Внешние устройства ввода и вывода Классификация и основные характеристики

ВУ служат для обеспечения связи МПС с внешней средой. Они используются для связи с человеком или для связи с техническими средствами и между собой. Характеризуются большим разнообразием, т.к. отличаются назначением, принципами действия, другими техническими характеристиками. Они могут быть стандартными и нестандартными. ВУ – наиболее дорогостоящая часть МПС и наиболее уязвимая с точки зрения выхода из строя и т.д.

УВВ различают:

1. По характеру использования информации:

– ВУ для связи с человеком (пульты управления, клавиатуры, дисплеи, индикаторные устройства, печатающие устройства, накопители на дисках, сканеры, плоттеры, мыши, телетайпы и др.);

– ВУ для связи с техническими средствами (АЦП, ЦАП, датчики, модемы, таймеры, счетчики, регистрирующие устройства).

УВВ для связи с человеком должны представлять информацию в удобном наглядном виде, работать со скоростью, характерной для человека. УВВ для связи с техническими средствами должны обладать высокой надежностью передачи информации, максимальным быстродействием.

2. По способу управления операциями ввода/вывода:

– простые УВВ (всеми операциями вв/выв управляет сам МП);

– интеллектуальные УВВ (имеют встроенные МП, осуществляющие управление вводом/выводом).

3. По функциональному назначению:

– устройства ввода;

– устройства вывода.

4. По способу информационного обмена:

– с программно-управляемым обменом;

– с аппаратно-управляемым обменом.

Наиболее распространенными и традиционными являются следующие УВВ:

– цифровая клавиатура;

– цифровой дисплей;

– двоичный и кодовый датчик;

– АЦП и ЦАП.

Цифровая клавиатура

Общие сведения

Различают цифровые клавиатуры:

1. по способу представления информации:

– клавиатура некодирующего типа;

– клавиатура кодирующего типа;

2. По способу информационного обмена:

– с программно управляемым обменом;

– с аппаратно управляемым обменом по прерыванию.

Основные элементы – контактные или бесконтактные кнопки (клавиши); наибольшее распространение нашли механические клавиши с замыкающимися контактами:

Интерфейс цифровой клавиатуры некодирующего типа

Клавиатура организована в виде матрицы 4x4, состоящей из горизонтальных линий (строк) и вертикальных линий (столбцов) состояния. В узлах матрицы, т.е. на пересечениях строк и столбцов, включены клавиши (0-F). Для обслуживания клавиатуры используются 2 порта: P1 – для ввода (считывания) информации о состоянии клавиатуры, P2 – для выдачи на клавиатуру кодов «окрашивания» ее строк. В процессе обслуживания клавиатуры МП непрерывно выдает через P2 коды «окрашивания» бегущим нулем по строкам. После «окрашивания» очередной строки МП через P1 опрашивает состояние клавиатуры и выявляет нажатую клавишу при произведенном «окрашивании». Если такая клавиша не обнаруживается в окрашенной строке, то «окрашивается» следующая строка и т.д. до тех пор, пока МП не выявит нажатую клавишу.

Пример:

В исходном состоянии через P1 поступает код FF₁₆. При окрашивании, например, строки 3(кодом 1101, «0B₁₆») и при нажатии клавиши «A» через P1 будет получен от клавиатуры код «FB₁₆» и т.д.

При информационном обмене по прерыванию поступление нуля по любому из столбцов, т.е. при нажатии какой-либо клавиши формируется сигнал ЗПРна входе МП.

Обычно ВУ располагаются в изолированном от ЗУ адресном пространстве, при этом применяются команды ввода и вывода, а для стробирования и управления информационным обменом используются сигналы Чт. ВУ и Зп. ВУ. Такая организация УВВ называется организацией «по типу ВУ». Возможна организация УВВ «по типу ЗУ». В этом случае используются команды обращения к памяти и сигналы управления Чт. ЗУ и Зп. ЗУ (УВВ располагаются при этом в том же адресном пространстве, что и ЗУ).

Схема алгоритма обслуживания клавиатуры

В процессе сканирования клавиатуры (окрашивания с последующим опросом) обычно в МПС программным или аппаратным путем «подавляется дребезг контактов» (например, введением временных задержек и повторным опросом состояния клавиатуры). Дребезг – величина случайная и определяется типом клавиш, качеством их изготовления, текущим состоянием контактов и т.п.

Интерфейс цифровой клавиатуры кодирующего типа

Шифратор (диодная или транзисторная матрица) формирует выходной цифровой код в соответствии с нажатой клавишей. Этот код считывает МП через P1 и далее определяет, какая именно нажата клавиша. При обслуживании клавиатуры по прерыванию шифратор может формировать сигнал ЗПР для МП. По сравнению с предыдущим типом МП не участвует в сканировании клавиатуры, а лишь считывает готовый код.