接口与通信 第10章 人机接口（3.1）

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1、第十章人机接口人与计算机之间要交流信息，必须借助于输入／输出设备通过人－机接口进行。通过输入输出设备，人们把命令和数据送入计算机，该机对这些命令、数据信息经过加工和处理，将结果又通过这些设备向人们报告。本章先讨论几种最常用的人一机接口，即键盘接口、显示接口、打印机接口，最后再讨论新型的人—机接口，即语音接口、图像接口。第一节概述人－机接口一般用于计算机信息处理和控制系统。这里，只讨论计算机信息处理中的人－机接口。图10-1为人—机接口在计算机信息处理中的应用。第一节概述人－机接口要完成两大功能：一方面要把人的意愿，即要求计算机做什么、怎么

2、做送给计算机。这通常要通过输入设备以命令和数据的形式输入给计算机。另一方面，计算机通过对人的输入信息进行加工、处理，要对人的要求作出回答，或者将结果报告给人，或者询问人们还要做什么事情，以及做目前的事情还需输入哪些信息，给出哪些条件等，这要通过输出设备完成。简言之，人通过输入设备来输入信息给计算机，通过输出设备接收计算机的信息。第一节概述目前，最常见的输入形式是人们通过手（运动器官）按动开关、按钮和击打键盘来把命令和信息传送给计算机。例如，人们玩大型电子游戏机是通过扳动操纵把（杆）或按钮键来控制游戏中的人、物的运行或动作，而各种现场控制往

3、往是通过按动按键（按钮）来完成。在计算机领域，程序、数据的输入和命令的执行是通过键盘来实现的，而鼠标器则被目前众多系统软件和应用软件用来选择菜单乃至命令。第一节概述随着科学技术的进步，多媒体技术得到了很大的发展，并已成为目前计算机的一个热点。人们可以使用各种多媒体技术将信息输入计算机。本章下面介绍的新型人—机接口，能够直接把声音、图像、文字输入计算机。这种输入方式使用更方便，同时也大大拓宽了信息输入的渠道，解决了通常各种操纵控制装置（开关、按钮、键盘）输入信息的局限。例如，目前有些信件分捡计算机处理系统中，工作人员通过声音对系统下命令，控

4、制分捡过程，既方便，又提高了效率。第一节概述人主要通过感觉器官来识别机器给出的信息。人的感觉主要是视觉、听觉、力觉、触觉、嗅觉等，而最常用的是视觉（看）和听觉。机器把信息送给人，必须发挥人的各种感觉器官的作用。目前最常用的输出设备就是各种视觉设备和听觉装置。具体地说，计算机通过显示器、打印机、绘图仪等视觉设备，让人们看到计算机目前的状态及要求或者处理的各阶段结果；通过警报器、声音输出设备等听觉设备让人们听到上述的内容。第一节概述人—机接口设备可以分为常规的输入／输出设备和智能输入／输出设备。常规输入／输出设备是以机器为中心的，即输入／输出

5、的信息是以二进制码、十六进制码、ASCII码等各种码制的形式进行传送的。这种形式，计算机容易接受也便于处理。常规输入／输出设备目前有计算机的各种常规外设，如键盘、显示器、打印机等。但是，我们要接受和处理这些信息却不方便，要通过大脑的思维才能识别和处理。第一节概述智能输入／输出设备是以人为中心，是以感觉器官容易接受和识别的声音、图像和文字形式来传输信息，例如文字、图像输入装置，声音输入装置。但这些信息计算机却不能直接识别和处理，必须通过转换、加工，使其成为计算机易于接受的二进制等数字形式输入计算机处理。同样，欲使计算机输出声音、图像等，也必

6、须进行相应的转换、加工等。第二节键盘接口一、键盘简介计算机的信息、命令、程序的输入和调试等都需要大量使用键盘。键盘作为计算机的输入装置在计算机的外部设备中占有重要的地位。下面具体介绍键盘的各组成部分及原理。第二节键盘接口1.按键开关键盘是一组键开关的组合。从物理意义上讲，每个键开关控制一个电触点，这些开关应满足下要求。（1）可靠性：触点能可靠地电气接通和断开。（2）寿命长：保证长期击打使用中良好的可靠性，键盘寿命以百万次击打次数作为单位来衡量。（3）手感好：键的结构设计应符合人—机工程学的要求，使操作人员能轻松地、迅速地击键，手上无涩感。

7、一、键盘简介按键开关可以分成两种类型。一种是触点式，它借助于机械簧片使导体接通或断开，这种按键开关虽通断可靠，但寿命较短。另一种是无触点式，它借助于非机械的力量使开关通断。常用的有电容开关（利用电压和电流的变化）、霍尔效应开关（利用磁场的变化）。无触点式按键开关可靠性较好，寿命较长，但在接口中要增加相应的检测与转换电路。由于技术与工艺的发展，这点是很容易做到的。一、键盘简介按键开关在使用中存在着颤抖问题。当一个按键被按下时，它不是瞬时稳定闭合，而是由于触点的弹性关系，要经过短时间颤抖之后才能达到稳定的闭合状态。同样，按键被松开时，也不是即

8、时跳到稳态，而要经过短时间颤抖之后才能回跳到稳定状态。图10-2为典型的键盘开关的颤抖情况。一、键盘简介按下的下跳颤抖及松开的上跳颤抖的时间一般在10ms左右，在这个时间内去识别图10-2键的