智能儀器的人機(jī)接口技術(shù)

智能儀器第五章智能儀器的人機(jī)接口技術(shù)學(xué)習(xí)提綱1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)鍵抖動(dòng)、鍵連擊及串鍵的處理鍵抖動(dòng)鍵按下或松開會(huì)產(chǎn)生短暫的抖動(dòng)，一般5~10ms硬件去抖

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)軟件去抖鍵連擊消除連擊合理利用串鍵N鍵鎖定技術(shù)N鍵有效技術(shù)鍵盤處理步驟監(jiān)視有無鍵按下判斷哪個(gè)鍵按下實(shí)現(xiàn)按鍵的功能鍵盤的組織形式非編碼式和編碼式兩種鍵盤的工作方式編程掃描方式定時(shí)掃描方式中斷掃描方式

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)非編碼鍵盤的處理獨(dú)立式鍵盤特點(diǎn)：一鍵一線優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，鍵易識(shí)別缺點(diǎn)：占用資源鍵盤結(jié)構(gòu)及處理方法

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)矩陣式鍵盤

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)鍵盤掃描方式掃描法鍵監(jiān)視掃描識(shí)別鍵處理

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)線反轉(zhuǎn)法行列均為雙向口均上拉中斷方式兩步掃描鍵碼轉(zhuǎn)換按鍵S9特征碼11011011順序碼09H

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)（僅獲取特征碼和順序碼）KEYIN:MOVP1，#0F0HMOVA,P1ANLA,#0F0HMOVB,AMOVP1，#0FHMOVA,P1ANLA,#0FHORLA,BCJNEA,#0FFH,KEYIN1RETKEYIN1:MOVB,AMOVDPTR,#KEYCODMOVR3，#00HKEYIN2:MOVA，R3MOVCA,@A+DPTRCJNEA,B,KEYIN3MOVA,R3RETKEYIN3:INCR3CJNEA,#0FFH,KEYIN2RETKEYCODE:DB0EEH,0DEH,0BEH,7EHDB0EDH,0DDH,0BDH,7DHDB0EBH,0DBH,0BBH,7BHDB0E7H,0D7H,0B7H,77HDB63H,0FFH

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)

1鍵盤處理與接口設(shè)計(jì)編碼鍵盤的處理硬件自動(dòng)完成鍵監(jiān)視、鍵識(shí)別操作自動(dòng)產(chǎn)生選通脈沖與CPU聯(lián)絡(luò)具有自動(dòng)去抖、處理串鍵等功能

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)LED顯示器的特點(diǎn)工作電壓低：正向壓降1.2~2.6V功耗?。喊l(fā)光電流5~20mA溫度范圍寬（?30~+85℃）響應(yīng)速度快（小于1μs）成本低、可靠性高、壽命長(zhǎng)、顏色豐富

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)分類單個(gè)LEDLED數(shù)碼管點(diǎn)陣式LED顯示器

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管（LED）為組成單元的顯示器件常用七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管多位一體數(shù)碼管

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)譯碼待顯示數(shù)字和字符必須先轉(zhuǎn)換為字形段碼才能控制數(shù)碼管進(jìn)行顯示，該轉(zhuǎn)換過程稱為譯碼硬件譯碼一般為BCD型，將BCD碼譯為7段字形段碼常用的譯碼器：74LS47，MC14495，74LS248優(yōu)缺點(diǎn)：節(jié)省CPU時(shí)間，成本和體積有所上升軟件譯碼CPU查表，找出要顯示數(shù)字或字符對(duì)應(yīng)的字形段碼優(yōu)缺點(diǎn)：與硬件譯碼相反

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)顯示與驅(qū)動(dòng)靜態(tài)顯示及接口每位數(shù)碼管需要一個(gè)鎖存器鎖存段碼信號(hào)驅(qū)動(dòng)：5~15mA，可借助鎖存器接口：根據(jù)CPU的引腳資源，串行或并行譯碼方式軟件譯碼，直接輸出字形段碼硬件譯碼，一般輸出BCD碼硬件譯碼并行輸入靜態(tài)顯示

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)顯示及接口所有數(shù)碼管共用一個(gè)段碼驅(qū)動(dòng)器，每位的位控制端（公共端）需分別控制任何時(shí)刻僅一位數(shù)碼管選通顯示每位顯示要保持一定時(shí)間，最長(zhǎng)不超過20ms所有數(shù)碼管必須輪流刷新顯示由于是交替顯示，點(diǎn)亮電流比靜態(tài)顯示要大一些每位數(shù)碼管的顯示時(shí)間、交替時(shí)間由CPU控制

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)軟件譯碼串行輸入動(dòng)態(tài)顯示

2LED顯示處理及接口設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)顯示編程專門設(shè)置動(dòng)態(tài)顯示子程序，應(yīng)具通用性LED位數(shù)較多時(shí)，CPU負(fù)擔(dān)較重

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)LCD顯示器本身不發(fā)光，是一種被動(dòng)顯示器件較之本身發(fā)光的顯示器件，具有如下特點(diǎn)：體積小、重量輕、外形薄低電壓、微功耗特別適合袖珍式、便攜式智能儀器

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)LCD分類段碼式：類似于數(shù)碼管點(diǎn)陣式：類似于點(diǎn)陣式LED字符點(diǎn)陣式可顯示字母、數(shù)字和特定符號(hào)圖形點(diǎn)陣式可顯示漢字、圖形、圖像

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)TFT液晶顯示屏（ThinFilmTransistor）——“真彩”每個(gè)像素點(diǎn)都由集成在像素點(diǎn)背后的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)亮度好、對(duì)比度高、層次感強(qiáng)、顏色鮮艷、耗電、成本高目前最好的LCD顯示設(shè)備，效果接近CRT顯示器，是主流

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)LCD驅(qū)動(dòng)方式必須采用交流驅(qū)動(dòng)方式，直流在100mV以下交流電壓頻率：30~200Hz；幅值：4~5V像素點(diǎn)基本驅(qū)動(dòng)回路驅(qū)動(dòng)波形

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式每個(gè)像素的像素電極單獨(dú)引出，公共電極接在一起。電極配置靜態(tài)顯示（BCD譯碼兼驅(qū)動(dòng)）

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式將顯示器的所有電極制成矩陣結(jié)構(gòu)行電極：水平一組像素的背電極連在一起列電極：縱向一組像素的像素電極連在一起驅(qū)動(dòng)方法：循環(huán)地給每行電極施加選擇脈沖，同時(shí)所有列電極給出該行像素的選擇或非選擇驅(qū)動(dòng)脈沖段碼式LCD動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)的行列電極劃分

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)段碼式LCD接口設(shè)計(jì)與LED數(shù)碼管的靜動(dòng)態(tài)顯示類似字符點(diǎn)陣式LCD接口設(shè)計(jì)一般將LCD顯示器與控制電路組裝為顯示模塊EDM2004-03模塊

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)控制器讀寫時(shí)序RS：寄存器選擇信號(hào)；0-指令寄存器，1-數(shù)據(jù)寄存器R/W：讀/寫信號(hào)；1-讀操作，0-寫操作E：使能信號(hào)；讀操作，下降沿；寫操作，高電平

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)寄存器與存儲(chǔ)器指令寄存器（IR）存儲(chǔ)指令代碼數(shù)據(jù)寄存器（DR）—無相應(yīng)操作指令暫存CPU與控制器內(nèi)部DDRAM和CGRAM之間傳送的數(shù)據(jù)忙標(biāo)志位（BF）BF=1，內(nèi)部忙，不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)RS=0，R/W=1，E=1時(shí)，BF輸出到DB7每次操作前都應(yīng)檢測(cè)BF的狀態(tài)地址計(jì)數(shù)器（AC）設(shè)置地址指令寫入指令寄存器后，地址信息自動(dòng)存入ACDR與DDRAM或CGRAM完成一次數(shù)據(jù)傳輸，AC自動(dòng)加減當(dāng)RS=0，R/W=1，E=1時(shí)，AC內(nèi)容輸出至DB6~DB0

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)顯示數(shù)據(jù)寄存器（DDRAM）存儲(chǔ)欲顯示字符的字符代碼容量為80個(gè)，因此地址也有80個(gè)，分4行，行內(nèi)連續(xù)，但行之間有跳躍，見P118表5-14。字符代碼與字符的關(guān)系見P119表5-15。字符發(fā)生器ROM（CGROM）固化有208個(gè)5×7點(diǎn)陣的字符字模00~07H字符代碼對(duì)應(yīng)CGRAM中生成的自定義字符字符發(fā)生器RAM（CGRAM）由用戶生成自定義字符可存放8個(gè)5×8點(diǎn)陣字模

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)指令清顯示指令歸位指令輸入方式設(shè)置指令顯示開/關(guān)控制指令光標(biāo)或顯示移動(dòng)指令功能設(shè)置指令CGRAM地址設(shè)置指令DDRAM地址設(shè)置指令讀取忙標(biāo)志BF和地址計(jì)數(shù)器AC指令CGRAM或DDRAM寫數(shù)據(jù)指令CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)指令

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)接口設(shè)計(jì)

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)檢測(cè)忙標(biāo)志BF子程序BF:CLRACLRRSSETBR/WMOVXA,@R0JBACC.7，BFRET

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)寫數(shù)據(jù)到指令寄存器IR子程序，R1暫存指令WI:CLRR/WCLRRSMOVA,R1MOVX@R0，ARET寫數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)寄存器DR子程序，R2暫存字符代碼WD:SETBRSCLRR/WMOVA,R2MOVX@R0，ARET

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)初始化INI:MOVR1，#38H;功能設(shè)置

LCALLBFLCALLWIMOVR1，#01H;清顯示

LCALLBFLCALLWIMOVR1，#06H;輸入方式設(shè)置

LCALLBFLCALLWIMOVR1，#0CH;顯示開/關(guān)控制設(shè)置

LCALLBFLCALLWI

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)寫欲顯示字符的字符代碼到DDRAM，字符代碼存放在0300H起始的程序存儲(chǔ)器中，共40個(gè)字符WDD:MOVDPTR,#0300HMOVR5，#20;每行顯示20個(gè)字符

MOVR1，#80H;屏幕第一行

LCALLBFLCALLWILOOP1：CLRAMOVCA,@A+DPTRMOVR2，ALCALLBFLCALLWDINCDPTRDJNZR5，LOOP1

3LCD顯示處理及接口設(shè)計(jì)

MOVR5，#20;顯示數(shù)量

MOVR1，#0C0H;屏幕第二行

LCALLRFLCALLWILOOP3：CLRAMOVCA,@A+DPTRMOVR2，ALCALLBFLCALLWDINCDPTRDJNZR5，LOOP3END

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)觸摸屏概述基本原理操作者用手指或其他工具觸摸屏，系統(tǒng)根據(jù)觸摸的圖標(biāo)或菜單定位選擇信息輸入基本組成檢測(cè)部件安裝在顯示器前面，檢測(cè)觸摸位置，轉(zhuǎn)換為觸摸信號(hào)控制器將觸摸信號(hào)再轉(zhuǎn)換成觸摸坐標(biāo)送給CPU，同時(shí)能接收CPU指令并加以執(zhí)行

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)幾個(gè)問題透明性能觸摸屏由多層復(fù)合薄膜構(gòu)成，透明性能直接影響視覺效果，衡量指標(biāo)：透明度、色彩失真度、反光性、清晰度絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)每次觸摸產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過校準(zhǔn)轉(zhuǎn)為屏幕上的坐標(biāo)，同一位置點(diǎn)的輸出數(shù)據(jù)是固定的漂移問題不能保證同一觸摸點(diǎn)每一次采樣數(shù)據(jù)相同檢測(cè)與定位觸摸屏的絕對(duì)定位是依靠傳感器來完成的，不同的定位原理和傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度、可靠性、穩(wěn)定性等。

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)觸摸屏的分類、原理、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)電阻式兩導(dǎo)體層中間襯隔離層，觸摸時(shí)，兩導(dǎo)體層在觸摸點(diǎn)接觸。

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)由于導(dǎo)體層是阻性的，導(dǎo)體層兩邊加電壓后，整個(gè)導(dǎo)體層存在電壓梯度，故不同觸點(diǎn)的電壓不同，據(jù)此計(jì)算接觸點(diǎn)坐標(biāo)。X和Y方向分開計(jì)算坐標(biāo)，一個(gè)方向加電壓VREF和0V，另一個(gè)方向的負(fù)電極懸空，從正極獲取分壓，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并與VREF比較，得到坐標(biāo)。

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)：不怕油污、灰塵、水，經(jīng)濟(jì)，占90%市場(chǎng)缺點(diǎn)：復(fù)合薄膜的外層采用塑料材料，易劃傷報(bào)廢電容式在玻璃屏幕上鍍一層透明的阻性導(dǎo)體層，上面加一層保護(hù)玻璃。導(dǎo)體層作為工作面，四周鍍電極，從四個(gè)角引線，加入高頻信號(hào)。

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)當(dāng)手指觸摸外層玻璃時(shí)，由于人體電場(chǎng)的存在，手指與導(dǎo)體層形成一個(gè)耦合電容，高頻電流會(huì)被電容分流，分去的電流與觸摸位置到電極的距離成反比，據(jù)此計(jì)算出觸點(diǎn)坐標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)最可靠最精確缺點(diǎn)最貴反光嚴(yán)重色彩失真易隨溫度和濕度變化漂移，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確絕緣碰觸沒反應(yīng)

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)紅外線式基于光束阻斷技術(shù)，顯示器表面不需覆蓋任何材料。僅在四周安放光點(diǎn)距架框，排放紅外發(fā)射管和接收管，在屏幕表面形成紅外線柵格。

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)當(dāng)觸摸屏幕時(shí)，會(huì)擋住紅外線，接收管信號(hào)發(fā)生變化，控制器根據(jù)X、Y兩個(gè)方向接收管信號(hào)的變化確定觸點(diǎn)坐標(biāo)。優(yōu)點(diǎn)價(jià)格低完全透光，不影響顯示器清晰度響應(yīng)速度比電容式快缺點(diǎn)分辨率不高壽命短易受外界光干擾不防水防塵

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)表面聲波觸摸屏顯示器前面安裝玻璃屏，左上角和右下角各固定垂直和水平方向的超聲波發(fā)射換能器，右上角在兩個(gè)方向固定相應(yīng)的接收換能器，玻璃的四邊刻有45°由疏到密的反射條紋。

4觸摸屏處理及接口設(shè)計(jì)發(fā)射器發(fā)出的超聲波經(jīng)反射形成均勻波面，再經(jīng)反射被接收器接收