超棒的單片機(jī)c4課件

第四章人機(jī)接口的設(shè)計(jì)

智能裝置通過(guò)人機(jī)接口與系統(tǒng)操作者進(jìn)行信息交換和傳輸。人機(jī)接口由輸入、輸出設(shè)備和相應(yīng)的連接與控制硬、軟件組成，在實(shí)現(xiàn)最基本的信息交換功能的同時(shí)，人機(jī)接口在很大程度上也決定了測(cè)控儀器的可操作性和外觀性能，其相關(guān)的程序通常是測(cè)控儀器監(jiān)控程序的主體。人機(jī)接口的設(shè)計(jì)OUTLINE一、開(kāi)關(guān)及接口二、按鍵、鍵盤(pán)及接口三、LED顯示器及接口四、液晶顯示器(LCD)及其接口

一、開(kāi)關(guān)及接口1.開(kāi)關(guān)的基本形式通過(guò)簡(jiǎn)單的電路可將這兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為邏輯電平的“0”與“1”，從而在接口電路的控制下被CPU所檢測(cè)。圖1是一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)接口電路，開(kāi)關(guān)的狀態(tài)直接與I/O端口連接。圖2的一些開(kāi)關(guān)的狀態(tài)則通過(guò)三態(tài)緩沖器再與微機(jī)的總線(xiàn)相連接。

一、開(kāi)關(guān)及接口2.互鎖式開(kāi)關(guān)

互鎖式開(kāi)關(guān)是多個(gè)開(kāi)關(guān)的組合，任何時(shí)刻僅僅只有一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合或全部斷開(kāi)，按動(dòng)某一開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，則互鎖作用將使原處于閉合的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。互鎖式開(kāi)關(guān)的外部結(jié)構(gòu)通常為琴鍵式或波段旋鈕式的結(jié)構(gòu)，前者可自由地從一個(gè)位置切換到另一個(gè)位置;而后者則只能按旋轉(zhuǎn)方向順序選擇，且有暫態(tài)選擇輸出，在軟件處理上應(yīng)加以注意。互鎖式開(kāi)關(guān)多用于不同功能的選擇。圖3所示的是互鎖式開(kāi)關(guān)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

一、開(kāi)關(guān)及接口3.數(shù)字撥碼盤(pán)數(shù)字撥碼盤(pán)是一種數(shù)據(jù)輸入器件，其外型如圖4(a)所示，在圓形輪盤(pán)上標(biāo)有0～9十個(gè)數(shù)字;按動(dòng)一次“+”按鈕，輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)字加1，按動(dòng)一次“-”按鈕則數(shù)字減1;數(shù)字撥碼盤(pán)的內(nèi)部是一個(gè)8、4、2、1碼的四位組合開(kāi)關(guān)，其電路可等效為圖4(b)所示的四位開(kāi)關(guān)組合，但開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)則以BCD碼對(duì)應(yīng)于輪盤(pán)所顯示的數(shù)字。BCD撥碼盤(pán)在圖4(b)中，若以1表示開(kāi)關(guān)閉合，0表示斷開(kāi)，則撥出數(shù)字5所對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)S3、S2、S1、S0輸出為0101.二、按鍵、鍵盤(pán)及接口⑴.按鍵的去抖動(dòng)

按鍵從最初按下到穩(wěn)定接觸要經(jīng)過(guò)數(shù)毫秒的抖動(dòng)過(guò)程，按鍵松開(kāi)時(shí)也存在同樣的問(wèn)題，如圖5所示。對(duì)于高速運(yùn)行的微機(jī)系統(tǒng)，這數(shù)毫秒的抖動(dòng)將引起多次讀數(shù)的誤動(dòng)作，因此，按鍵必須進(jìn)行去抖動(dòng)處理，去抖動(dòng)通常有硬件（互鎖）和軟件（延時(shí)）兩種方案?，F(xiàn)在基本都用軟件方法。1、按鍵及其接口二、按鍵、鍵盤(pán)及接口⑵.按鍵的單次鍵入:操作者按下鍵、觀察到系統(tǒng)響應(yīng)、再松開(kāi)按鍵的一次按鍵操作過(guò)程的時(shí)間量為秒級(jí)，會(huì)造成按鍵單次鍵入而CPU卻多次響應(yīng)的問(wèn)題。通常仍采用軟件的方法來(lái)解決按鍵單次鍵入的問(wèn)題，即當(dāng)CPU測(cè)得按鍵按下的信號(hào)時(shí)，不立即轉(zhuǎn)入處理程序，而是反復(fù)檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，直到按鍵被松開(kāi)才認(rèn)為一次按鍵操作有效。圖7和圖8分別為軟件方式去抖動(dòng)示意圖和按鍵單次鍵入的程序流程圖。1、按鍵及其接口二、按鍵、鍵盤(pán)及接口⑶.串鍵處理當(dāng)多個(gè)按鍵并列使用時(shí)，因操作因素可能將雙鍵或多鍵同時(shí)按下，此時(shí)程序應(yīng)考慮對(duì)串鍵的處理。方法:采用雙鍵鎖定的原則，即串鍵時(shí)不判斷鍵值，只到按著僅剩的一個(gè)鍵時(shí)，才判斷鍵值。⑷.按鍵接口的工作形式

對(duì)按鍵的處理應(yīng)具有實(shí)時(shí)性，CPU處理按鍵的方式可采用中斷或定時(shí)查詢(xún)的方式。1、按鍵及其接口三、LED顯示器及接口

下圖為最常見(jiàn)的七段數(shù)碼顯示器的示意圖，顯示器主體由七個(gè)條形LED（發(fā)光二極管）組成，分別被稱(chēng)做a、b、c、d、e、f、g七段，點(diǎn)亮不同的段，可組成數(shù)字0～9和一些英文字母及特殊的符號(hào)。一般在右下角還有一圓形LED用于顯示小數(shù)點(diǎn)，稱(chēng)做dp段（共8段）。在實(shí)際應(yīng)用中，顯示器的每一段都應(yīng)接一限流電阻，以保護(hù)各段對(duì)應(yīng)的LED，限流電阻阻值R可按如下公式計(jì)算:Vcc為接入顯示器的驅(qū)動(dòng)電壓；Vd、Id分別是段LED的壓降和工作電流。R取值以適中最好，過(guò)大則顯示器亮度不足;過(guò)小則Id過(guò)大，LED進(jìn)入發(fā)光的飽和區(qū)，亮度提高不大卻降低了器件的使用壽命。一般每段10mA左右。

1.LED數(shù)碼顯示器三、LED顯示器及接口

●分類(lèi)：一般，高亮，超高亮；（現(xiàn)用得較多的是高亮。）

●在選用LED數(shù)碼顯示器時(shí)，有共陰、共陽(yáng)的極性選擇；（如下圖）

●還有器件幾何尺寸的選擇，如0.5”、0.3”、1”等；不同尺寸器件的引腳排列區(qū)別很大；如下圖

●超大尺寸顯示器內(nèi)的一段是由多個(gè)LED共同組成的，要求的驅(qū)動(dòng)電壓較高。

1.LED顯示器公共陽(yáng)極hgfedcbaabcdgefh公共陰極hgfedcbaabcdgefhhgf……ahgf……a高電平點(diǎn)亮低電平點(diǎn)亮接高電平接地三、LED顯示器及接口

①.數(shù)碼顯示器的段譯碼為了在七段顯示器上顯示數(shù)字或字符，需要將數(shù)字或符號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的顯示器的LED段碼，這一過(guò)程稱(chēng)段譯碼。段譯碼有硬件譯碼和軟件譯碼兩種方法。

●硬件譯碼:例如CD4511：輸入BCD碼，輸出段碼；

●軟件譯碼:查表：數(shù)字\符號(hào)——段碼字；（PC機(jī)字庫(kù)）2、LED數(shù)碼顯示器與CPU的接口字形0123456789黑共陽(yáng)0C00F90A40B09992820F880900FF共陰3F065B4F666D7D077F6F00軟件譯碼三、LED顯示器及接口●

動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)：當(dāng)顯示器位數(shù)較多時(shí)，宜采用動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式。動(dòng)態(tài)顯示的原理是利用人生理上的視覺(jué)殘留現(xiàn)象，使各顯示器輪流通電點(diǎn)亮，當(dāng)每個(gè)顯示器點(diǎn)亮的通電頻率在50Hz以上時(shí)，人眼就不會(huì)感到顯示器的閃動(dòng)了。如圖:通過(guò)控制兩鎖存器的內(nèi)容按一定時(shí)序循環(huán)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。2、LED數(shù)碼顯示器與CPU的接口上拉電阻×14+5V共陰數(shù)碼管P1.5P1.4P1.3P1.2P1.2P1.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.07406OC門(mén)X3AT89C51位選線(xiàn)段代碼液晶顯示器(LCD)及其接口

液晶顯示器(LCD)是一種功耗極低、體積小、重量輕的顯示器件，是袖珍儀表和低功耗系統(tǒng)中的首選器件。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，液晶顯示器的性能價(jià)格比不斷提高，在智能儀表中的應(yīng)用日益廣泛。

四、液晶顯示器(LCD)及其接口

液晶顯示器正是利用液晶分子排列結(jié)構(gòu)的可極化性和旋光特性工作的。如圖，器件由偏振方向垂直的上、下偏振片、反光片、上下電極和封于上下電極之間的液晶材料組成。通電后，液晶分子平行排列，上下扭轉(zhuǎn)90，具有旋光效應(yīng)。常態(tài)，外部光線(xiàn)通過(guò)上偏振片后形成偏振光，該偏振光通過(guò)分子平行排列的液晶材料后被