8 显示设备显示设备计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 键盘是计算机系统不可缺少的输入设键盘是计算机系统不可缺少的输入设备，人们通过键盘上的按键直接向计算机备，人们通过键盘上的按键直接向计算机输入各种数

2、据、命令及指令，从而使计算输入各种数据、命令及指令，从而使计算机完成不同的运算及控制任务。机完成不同的运算及控制任务。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备8.6.1 键开关和键盘类型键开关和键盘类型 键盘上的每个按键起一个开关的作用，键盘上的每个按键起一个开关的作用，故又称为键开关。键开关分为接触式和非故又称为键开关。键开关分为接触式和非接触式两大类。接触式两大类。按照键码的识别方法，键盘可分为两按照键码的识别方法，键盘可分为两大类型：大类型：编码键盘和非编码键盘编码键盘和非编码键盘。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计

3、算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 编码键盘具有识别有无键按下和哪个键编码键盘具有识别有无键按下和哪个键被按下的能力，并能将按下的那个键的代码被按下的能力，并能将按下的那个键的代码送给计算机。编码键盘又有静态编码键盘和送给计算机。编码键盘又有静态编码键盘和动态编码键盘之分。动态编码键盘之分。非编码键盘通过执行键盘扫描程序对键非编码键盘通过执行键盘扫描程序对键盘进行扫描，以识别按键的位置，并提供与盘进行扫描，以识别按键的位置，并提供与按下的键对应的位置码（扫描码），然后将按下的键对应的位置码（扫描码），然后将位置码通过查位置码通过查ROM表转换成对应的表转换成对应的A

4、SCII码。这种键盘的响应速度不如编码键盘，但码。这种键盘的响应速度不如编码键盘，但是它通过软件编程可为键盘中某些键的重新是它通过软件编程可为键盘中某些键的重新定义提供更大的灵活性，因此得到广泛地使定义提供更大的灵活性，因此得到广泛地使用。用。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备8.6.2 键盘扫描键盘扫描 非编码键盘的键一般排列成非编码键盘的键一般排列成M行行N列列的矩阵结构，每个按键位于行和列的交叉的矩阵结构，每个按键位于行和列的交叉处。常用的键盘扫描方法有逐行扫描法和处。常用的键盘扫描方法有逐行扫描法和行列扫描法。行列扫

5、描法。1.逐行扫描法逐行扫描法 通过执行键盘扫描程序对键盘矩阵进通过执行键盘扫描程序对键盘矩阵进行扫描，以识别按键的行、列位置。程序行扫描，以识别按键的行、列位置。程序查询的步骤如下：查询的步骤如下：计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备(1)查询是否有键按下查询是否有键按下 首先由首先由CPU对对行线的各位置行线的各位置“0”，然后然后CPU再从列线再从列线读入数据。若读入读入数据。若读入的数据为全的数据为全“1”，表示无键按下；只表示无键按下；只要读入的数据中有要读入的数据中有一位不为一位不为“1”，表，表示有键按下，接着示

6、有键按下，接着查按键的位置。查按键的位置。输入寄存器输出寄存器CPU来去CPU+5VD0D8X0X1X2X3X4X5X6X7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7输出寄存器输入寄存器计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备(2)查询已按下键的位置查询已按下键的位置 CPU首先使首先使X0=0，X1X7全为全为“1”，读入读入Y0Y7，若全为，若全为“1”，表示按键不在，表示按键不在这一行；接着使这一行；接着使X1=0，其余各位为全，其余各位为全“1”，读入读入Y0Y7直至直至Y0Y7不全为不全为“1”为为止，从而确定了当前按下的键在键盘

7、矩阵止，从而确定了当前按下的键在键盘矩阵中的位置。中的位置。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备(3)按行号和列号求键的位置码按行号和列号求键的位置码 得到的行号和列号表示按下键的位置码。得到的行号和列号表示按下键的位置码。若该键是字符键，则根据这个键码到专用的若该键是字符键，则根据这个键码到专用的ROM中取出此键的中取出此键的ASCII码；若该键是功码；若该键是功能键，则转入相应的服务子程序，完成其功能键，则转入相应的服务子程序，完成其功能操作。能操作。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院

8、8.6 键盘输入设备键盘输入设备2.行列扫描法行列扫描法 在扫描每一行时，读列线，若读得的在扫描每一行时，读列线，若读得的结果为全结果为全“1”，说明没有键按下，即尚未，说明没有键按下，即尚未扫描到闭合键；若某一列为低电平，说明扫描到闭合键；若某一列为低电平，说明有键按下，而且行号和列号已经确定。然有键按下，而且行号和列号已经确定。然后用同样的方法，依次向列线扫描输出，后用同样的方法，依次向列线扫描输出，读行线。如果两次所得到的行号和列号分读行线。如果两次所得到的行号和列号分别相同，则键码确定无疑，即得到闭合键别相同，则键码确定无疑，即得到闭合键的行列扫描码。的行列扫描码。计算机组成原理计算机

9、组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备8.6.3 PC系列键盘系列键盘 微型机的键盘有微型机的键盘有83键（键（PC/XT）、）、84键（键（PC/AT）、）、101和和102键（键（386、486机）、机）、104键（键（Pentium）、）、105键、键、108键、键、109键键等多种。目前市场占主流地位的是等多种。目前市场占主流地位的是104键和键和108键的键盘。键的键盘。1.键盘控制电路键盘控制电路 PC系列键盘主要由系列键盘主要由8048单片机、译码单片机、译码器和器和16行行8列的键开关阵列三部分组成。列的键开关阵列三部分组成。计算机

10、组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备列译码行译码检测器T18048移位寄存器中断请求时钟发生器PCLKCLOCKCLKDATAIRQ1键盘矩阵16行8列.D1输出CDPC/XT键盘键盘键盘接口键盘接口计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 8048是是8位位CPU，内部还有，内部还有10244位位的的ROM、648位的位的RAM、8位定时器位定时器/计计数器等。数器等。8048单片机周期性执行固化在其单片机周期性执行固化在其ROM中的键盘管理和扫描程序，对键盘矩中的键

11、盘管理和扫描程序，对键盘矩阵进行扫描，发现、识别按下键的位置，阵进行扫描，发现、识别按下键的位置，形成与按键位置对应的扫描码，对扫描码形成与按键位置对应的扫描码，对扫描码进行并串转换，并将串行的键扫描码和进行并串转换，并将串行的键扫描码和时钟送给微机主板上的键盘接口电路，供时钟送给微机主板上的键盘接口电路，供系统使用。系统使用。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 8048通过译码器，分别产生通过译码器，分别产生16个行扫个行扫描信号和描信号和8个列扫描信号。扫描方式采用行个列扫描信号。扫描方式采用行列扫描法，列扫描法，804

12、8将列号和行号拼成一个将列号和行号拼成一个7位位的扫描码（列号为前的扫描码（列号为前3位，行号为后位，行号为后4位），位），例如第例如第4列第列第7行键被按下，则得到闭合键行键被按下，则得到闭合键（接通）扫描码为（接通）扫描码为47H。在在8048中有一个中有一个20字节的缓冲队列，字节的缓冲队列，能暂存能暂存20个扫描码。当多键滚按时，若干个扫描码。当多键滚按时，若干按键的扫描码便被放入缓冲队列。按先进按键的扫描码便被放入缓冲队列。按先进先出的原则从缓冲区取出扫描码送往接口，先出的原则从缓冲区取出扫描码送往接口，以免高速按键时主机来不及进行中断响应以免高速按键时主机来不及进行中断响应和处理。

13、和处理。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 键盘内部的单片机根据按键位置向主键盘内部的单片机根据按键位置向主机发送的仅是该按键位置的键扫描码。当键机发送的仅是该按键位置的键扫描码。当键按下时，输出的数据称为接通扫描码；当键按下时，输出的数据称为接通扫描码；当键松开时，输出的数据称为断开扫描码。松开时，输出的数据称为断开扫描码。对于对于83键键盘，由键盘扫描电路得到键键盘，由键盘扫描电路得到的接通扫描码与键号（键的位置编号）相等，的接通扫描码与键号（键的位置编号）相等，用用1个字节表示，断开扫描码也用个字节表示，断开扫描码也用

14、1个字节表个字节表示，其值为接通扫描码加示，其值为接通扫描码加80H。例如，。例如，“A”的键号为的键号为30，接通扫描码为，接通扫描码为1EH，断开扫描，断开扫描码为码为9EH。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 对于对于84/101/102/104扩展键盘，由于键扩展键盘，由于键位置发生变化，其接通扫描码与键号不相等。位置发生变化，其接通扫描码与键号不相等。但是接通扫描码仍用但是接通扫描码仍用1个字节表示；断开扫个字节表示；断开扫描码用描码用2个字节表示，其值为接通扫描码前个字节表示，其值为接通扫描码前加加1个字节的前缀

15、个字节的前缀F0H。我们仍以。我们仍以“A”键为键为例，它的键号为例，它的键号为31，接通扫描码为，接通扫描码为1CH，断，断开扫描码为开扫描码为F0H、1CH。2.键盘接口电路键盘接口电路 键盘接口电路一般在微机主板上，通键盘接口电路一般在微机主板上，通过电缆与键盘连接，串行地接收键盘送来的过电缆与键盘连接，串行地接收键盘送来的扫描码，其功能主要有：扫描码，其功能主要有：计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备(1)串行接收键盘送来的接通扫描码和断开扫串行接收键盘送来的接通扫描码和断开扫描码，转换成并行数据并暂存；描码，转换成并

16、行数据并暂存；(2)收到一个完整的扫描码后，立即向主机发收到一个完整的扫描码后，立即向主机发中断请求；中断请求；(3)主机中断响应后读取扫描码，并转换成相主机中断响应后读取扫描码，并转换成相应的应的ASCII码存入键盘缓冲区。对于控制码存入键盘缓冲区。对于控制键，设置相应的状态；键，设置相应的状态；(4)接收主机发来的命令，传送给键盘，并等接收主机发来的命令，传送给键盘，并等候键盘的响应，自检时用以判断键盘的正候键盘的响应，自检时用以判断键盘的正确性。确性。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 83键键盘的接口电路被称为键键盘

17、的接口电路被称为PC标准键标准键盘接口。而扩展键盘的接口电路称为扩展盘接口。而扩展键盘的接口电路称为扩展键盘接口。所谓系统扫描码是指键盘接口。所谓系统扫描码是指83键键盘键键盘中字符的接通扫描码。由于扩展键盘的扫中字符的接通扫描码。由于扩展键盘的扫描码与系统扫描码不一致，因此单片机还描码与系统扫描码不一致，因此单片机还要完成由键盘扫描码到系统扫描码的转换。要完成由键盘扫描码到系统扫描码的转换。从键盘送来的串行扫描码在移位寄存从键盘送来的串行扫描码在移位寄存器中由时钟控制依次右移，组装成并行扫器中由时钟控制依次右移，组装成并行扫描码，然后向主机描码，然后向主机CPU发出中断请求发出中断请求IRQ

18、1。计算机组成原理计算机组成原理北京理工大学计算机学院北京理工大学计算机学院8.6 键盘输入设备键盘输入设备 主机主机CPU响应键盘中断请求后，执行响应键盘中断请求后，执行由由BIOS提供的键盘中断处理程序（提供的键盘中断处理程序（09H类类型中断）。该程序首先以并行方式从接口型中断）。该程序首先以并行方式从接口取出扫描码，接着对收到的扫描码进行识取出扫描码，接着对收到的扫描码进行识别，判断按下的键是字符键还是控制键，别，判断按下的键是字符键还是控制键，由中断服务程序通过查表，将扫描码转换由中断服务程序通过查表，将扫描码转换为相应的为相应的ASCII码或扩充码后送入键盘缓码或扩充码后送入键盘缓冲区，中断处理完毕返回主程序。当系统冲区，中断处理完毕返回主程序。当系统或用户需要键盘输入时，可直接在主程序或用户需要键盘输入时，可直接在主程序中以软中断指令（中以软中断指令（INT 16H）的形式调用）的形式调用BIOS的键盘的键盘I/O程序，从键盘缓冲区中取程序，从键盘缓冲区中取走所需的字符。走所需的字符。