計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互接口技術(shù)教學(xué)PPT.ppt

第二章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互接口技術(shù),計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)要完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)和控制的任務(wù)，首先需配置與操作人員進(jìn)行信息交換的輸入、輸出設(shè)備或器件，這種人機(jī)聯(lián)系的設(shè)備或器件稱為人機(jī)接口。 由人機(jī)接口完成各種控制操作，顯示生產(chǎn)過(guò)程的工藝狀況與運(yùn)行結(jié)果。 人機(jī)接口的典型裝置是一個(gè)操作顯示臺(tái)或操作顯示面板。由于生產(chǎn)過(guò)程要求控制和管理的內(nèi)容不同，操作顯示臺(tái)或操作顯示面板也有較大差異。操作臺(tái)除開關(guān)、旋鈕、撥盤及各種打印機(jī)、繪圖儀類的i/o設(shè)備以外，一般必不可少的是鍵盤與led顯示器或lcd顯示器或crt顯示器。,2.1項(xiàng)目引入,簡(jiǎn)易led閃爍燈：在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，通常都有人機(jī)對(duì)話功能，主要包括有對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的狀態(tài)的干預(yù)與參數(shù)設(shè)定，以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)向人報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果。人機(jī)對(duì)話界面可以通過(guò)鍵盤和led等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本項(xiàng)目要求采用zlg7289芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)led燈每分鐘閃爍次數(shù)的控制（50次）。系統(tǒng)運(yùn)行初顯示，其中閃爍，為要接收的數(shù)據(jù)；設(shè)置一定的功能健，如清除鍵、確定健等。,2.2.1 led顯示器數(shù)碼顯示 1.led顯示器結(jié)構(gòu)與原理,2.2知識(shí)導(dǎo)航,圖2-1 7段led顯示器件,1.led顯示器結(jié)構(gòu)與原理 通過(guò)7段的不同組合控制，可以顯示09和af共16個(gè)數(shù)字、字母，實(shí)現(xiàn)16進(jìn)制顯示。 對(duì)于共陰極接法，當(dāng)加到陽(yáng)極的數(shù)字量為0011 1111b=3fh時(shí)，除g、dp不發(fā)光外，其他6段均發(fā)光，因此顯示一個(gè)0字符； 對(duì)于共陽(yáng)極接法，加到陰極的數(shù)字量為1100 0000b=c0h，則顯示“0”。,2.2.1 led顯示器數(shù)碼顯示,2.led顯示器兩種顯示方式 點(diǎn)亮led顯示器有兩種方式：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 led靜態(tài)顯示方式 所謂靜態(tài)顯示就是將n位共陰極led顯示器的陰極連在一起接地，每一位led的8位段選線與一個(gè)8位并行口相連，當(dāng)顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管就恒定地導(dǎo)通或截止。,圖2-2 4位靜態(tài)led顯示電路,2.2.1 led顯示器數(shù)碼顯示,2.led顯示器兩種顯示方式 led動(dòng)態(tài)顯示方式,2.2.1 led顯示器數(shù)碼顯示,2.led顯示器兩種顯示方式 led動(dòng)態(tài)顯示方式 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是用掃描方式輪流點(diǎn)亮led顯示器的各個(gè)位。恰當(dāng)?shù)剡x擇點(diǎn)亮led的時(shí)間間隔(1ms5ms)，會(huì)給人一種視覺暫停效應(yīng)，似乎多位led都在“同時(shí)”顯示。 特點(diǎn)是：將多個(gè)7段led顯示器同名端的段選線復(fù)接在一起，只用一個(gè)8位i/o控制各個(gè)led顯示器的公共陰極輪流接地，逐一掃描點(diǎn)亮，使每位led顯示該位應(yīng)當(dāng)顯示的字符。 控制每個(gè)led顯示位輪流接地點(diǎn)亮的代碼稱為“位選碼”。,2.2.1 led顯示器數(shù)碼顯示,3.led顯示器的譯碼方式 硬件譯碼顯示器接口,圖2-4 由mc14558構(gòu)成的8位動(dòng)態(tài)led顯示器,2.2.1 led顯示器數(shù)碼顯示,3.led顯示器的譯碼方式 軟件譯碼顯示器接口,圖2-8 用8155實(shí)現(xiàn)8位動(dòng)態(tài)led顯示器,2.2.1 led顯示器數(shù)碼顯示,1.lcd的基本結(jié)構(gòu)及工作原理,2.2.2 液晶顯示器（lcd）數(shù)碼顯示,圖2-9 液晶顯示器基本結(jié)構(gòu),2.lcd的驅(qū)動(dòng)方式,2.2.2 液晶顯示器（lcd）數(shù)碼顯示,圖2-10 lcd交流驅(qū)動(dòng)原理圖,2.2.2 液晶顯示器（lcd）數(shù)碼顯示,2.lcd的驅(qū)動(dòng)方式,圖2-11 七段液晶顯示器電極配置及譯碼驅(qū)動(dòng)電路,3.lcd顯示實(shí)例,2.2.2 液晶顯示器（lcd）數(shù)碼顯示,圖2-12 4位lcd靜態(tài)顯示電路,鍵盤的結(jié)構(gòu)與類型 鍵盤是一組按鍵的集合。按鍵閉合時(shí)能向微型機(jī)輸入數(shù)字（09或0f）的鍵稱為數(shù)字鍵，能向微型機(jī)輸入命令以實(shí)現(xiàn)某項(xiàng)功能的鍵稱為功能鍵或命令鍵。 鍵盤接口與鍵盤程序的根本任務(wù)就是要監(jiān)測(cè)有沒有鍵按下？按下的是哪個(gè)位置的鍵？這個(gè)鍵的鍵值是多少？這個(gè)任務(wù)叫做鍵盤掃描。 鍵盤掃描可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。帶有鍵盤掃描硬件電路的鍵盤稱為編碼鍵盤，不帶鍵盤掃描硬件電路的鍵盤稱為非編碼鍵盤，非編碼鍵盤的掃描靠軟件實(shí)現(xiàn)。為了節(jié)省成本起見，一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)多采用非編碼鍵盤。 根據(jù)按鍵開關(guān)與cpu的連接方式不同，鍵盤又可分為獨(dú)立式和行列式（或矩陣式）兩大類。,2.2.3 鍵盤接口及程序,獨(dú)立式鍵盤,2.2.3 鍵盤接口及程序,圖2-13 獨(dú)立式鍵盤接口電路,獨(dú)立式鍵盤的特點(diǎn)是： 各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵的“接零端”均接地，每個(gè)按鍵的“測(cè)試端”各接一根輸入線； 一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。這樣，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易地判斷哪個(gè)按鍵被按下了，因此操作速度高而且軟件結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單； 由于獨(dú)立式鍵盤每個(gè)按鍵需占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，輸入口浪費(fèi)大，故此種鍵盤只適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。,2.2.3 鍵盤接口及程序,行列式（或矩陣式）鍵盤,2.2.3 鍵盤接口及程序,圖2-14 矩陣式鍵盤接口電路,行列式鍵盤的特點(diǎn)是： 行線、列線分別接輸入線、輸出線，按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上，每一行線（水平線）和列線（垂直線）的交叉處不相通，而是通過(guò)按鍵來(lái)連通； 利用這種矩陣結(jié)構(gòu)只需m根行線和n根列線就可組成mn個(gè)按鍵的鍵盤，因此矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。 由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，所以必須將行、列線信號(hào)配合起來(lái)并作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置，因此，軟件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。,2.2.3 鍵盤接口及程序,鍵盤的掃描方式 掃描法 反轉(zhuǎn)法,2.2.3 鍵盤接口及程序,鍵盤的工作方式 編程掃描工作方式 ； 定時(shí)掃描方式； 中斷工作方式,2.2.3 鍵盤接口及程序,圖2-15中斷方式矩陣鍵盤接口,2.2.3 鍵盤接口及程序,鍵輸入中存在的問題及解決辦法 鍵抖動(dòng) 重鍵 按鍵持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短不一,圖2-16 按鍵時(shí)的抖動(dòng),2.2.3 鍵盤接口及程序,獨(dú)立式鍵盤接口及鍵盤程序 獨(dú)立式鍵盤的按鍵可以直接與cpu的i/o口相接，如圖2-13所示；也可以用擴(kuò)展i/o口（如8255擴(kuò)展i/o口或三態(tài)緩沖器擴(kuò)展i/o口）來(lái)搭接獨(dú)立式按鍵接口電路。,start：mov a，#0ffh ；輸入時(shí)先置p1口為全1 mov p1,a mov a,p1 ；鍵狀態(tài)輸入 jnb acc.0,p0f ；0號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p0f標(biāo)號(hào)地址 jnb acc.1,p1f ；1號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p1f標(biāo)號(hào)地址 jnb acc.2,p2f ；2號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p2f標(biāo)號(hào)地址 jnb acc.3,p3f ；3號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p3f標(biāo)號(hào)地址 jnb acc.4,p4f ；4號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p4f標(biāo)號(hào)地址 jnb acc.5,p5f ；5號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p5f標(biāo)號(hào)地址 jnb acc.6,p6f ；6號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p6f標(biāo)號(hào)地址 jnb acc.7,p7f ；7號(hào)鍵按下轉(zhuǎn)p7f標(biāo)號(hào)地址 jmp start ；無(wú)鍵按下返回 p0f: jmp prom0 p1f: jmp prom1 ；入口地址表 p7f：jmp prom7 prom0： ；0號(hào)鍵功能程序 jmp start ；0號(hào)鍵執(zhí)行完返回 prom1: jmp start prom7： jmp start,2.2.3 鍵盤接口及程序,行列式鍵盤接口及鍵盤程序 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，任何i/o口或擴(kuò)展i/o口均可構(gòu)成行列式鍵盤。mcs-51單片機(jī)用于系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，可提供用戶直接使用的i/o口線很少，故大多采用擴(kuò)展i/o來(lái)構(gòu)成行列式鍵盤，典型的鍵盤接口有通用并行擴(kuò)展i/o口（如8155、8255等）,2.2.3 鍵盤接口及程序,圖2-17 8155擴(kuò)展i/o口組成的行列式鍵盤,2.2.4 編碼式鍵盤接口電路,上面都是采用軟件方法實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤和顯示器的掃描，不但程序比較復(fù)雜，而且實(shí)時(shí)性差。若要簡(jiǎn)化鍵盤編碼所需的軟件和減少占用cpu的時(shí)間，可以選用供鍵盤編碼用的集成芯片intel8279 ; intel8279芯片作為通用接口電路，一方面接受來(lái)自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，另一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示數(shù)據(jù)的管理和對(duì)數(shù)碼顯示器的控制。,2.2.4 編碼式鍵盤接口電路,圖2-19 鍵盤、顯示器與intel8279的接口邏輯圖,2.3項(xiàng)目實(shí)現(xiàn),2.4 知識(shí)鏈接,2.4.1 zlg7289 數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)及鍵盤掃描管理芯片 zlg7289是廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司設(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)及鍵盤掃描管理芯片，采用spi串行總線與計(jì)算機(jī)接口，近占用少數(shù)幾根i/o口線