第16讲键盘及显示器接口

《数据采集系统》教学大纲Data Acquisition System课程编码：12A08100 学分：2.5 课程类别：专业课计划学时：48 其中讲课：36 实验或实践：12 上机：0适用专业：电子信息科学与技术推荐教材：李念强等，《数据采集技术与系统设计》，机械工业出版社，2009年参考书目：曹玲芝，《现代测试技术及虚拟仪器》，北京航空航天大学出版社，2004年课程的教学目的与任务本课程是电子信息类本科生的一门主要的专业课。

本课程的教学目的是使学生通过学习数据采集系统基本知识和设计方法，熟悉简单的传感器，信号的调理，A/D转换，D/A转换，人机接口，抗干扰和数据处理等技术，能够结合应用环境和功能要求，选择最适合的软硬件设计方案，实现基本的数据采集系统设计。

课程的主要任务是通过本课程的学习，使学生掌握以单片机为核心的数据采集系统的基本原理和软件开发方法，掌握数据采集系统的分析方法和设计方法，为今后进行系统的软硬件设计及项目开发打下坚实的基础。

课程的基本要求1、使学生在掌握模拟电子技术，数字电子技术，单片机技术和C语言程序设计等课程的基本理论、基本设计方法的基础上，能够按照数据采集系统的设计原则，根据系统的应用环境和功能要求，选用高性价比的传感器，采用适宜的接口方案及数据处理方法，完成简单数据采集系统的设计。

2、通过课堂讲解、讨论和课内实验，使学生能掌握数据采集系统的设计原则，能够利用网络，图书等资源选择适合的电路器件和设计方法，提高学生的工程实践能力。

3、要求学生在学完本课程后，能运用所学基本理论和接口电路，独立地完成小型数据采集系统的综合设计。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章数据采集与系统设计基础建议学时：4 [教学目的与要求] 了解数据采集系统的结构形式及采集信号的处理基础。

[教学重点与难点] 数据采集系统的结构形式。

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式电脑是现代社会不可或缺的工具，而其中的输入输出设备则是其功能得以实现的核心部分。

了解电脑中常见的输入输出设备及其连接方式，可以帮助我们更好地使用电脑，提高工作效率。

本文将介绍常见的键盘、鼠标、显示器、打印机以及连接方式等内容，帮助读者全面了解电脑的基本操作和配置。

一、键盘键盘作为电脑最常用的输入设备，用于输入文字、命令等信息。

通常由字母、数字、符号、功能键等组成，常见的键盘布局有QWERTY、AZERTY、DVORAK等多种类型。

目前，大多数键盘都采用USB接口连接电脑，只需将键盘插入电脑的USB接口即可开始使用。

二、鼠标鼠标是用于控制光标在电脑屏幕上移动的输入设备，方便用户进行选择、点击、拖动等操作。

常见的鼠标有有线鼠标和无线鼠标两种类型。

有线鼠标需要通过USB接口或PS/2接口连接到电脑，而无线鼠标则通过蓝牙或无线接收器与电脑进行连接。

三、显示器显示器是电脑的输出设备，用于显示电脑处理后的图像、文字等信息。

常见的显示器有液晶显示器（LCD）和LED显示器等。

一般情况下，显示器通过VGA接口、DVI接口、HDMI接口或DisplayPort接口与电脑相连，在连接时需要注意接口类型的匹配。

四、打印机打印机作为电脑的输出设备，用于将电脑中的文字、图像等信息通过打印输出到纸张上。

常见的打印机有喷墨打印机和激光打印机两种类型。

打印机可以通过USB接口、以太网接口或Wi-Fi接口等方式与电脑相连，实现打印功能。

五、连接方式除了上述输入输出设备，电脑还可以通过其他方式与外部设备进行连接。

其中，USB接口是目前最常用的连接方式之一。

USB接口具有通用性强、传输速度快的特点，可以连接键盘、鼠标、显示器、打印机等各类设备。

同时，HDMI接口也是常用的连接方式之一，主要用于连接显示器、电视等设备，通过HDMI接口可以传输高清图像和声音信号。

除此之外，还有用于连接显示器的VGA接口、DVI接口以及用于连接音频设备的3.5mm耳机插孔等。

MCS-51与键盘、显示器的接口设计9.1LED显示器接口原理9.2 键盘接口原理9.1 LED显示器接口原理单片机应用系统中使用的显示器主要有:⏹发光二极管显示器，简称LED(Light Emitting Diode)；⏹液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display)；⏹CRT显示器LED 数码管的结构：①共阳与共阴＠单片机系统扩展LED 数码管时多用共阳LED:0”)点亮的,要求驱动功率很小；而共阴数码管段笔画是用高电平(“0”)点亮的，要求驱动功率较大。

公共阳极h g f e d c b aa b c dg ef h公共阴极h g f e d c b aa b c dg ef hh g f …… a h g f …… a高电平点亮低电平点亮接高电平LED 显示器结构和字段码关系D7D6D5D4D3D2D1D0dp g f e d c b a当LED 显示器与单片机连接时，一般是将LED 各发光二极管的引脚a 、b 、…g 、dp 顺序接到单片机的一个并行I/O 口上。

共阳LEDa b cdg ef hP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5VAT89C51显示字形dp g f e d c b a共阳极段选码共阴极段选码0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F “灭”1100000011111001101001001011000010011010100100101000001011111000100000001001000010001000100000111100011010100001100001101000111011111111C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EHFFH3FH06H5BH4FH06H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H00H 共阴极和共阳极7段LED段选码(字型码)二、LED显示器工作原理⏹在微机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。

西北师范大学计算机科学系http:// 版权声明本电子教案内容为西北师范大学计算机科学系微机原理与汇编语言课讲义，大家可以自己个人使用。

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-索国瑞suogr@人机接口❑基本概念❑键盘与键盘接口❑其他输入设备及接口❑显示设备及接口❑打印机接口1 基本概念人机接口的定义人机接口是指人与计算机之间建立联系、交换信息的输入／输出设备的接口。

本章重点分析常见的几种人机交互设备，如键盘、显示器、打印机等的工作原理以及它们与计算机之间的接口。

人机交互设备人机交互设备是计算机系统中最基本的设备之一，是人和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备，常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两类。

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。

主机和外设之间进行信息交换为什么一定要通过接口呢？这是因为主机和外设在信息形式和工作速度上具有很大的差异，接口正是为了解决这些差异而设置的。

图14－1为常见的人机接口与主机、外设的连接示意图。

2 键盘与键盘接口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。

小型键盘接口在大多数键盘中，键开关被排列成M 行×N 列的矩阵结构，每个键开关位于行和列的交叉处。

非编码键盘常用的键盘扫描方法有逐行扫描法和行列扫描法。

1．逐行扫描法图14－2是采用逐行扫描识别键码的8 ×8 键盘矩阵，8 位输出端口和8 位输入端口都在键盘接口电路中，其中输出端口的8 条输出线接键盘矩阵的行线（X0～X7），输入端口的8 条输入线接键盘矩阵的列线（Y～Y7）。

……2．行列扫描法在扫描每一行时，逐个读列线，如果读到的结果为全“1”，说明没有键按下；如果某一列为低电平，说明有键按下，而且行号和列号已经确定。

液晶显示简介液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。

液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。

液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。

除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。

如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。

液晶显示器各种图形的显示原理:一、线段的显示点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。

例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。

这就是LCD显示的基本原理。

二、字符的显示用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。

这样一来就组成某个字符。

但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。

知识普及：教你认识液晶电视上的各个接口编者按：随着电视产品数字技术含量的不断提升，电视机上陆续出现了一些以往只是电脑上才有的“通用”数据接口，如RS232、USB口等。

电视维修人员日常工作中和电脑打交道的机会越来越多，熟悉并掌握一些电脑硬件常识已成服务工作之必须。

为此，特征集了相关基础知识陆续刊出，供大家学习参考！一、并行接口并行接口又简称为“并口”。

目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，使用的不再是36 针接头而是25 针D 形接头。

所谓“并行”，是指8 位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错。

现在有5 种常见的并口:4 位、8 位、半8 位、EPP 和ECP，大多数PC 机配有4 位或8 位的并口，支持全部IEEE1284 并口规格的计算机基本上都配有ECP 并口。

标准并行口指4 位、8 位和半8 位并行口。

4 位口一次只能输入4 位数据，但可以输出8 位数据；8位口可以一次输入和输出8 位数据。

EPP 口(增强并行口)由Intel 等公司开发，允许8 位双向数据传送，可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN 适配器、磁盘驱动器和CD-ROM 驱动器等。

ECP 口(扩展并行口)由Microsoft 、HP 公司开发，能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用MA(直接存储器访问)。

目前几乎所有Pentium 级以上的主板都集成了并行口，并标注为Par-allel 1 或LPT 1，这是一个25 针的双排针插座。

二、串行接口计算机的标准接口叫做串行接口，简称为“串口”。

现在的PC 机一般有两个串行口COM 1 和COM 2 。

串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位地传送出去的。

虽然这样速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此若要进行较长距离的通信时，应使用串行口。