第9章 人机交互接口
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人机交互设备接口
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图8.7 VGA 显示器VRAM与显示屏映射关系
在VGA显示适配器中，彩色位面法用于16色模式。图形16色显示时把VRAM划分为4个彩色位面。屏幕上的像点特征由4个位面的值共同确定。在12H（640×480×16C）模式下，一页的大小为640/8×480=38400B，因此一屏图形或图像共占VRAM 空间为38400×4=153600字节。VRAM与物理显示屏的对应关系（省去了颜色索引和DAC处理）如图8.7所示。
；分离字处理 MOV CL，BL AND CL，7 XOR CL，7 MOV BL，80H SHL BL，CL ；BL=图形点分离字 ；寄存器设置 MOV DX，3C4H ；定序器 MOV AL，2 OUT DX，AL ；选映射模式寄存器 INC DX MOV AL，OFH ；开放4个彩色位面 OUT DX， AL
BI
Red
Green
Blue
I
Red
Green
Blue
闪烁位
背景颜色
背景颜色
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
彩色文本方式字符属性
如把80×25模式的整个屏幕全部刷成字符A，属性为红色前景、蓝色背景、显示字条款闪烁的程序段为： MOV AX，0B800H ；彩色文本方式VRAM首址 MOV ES，AX MOV DI， 0 MOV CX，2000 MOV AH，10010100B ；显示属性：闪烁，蓝色背景，红色前景 REP STOSW ；AX→VRAM单元中，相当于显示到屏幕上
0
1
1
1
颜色索引 寄存器
001001
模 块 寄存器
颜色选择 寄存器
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图8.7 VGA 显示器VRAM与显示屏映射关系
在VGA显示适配器中，彩色位面法用于16色模式。图形16色显示时把VRAM划分为4个彩色位面。屏幕上的像点特征由4个位面的值共同确定。在12H（640×480×16C）模式下，一页的大小为640/8×480=38400B，因此一屏图形或图像共占VRAM 空间为38400×4=153600字节。VRAM与物理显示屏的对应关系（省去了颜色索引和DAC处理）如图8.7所示。
；分离字处理 MOV CL，BL AND CL，7 XOR CL，7 MOV BL，80H SHL BL，CL ；BL=图形点分离字 ；寄存器设置 MOV DX，3C4H ；定序器 MOV AL，2 OUT DX，AL ；选映射模式寄存器 INC DX MOV AL，OFH ；开放4个彩色位面 OUT DX， AL
BI
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闪烁位
背景颜色
背景颜色
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彩色文本方式字符属性
如把80×25模式的整个屏幕全部刷成字符A，属性为红色前景、蓝色背景、显示字条款闪烁的程序段为： MOV AX，0B800H ；彩色文本方式VRAM首址 MOV ES，AX MOV DI， 0 MOV CX，2000 MOV AH，10010100B ；显示属性：闪烁，蓝色背景，红色前景 REP STOSW ；AX→VRAM单元中，相当于显示到屏幕上
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颜色索引 寄存器
001001
模 块 寄存器
颜色选择 寄存器
计算机接口技术第9章人机交互设备接口与常用标准接口
接口标准与规范
接口标准
为了实现人机交互设备的互操作性和兼容性，制定了一系列的人机交互设备接 口标准，如USB、HDMI、DisplayPort等。
规范
人机交互设备接口规范规定了接口的物理特性、电气特性、信号定义、传输协 议等方面的要求，以确保不同厂商生产的设备能够相互连接和通信。
接口技术的发展趋势
性和耐用性。
语音识别技术
01
02
03
04
命令词识别
识别特定关键词或短语，常用 于智能家居和车载系统。
连续语音识别
将自然语言转换为文本，广泛 应用于语音助手、会议记录和
语音搜索等领域。
语音合成技术
将文本转换为语音输出，用于 语音导航、智能客服和虚拟助
手等场景。
情感分析
识别和分析语音中的情感信息 ，有助于更准确地理解用户意
无线化
智能化
随着无线通信技术的发展，无线人机 交互设备接口逐渐成为主流，如蓝牙、 WiFi等无线技术广泛应用于人机交互 设备接口。
随着人工智能技术的发展，人机交互 设备接口逐渐智能化，能够自动识别 和适应不同的设备和场景，提高用户 体验。
高速化
随着多媒体和大数据应用的普及，人 机交互设备接口需要更高的传输速率， 如USB 3.0、HDMI 2.0等高速接口标 准不断涌现。
人机交互设备接口与常用 标准接口
• 人机交互设备接口概述 • 常用标准接口介绍 • 人机交互设备接口技术 • 人机交互设备接口应用案例
01
人机交互设备接口概述
定义与分类
定义
人机交互设备接口是指人与计算机之 间进行信息交换的接口，是实现人机 交互的关键环节。
分类
人机交互设备接口主要分为输入接口 和输出接口，输入接口用于将人的指 令传递给计算机，输出接口用于将计 算机的处理结果反馈给人。
人机交互设备接口技术
鼠标接口
总结词
鼠标接口是一种用于控制光标移动和执行点击操作的人机交互设备接口。
详细描述
鼠标接口通过有线或无线连接方式与计算机或其他电子设备相连。用户通过移动鼠标来控制光标移动 ，并通过点击或双击鼠标按钮执行相应的操作。鼠标接口具有直观、易用和灵活的特点，适用于各种 需要精确控制光标位置和执行点击操作的应用场景。
语音识别接口是一种通过语音输入指令的人机交互设备接口。
详细描述
语音识别接口通过麦克风或其他音频输入设备接收用户的语音指令，并将其转换 为计算机可识别的文本或命令。语音识别接口具有自然、方便和高效的特点，适 用于各种需要快速输入指令和避免手动操作的应用场景。
生物特征识别接口
总结词
生物特征识别接口是一种利用人体生物特征进行身份验证的人机交互设备接口。
医疗诊断系统通过人机交互设备 接口技术，实现医生与医疗设备 的交互，提高诊断的准确性和效
率。
医生可以通过人机交互设备，实 时监测患者的生理参数、医学影 像等数据，快速准确地做出诊断。
该技术有助于提高医疗服务的水 平和质量，为患者带来更好的医
疗体验。
无人驾驶汽车系统
无人驾驶汽车系统通过人机交 互设备接口技术，实现车辆的 自主驾驶和智能化控制。
02
人机交互设备接口类型
键盘接口
总结词
键盘接口是最常见的人机交互设备接口之一，通过按键输入字符、数字和命令。
详细描述
键盘接口通常采用有线或无线连接方式，与计算机或其他电子设备相连。用户通过按键输入字符、数字和命令， 设备接收信号并转换为相应的指令执行。键盘接口具有高效、稳定和可靠的特点，适用于各种需要输入大量文本 和命令的应用场景。
特点
高效性、易用性、标准化、可扩 展性、安全性。
人机交互设备及接口
DONE: EN:
JMP EN
MOV DX,OFFSET MESS
MOV AH, 09H
INT 21H
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE ENDS
END
START
；显示提示信息
（2）DOS功能调用 DOS系统功能调用都是通过INT 21H号中断调用实现的，
和键盘有关的功能调用主要有： • l 1号系统功能调用－键盘输入并回显。 • l 6号系统功能调用－直接控制台输入输出字符。 • l 7号系统功能调用－直接控制台输入无回显 • l 8号系统功能调用－键盘输入无回显 • l 0AH号系统功能调用－字符串输入到缓冲区
根据结构的不同，鼠标一般分为光机式和光电式，或称 之为机械式和光学式鼠标。
2. 鼠标接口
鼠标接口分类：鼠标按接口分类主要有串口鼠标、USB鼠 标及PS/2鼠标。
START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV CX,100
MOV BX,OFFSET BUFF
；设内存缓冲区首址
LOP1:MOV AH,1
PUSH CX
MOV CX,0
MOV DX,0 INT 1AH
；设置时间计数器值为0
LOP2: MOV AH,0 INT 1AH；
；读时间计数值
13mm的PC键盘接口；第二种是最常用的直径8mm的 PS/2键盘接口；第三种是USB接口的键盘。 扫描码：按键的识别采用行列扫描法，即根据对行线和 列线的扫描结果来确定闭合键的位置，这个位置值称 为按键的扫描码，通过数据线将8位扫描码送往主机。 计算机系统与键盘发生联系通过硬件中断09H或软件中断 16H。硬件中断09H是由按键动作引发的中断。在此中 断中对所有键盘进行了扫描码定义。
人机交互接口设计的理论与实践
人机交互接口设计的理论与实践随着科技的不断发展，人机交互接口设计也越来越重要。
人们希望通过人机交互来获得更好的用户体验和更高效的交互方式。
本文将介绍人机交互接口设计的理论与实践。
一、人机交互接口设计的理论1.认知心理学认知心理学是研究人类认知的科学。
在人机交互接口设计中，设计者需要考虑许多人类认知的因素，如注意力、记忆、语言、知觉等等。
设计者需要利用认知心理学的原理来帮助用户更好地使用设计的交互接口。
2.人因工程学人因工程学是把人的问题纳入设计过程中的一门学科，旨在提高人们的工作效率和舒适度。
在人机交互接口设计中，人因工程学是至关重要的一环，因为设计者需要确保用户的操作在人类身体和大脑的极限范围内。
设计者需要考虑人类的力、视力、听力等因素，如此才能设计一种舒适而高效的交互界面。
3.信息架构信息架构是指设计者如何组织、分类和标记信息以便人们更好地理解和使用。
在人机交互接口设计中，信息架构非常重要。
如果信息架构混乱或不合理，用户将很难理解和使用程序。
4.用户界面设计用户界面设计指如何使用户与程序进行交互。
在设计用户界面时，需要考虑用户的需求、设计的目标以及程序所提供的功能和信息。
设计者还需要考虑如何简化用户的交互过程，以便用户更快，更准确地完成任务。
二、人机交互接口设计的实践1.提供清晰的用户反馈用户反馈是用户理解应用程序的关键。
交互接口应提供清晰的反馈，让用户知道他们的行动已经被理解和记录。
例如，当用户点击按钮时，应该有明显的变化，如文本变色或软件“响”。
2.使用有意义的图标和按钮图标和按钮应该是简单明了的，带有明确的意义。
使用标准符号并明确与用户任务相关联的信息，有助于用户更快地了解他们必须如何完成任务。
3.制定一致的界面标准设计界面时，应该遵循一致的界面标准。
这可以减少学习新任务的时间和麻烦，而且也有助于用户有一个更好的使用体验，并且可以更多地探索软件。
4.了解和尊重用户了解和尊重用户，尤其是他们的文化和工作环境，是人机交互接口设计的一个重要方面。
人机交互接口
智能硬件设备整合
03
各种智能硬件设备将整合到人机交互接口中，为用户提供更加
便捷和全面的服务。
数据安全与隐私保护问题
数据加密与保护
随着人机交互接口涉及的数据越来越多，如何保障数据的安全性和 隐私性成为了一个重要的问题，需要采取有效的加密和保护措施。
隐私泄露风险
人机交互接口可能会收集用户的个人信息和行为数据，存在隐私泄 露的风险，需要加强监管和管理。
人机交互接口
contents
目录
• 引言 • 人机交互接口技术基础 • 人机交互接口应用场景 • 人机交互接口发展趋势与挑战 • 人机交互接口设计实践案例分享 • 优秀人机交互接口产品赏析与评价
01 引言
目的和背景
目的
介绍人机交互接口的基本概念、原理、技术及应用，使读者对人机交互接口有 全面深入的了解。
选择界面美观、交互丰富、趣味性强的产品，如游戏、音乐播 放器等。
选择内容丰富、益智有趣、可定制性强的产品，如在线教育平 台、智能学习工具等。
根据行业特点和需求，选择符合行业标准、满足专业需求的产 品，如医疗行业的电子病历系统、金融行业的风控系统等。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
实践效果
智能音箱在市场上获得良好反响，用户满意度高，成为智能家居领域 的重要产品。
案例二：虚拟现实游戏界面设计
设计背景
设计挑战
虚拟现实技术的快速发展为游戏产业带来 新机遇。
如何设计一款符合虚拟现实特点、易于操 作且沉浸感强的游戏界面。
设计方案
实践效果
采用三维立体设计，营造逼真的游戏环境 ；优化界面布局，降低操作难度；运用动 态视觉效果，增强沉浸感。
背景
第9章 Keypad接口设计与驱动开发_图文
9.2.6 获取键值子函数
获取键值子函数new_data()从KEY_CS对应的地址读 入键值，存人环形缓冲区buf[]。 环形缓冲区的写指针是head，读指针是tail。 cur_data.click=1;1代表有键按下,0则代表没有。 cur_data.status=x；x代表被按下的键。 具体程序见P227。
图9-3 键盘的电路原理图
加volatile修饰符是为了保证读取数值的正确 性。因为KEY-CS地址的数据是随时可能发生变化的， 所以每次使用它时，必须从地址中直接读取。如果 不使用volatile声明，则编译器生成的汇编代码会 做一些优化。编译器如果发现有连续两次从同一地 址读取数据的代码，而它们之间没有对该地址进行 写操作的代码，那么编译器会自动地把上次读取的 数据放在寄存器中作为第二次读取的数据，而不是 重新从该地址里面读取。这样一来，读取的键值就 不是当前最新的键值，因此不能对这类的I/O操作进 行优化。
在本驱动程序中，首先通过init_timer(＆timer) 初始化定时器结构，配置timer结构体的function和 expires；最后通过使用add_timer(&timer)语句，将定 时器插入活动定时器的全局队列中。 当定时器达到超时时限时，会调用定时器服务程序 function。
9.2.9 利用等待队列实现阻塞型I/O
查寻方式电路简单，但是占用较多CPU资源； 中断方式节省CPU资源，但电路稍复杂，并且占 用CPU中断资源。 通常在嵌入式系统中,按照情况区别对待。 对于功能要求简单的应用场合，一般采用查询式 的按键电路，而对于功能要求复杂的应用场合， 一般采用中断式的键盘电路。
本章节主要介绍查询式的按键电路设计和驱 动程序开发。
双向 收发器
人机交互设备接口
Wi-Fi标准
Wi-Fi标准是一种无线局域网标准， 广泛应用于无线互联网接入和数据传 输。
04
人机交互设备接口设计
用户体验设计
用户需求分析
深入了解用户需求，包括目标用 户群体、使用场景、操作习惯等，
以便设计出更符合用户期望的接 口。
易用性
确保人机交互设备接口简单易懂， 减少用户的学习成本，提高操作效 率。
03
人机交互设备接口技术
输入技术
键盘输入
通过物理键盘输入字符、数字和命令， 是最常见的人机交互输入方式。
语音识别输入
利用语音识别技术，将语音转换为文 本或命令，实现自然、便捷的人机交
互。
触摸屏输入
利用触摸屏技术，通过手指或触控笔 直接在屏幕上操作，实现直观、快速 的人机交互。
图像识别输入
通过摄像头或扫描设备捕捉图像，利 用图像识别技术进行识别和解析，实 现个性化的人机交互。
提高数据传输效率。
交互协议与标准
USB接口标准
USB接口标准是常见的数据传输和设 备连接标准，具有广泛的兼容性和应 用场景。
HDMI接口标准
HDMI接口标准是高清多媒体接口标 准，用于连接高清视频源和显示设备。
Bluetooth标准
Bluetooth标准是一种无线通信标准， 用于设备间的无线数据传输和通信。
寻求突破。
应用场景的多样化需求
总结词
应用场景的多样化需求
详细描述
人机交互设备接口的应用场景越来越广泛， 包括智能家居、智能汽车、智能医疗等。不 同的应用场景对设备接口的要求不同，需要 针对不同场景进行定制化设计和优化，以满 足多样化的需求。
用户体验的优化与改进
总结词
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- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ PS/2 通讯协议是一种双向同步串行通讯协议。通讯的两端 通过Clock(时钟脚)同步，并通过DATA(数据脚)交换数据。 任何一方如果想抑制另外一方通讯时，只需要把Clock(时钟 脚)拉到低电平。
❖ 如果是PC机和PS/2键盘间的通讯，则PC机必须做主机，也 就是说，PC机可以抑制PS/2键盘发送数据，而 PS/2键盘则 不会抑制PC机发送数据。
11
❖ 2、一个键盘发送值的例子
通码和断码是以什么样的序列发送到你的计算机从而使 得字符G出现在你的字处理软件里的呢？
因为这是一个大写字母，需要发生这样的事件次序：按 下Shift 键-按下G键-释放G 键-释放Shift 键。
❖ 与这些时间相关的扫描码如下：
Shift 键的通码12h，G 键的通码34h，G 键的断码F0h 34h ，Shift 键的断码F0h 12h 。
3
PC机与键盘的接口逻辑图
桂小林，微机原理与接口
4
❖ 图9-1给出了PC机与 键盘的接口逻辑图。 其中键盘由单片机 8048控制键盘的扫描 和与PC计算机的通讯 。
❖ PC计算机部分由8042 芯片控制。
桂小林，微机原理与接口
5
9.1.2 PS/2的物理连接器
桂小林，微机原理与接口
6
9.1.3 PS/2 通讯协议
接口。显示卡在计算机中的主要作用就是在程序运
行时根据CPU提供的指令和有关数据，将程序运行
过程和结果进行相应的处理并转换成显示器能够接
受的文字和图形显示信号后通过屏幕显示出来，以
便为使用者提供继续或中止程序运行的判断依据。
简单来说，就是把计算机计算出来的文字与图形表
现在显示器上。
桂小林，微机原理与接口
13
❖ 显示卡中显示内存的用途主要是用来暂存由图形芯 片处理好的各幅图形显示数据，然后由数据转换器 读取并逐幅（可以理解为一幅完整的图像）转换为 仿真视频信号再提供给传统的显示器使用，衡量显 示内存的技术性能有数据存取速度（可用工作频率 表示）和显示内存容量。
❖ 存取速度通常用纳秒（ns）表示，数值越小越快。
9
9.1.4 PS/2键盘的编码与命令集
❖ 1、PS/2键盘的编码
❖ 目前，PC机使用的PS/2键盘都默认采用第2套扫描码集。扫 描码有两种不同的类型：“通码(make code)”和“断码 (break code)”。当一个键被按下或持续按住时，键盘会将该
键的通码发送给主机。而当一个键被释放时，键盘会将该键 的断码发送给主机。
10
❖ 根据键盘按键扫描码的不同，可将按键分为3类：
❖ 第1类按键：通码为一个字节0xXX，断码为0xF0+0xXX形式 （这里XX表示对应按键的编码）。如A键，其通码为0x1C ，断码为0xF0和0x1C两个字节。
❖ 第2类按键：通码为两字节0xE0+0xXX形式，断码为 0xE0+0xF0+0xXX形式。如Right Ctrl键，其通码为0xE0和 0x14，断码为0xE0、0xF0和0x14。
桂小林，微机原理与接口
2
9.1 PS/2键盘接口
❖ 1981年IBM推出了IBM PC/XT键盘及其接口标准。 该标准定义了83键，采用5脚DIN连接器和简单的串 行协议。
❖ 1984年IBM推出了IBM AT键盘接口标准（简称AT 键盘）。该标准定义了84~101键，采用5脚DIN连 接器和双向串行通讯协议
❖ 第3类特殊按键：Print Screen键，其通码为0xE0、0x12、 0xE0、0x7C；断码为0xE0、0xF0、0x7C、0xE0、0xF0、 0x12；Pause键，其通码为0xE1、0x14、0x77、0xE1、 0xF0、0xl4、0xF0、0x77，断码为空。
桂小林，微机原理与接口
❖ 显示内存容量使用MB表示，数值则是越大越好。
总是逻辑0
8个数据位
（LSB）低位在前，高位在后
1个奇偶校验位
奇校验
1个停止位
总是逻辑1
1个应答位
仅用在主机对PS/2设备的通讯中使用
❖ 1、PS/2设备到主机的通讯
主机在时钟下降沿读人数据线状态
桂小林，微机原理与接口
8
❖ 2、主机到PS/2设备的通讯
从设备在时钟上升沿读人数据线状态。
桂小林，微机原理与接口
❖ 虽然多数第二套通码都只有一个字节宽，但也有少数扩展按 键的通码是两字节或四字节宽。这类的通码第一个字节总是 为0xE0。
❖ 第二套断码有两字节长，它们的第一个字节是0xF0，第二个
字节是这个键的通码。扩展按键的断码通常有三个字节，它
们前两个字节是0xE0、0xF0 ，最后一个字节是这个按键通
码的最后一个字节。 桂小林，微机原理与接口
第9章 人机交互接口
桂小林 西安交通大学计算机系
版权所有
1
❖ 人机交互接口技术涉及认识心理学、应用领 域学科、计算机科学、图形学、语言学、美 学、行为科学等诸多学科人机交互接口是一 门综合技术。
❖ 人机接口研究的主要方向集中在接口的智能 化和接口的图形化微机系统的基本人机交互 接口主要有键盘、鼠标接口，打印机与扫描 仪等；显示器与显示卡接口。
❖ 一般两设备间传输数据的最大时钟频率是33kHz，大多数 PS/2设备工作在10~20kHz。推荐值在 15kHz左右，也就是 说，Clock(时钟脚)高、低电平的持续时间都为40μs。每一 数据帧包含11~12个位，具体含义如表1所列。
桂小林，微机原理与接口
7
表9.1 PS/2数据帧格式
1个起始位
因此发送到你的计算机的数据序列应该是：12h，34h， F0h，34h，F0h ，12h。
PS/2键盘这时共需桂要小向林，主微机机原理发与送接口6帧数据。
12
9.2 显示器接口
❖ 9.2.1 显示卡
❖ 显示卡(Video Graphics Array 简称 VGA)是显示适
配器的简称，它是主机与显示器通信的控制电路和
❖ 1987年，IBM又推出了PS/2键盘接口标准。该标准 仍旧定义了84~101键，但是采用6脚mini-DIN连接 器；
用双向串行通讯协议并且提供有可选择的第三套键盘扫
描码集，同时支持17个主机到键盘的命令。现在，大部
分计算机还保留了PS/2键盘接口，但有被USB键盘接口
代替的趋势。
桂小林，微机原理与接口