機(jī)電一體化的人機(jī)接口設(shè)計

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯機(jī)電一體化的人機(jī)接口設(shè)計 機(jī)電一體化系統(tǒng)通常都由很多要素和子系統(tǒng)構(gòu)成，為了確保各個要素與系統(tǒng)之間能夠順當(dāng)?shù)倪M(jìn)行信息，物質(zhì)能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，在它們之間必需具備有肯定的聯(lián)系條件，這些聯(lián)系條件都統(tǒng)稱為接口。 機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成 接口的分類 按接口的變換和調(diào)整功能分為零接口、被動接口 、主動接口 、智能接口。 按接口的輸入輸出功能分為機(jī)械接口 、物理接口 、信息接口 、環(huán)境接口 。 按接口所聯(lián)系的子系統(tǒng)不同分為人機(jī)接口 、機(jī)電接口。 按信息和能量的傳遞方向信息采集接口、掌握輸出接口 。 任何一個微處理器都要與肯定數(shù)量的部件和外圍設(shè)備連接，但假如將各部件和每一種

2、外圍設(shè)備都分別用一組線路與CPU直接連接。 為了簡化硬件電路設(shè)計、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐?，與各部件和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線路被稱為總線。 總線的主要功能是傳送數(shù)據(jù)，總線的數(shù)據(jù)傳送力量如何，可以用以下3個主要指標(biāo)來衡量： （1）總線寬度 （2）總線頻率 （3）總線帶寬 1、ISA總線 ISA（industrial standard architecture）總線標(biāo)準(zhǔn)是IBM 公司1984年為推出PC/AT機(jī)而建立的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫AT總線。它是對XT總線的擴(kuò)展，以適應(yīng)8/16位數(shù)據(jù)總線要求。 2、VESA 總線 VESA（video electronics

3、 standard association）總線是 1992年由60家附件卡制造商聯(lián)合推出的一種基于80486CPU的32位局部總線，簡稱為VL (VESA local bus) 總線。 3、PCI總線 PCI（peripheral component interconnect）總線是當(dāng)前最流行的總線之一。 它支持33MHZ的時鐘頻率，定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展為64位。 PCI總線主板插槽的體積比原ISA總線插槽還小，其功能比VESA、ISA有極大的改善，支持突發(fā)讀寫操作，最大傳輸速率為132MB/s，可同時支持多組外圍設(shè)備。 4、AGP標(biāo)準(zhǔn) 隨著90年月Pentium系列微處理器的消失

4、，要求的總線頻率都在66MHz或者66MHz以上，由于PCI總線的頻率只有33MHz，這樣就成了超高速系統(tǒng)的一個傳送瓶頸，為了解決這個問題，而推出了AGP（Accelerated Graphics Port）標(biāo)準(zhǔn)。 5、STD總線 STD總線是美國PRO-LOG公司1978年推出的一種工業(yè)掌握微型機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線。 STD總線采納小板結(jié)構(gòu)，高度模塊化，是一種以小尺寸插板結(jié)合LSI技術(shù)建立了一種以功能模塊的方法來進(jìn)行面對掌握的系統(tǒng)設(shè)計。STD它被國際標(biāo)準(zhǔn)化會議定名為IEEE961。 人機(jī)接口是檢測與儀器系統(tǒng)不行缺少的重要組成部分，它是操與機(jī)電一體化系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的接口，根據(jù)信息的傳遞方向，

5、可以分為兩大類：輸入接口和輸出接口。 1、輸入接口 在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，常見的輸入設(shè)備有掌握開關(guān)，按鍵，鍵盤等，它們共同的特點就是在CPU允許輸入接口進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入的時候，將外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)總線上。 簡潔的開關(guān)輸入電路 軟件去抖 通過程序?qū)斎氲拈_關(guān)信號進(jìn)行處理也能夠去除下圖所示中因開關(guān)抖動引起的讀取錯誤，這種方法稱為軟件去抖。軟件去抖方法是在檢測到開關(guān)狀態(tài)后，延時一段時間行進(jìn)行檢測，若兩次檢測到的開關(guān)狀態(tài)相同則認(rèn)為有效，否則按鍵抖動處理。延時時間應(yīng)大于抖動時間。 硬件去抖電路及工作原理 鍵盤輸入接口設(shè)計：鍵碼識別就是推斷閉合鍵的代碼，通常有2種方法，一種是通過硬件電路來識別稱為編碼鍵盤；另

6、一種是通過軟件方法來識別成為非編碼鍵盤。 行掃描法 （1）推斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線Y0-Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若全部列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 （2）推斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定詳細(xì)閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平常，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 2、輸出接口 從計算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)，要經(jīng)過輸出口傳輸

7、給輸出設(shè)備，輸出接口是操對機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行檢測和掌握的接口，通過輸出接口，系統(tǒng)向操顯示自身的運(yùn)行狀態(tài)，參數(shù)和運(yùn)行結(jié)果等，并進(jìn)行故障報警。 上圖為七段LED顯示器的結(jié)構(gòu)圖。將發(fā)光二極管組成陣列，封裝于標(biāo)準(zhǔn)外殼內(nèi)，可構(gòu)成各種發(fā)光二極管顯示器，即LED顯示器。機(jī)電系統(tǒng)中的人機(jī)接口中，以七段LED顯示器最為常用。為適應(yīng)不同驅(qū)動電路，引線有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)。用七段LED顯示器可以顯示09等十個數(shù)字和少數(shù)字母。顯示器中還有一個小數(shù)點顯示段，所以共計八段，分別用及表示。 七段LED顯示器的接口設(shè)計有兩個任務(wù)： 供應(yīng)正確的驅(qū)動規(guī)律 供應(yīng)LED顯示器的工作電流 1) 靜態(tài)顯示概念 靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。 2) 動態(tài)顯示概念 動態(tài)顯示是一位一位地輪番點亮各位數(shù)碼管，這種逐位點亮顯示器的方式稱為位掃描。通常，各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口掌握；各位的位選線（公共陰極或陽極）由另外的I/O口線掌握。動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪番選通，要使其穩(wěn)定顯示，必需采納掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的