人機(jī)交互接口技術(shù)課件

第三章人機(jī)交互接口技術(shù)

人機(jī)交互接口，是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交換信息的輸入/輸出設(shè)備的接口。這些輸入/輸出設(shè)備主要有鍵盤、顯示器和打印機(jī)等。本章要點(diǎn)：鍵盤接口技術(shù)LED顯示接口技術(shù)LCD顯示接口技術(shù)第三章人機(jī)交互接口技術(shù)人機(jī)交互接口，是指人與3.1鍵盤接口技術(shù)鍵盤是微機(jī)控制系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備，是人機(jī)對(duì)話的紐帶。只有通過鍵盤，操作人員才能輸入數(shù)據(jù)和對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)。分類從結(jié)構(gòu)形式上分從功能上分非編碼鍵盤：通過軟件識(shí)別按鍵編碼鍵盤：通過硬件識(shí)別按鍵功能鍵：用于功能轉(zhuǎn)換數(shù)字鍵：用于數(shù)據(jù)輸入3.1鍵盤接口技術(shù)鍵盤是微機(jī)控制系統(tǒng)中不可3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù)3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題1、按鍵的確認(rèn)每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開關(guān)的通斷狀態(tài)，反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。檢測(cè)電平狀態(tài)，可確定鍵是否按下。2、重鍵與連擊的處理重鍵是指一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果→編程時(shí)，將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。連擊是指同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵→系統(tǒng)確認(rèn)哪個(gè)鍵有效，通常是采用單鍵按下有效，多鍵同時(shí)按下無效的原則。3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題1、按鍵的確認(rèn)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3、按鍵防抖技術(shù)硬件防抖技術(shù)濾波防抖雙穩(wěn)態(tài)防抖電路軟件防抖技術(shù)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3、按鍵防抖技術(shù)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題硬件防抖技術(shù)濾波防抖雙穩(wěn)態(tài)防抖電路0001K接ON時(shí)K接OFF時(shí)100K鍵未按下時(shí)，電容C兩端電壓為0，非門輸出為1，當(dāng)K按下時(shí)，C兩端電壓不可能產(chǎn)生突變，輸出仍為1。當(dāng)K斷開時(shí)，電容C經(jīng)過電阻R2放電，非門輸入為1，輸出為0。03.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題硬件防抖技術(shù)00013.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題軟件防抖技術(shù)當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到有鍵按下時(shí)，用軟件延時(shí)一段時(shí)間后，再確認(rèn)該鍵是否仍維持閉合狀態(tài)，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)此鍵按下。3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題軟件防抖技術(shù)3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù)

對(duì)于具有少量功能鍵的系統(tǒng)，多采用相互獨(dú)立的接口方法。3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù)對(duì)于具有獨(dú)立式按鍵接口：每個(gè)按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響。8個(gè)鍵全打開時(shí)列線全為高電平11某個(gè)鍵按下時(shí)對(duì)應(yīng)的列線為低電平0001獨(dú)立式按鍵接口：每個(gè)按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣式鍵盤一般為行列式結(jié)構(gòu)，即用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上，行列線分別連接在按鍵開關(guān)的兩端。3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣式鍵盤3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣鍵盤可分為非編碼鍵盤通常采用軟件的方法，逐行逐列檢查鍵盤狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，用計(jì)算或查表的方式得到該鍵的鍵值。編碼鍵盤內(nèi)部設(shè)有鍵盤編碼器，被按下的鍵號(hào)由編碼器直接給出，同時(shí)具有防抖和解決重鍵等功能。微型計(jì)算機(jī)對(duì)鍵盤控制的方法是“掃描”，根據(jù)微機(jī)進(jìn)行掃描的方法又可分為程控掃描法、中斷掃描法和定時(shí)掃描法。3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣鍵盤可分為3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)1、程控掃描法是由程序控制鍵掃描的方法。3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)1、程控掃描法程控掃描的任務(wù)：

1）判斷有無鍵按下方法：先使所有行輸出全為低電平，再將列線狀態(tài)讀入端口A中。無鍵按下，則列輸入全為“1”，讀入值為FFH有鍵按下，則至少有一根行線被拉至低電平，

即列輸入不全為“1”,讀入值不為FFH2）去除鍵抖動(dòng)若有鍵按下，則延時(shí)10~20ms，再判斷一次有無鍵按下，若鍵仍按下，則認(rèn)為鍵盤上有一個(gè)鍵處于穩(wěn)定閉合期。程控掃描的任務(wù)：3）判斷是哪一個(gè)鍵按下，以求出閉合鍵的鍵值方法：將行線依次置低電平后，檢查所有列線狀態(tài)。列線狀態(tài)全為“1”，則按下的鍵不在此行列線狀態(tài)不全為“1”，則按下的鍵在此行，而且就是與低

電平列線相交交點(diǎn)上的鍵舉例：001011第一步：先將第一行置低電平，列線狀態(tài)全為“1”，所以按下的鍵不在此行。第二步：再將第二行置低電平，列線狀態(tài)不全為“1”，所以按下的鍵在此行，而且就是與低電平列線相交交點(diǎn)上的鍵。3）判斷是哪一個(gè)鍵按下，以求出閉合鍵的鍵值001011第一步4）確定鍵值鍵值=行值+列值求鍵值時(shí)，需采用行值、列值兩個(gè)寄存器，初始值都為00H。求行值：從第一行開始掃描，每掃描一行后無鍵按下，行值寄存器加08H，再掃描下一行有鍵按下，行值寄存器保持原值，轉(zhuǎn)去求列值求列值：從第一列開始掃描，每掃描一列后無鍵按下，列值寄存器加01H，再掃描下一列有鍵按下，列值寄存器保持原值，轉(zhuǎn)去求鍵值求鍵值：將行值與列值相加為了說明各鍵的具體位置，事先按一定順序給每一個(gè)鍵編一個(gè)號(hào)，稱其為鍵值。4）確定鍵值為了說明各鍵的具體位置，事先按一定順序給每一個(gè)鍵舉例:求鍵值求行值：掃描X0行，無鍵按下，行值寄存器：00H+08H=08H掃描X1行，無鍵按下，行值寄存器：08H+08H=10H掃描X2行，有鍵按下，行值寄存器：10H求列值：掃描Y0列，無鍵按下，列值寄存器：00H+01H=01H掃描Y1列，無鍵按下，列值寄存器：01H+01H=02H掃描Y2列，無鍵按下，列值寄存器：02H+01H=03H掃描Y3列，有鍵按下，列值寄存器：03H求鍵值：10H+03H=13HX0X2X1X3Y0Y7Y1Y2Y3Y4Y5Y6舉例:求鍵值X0X2X1X3Y0Y7Y1Y2Y3Y4Y5Y65）求得鍵值后的處理求得鍵值的最終目的是要使程序轉(zhuǎn)到相應(yīng)的地址去完成鍵操作。所以求得鍵值后，判斷被按下的鍵是數(shù)字鍵還是功能鍵。數(shù)字鍵：送顯示緩沖區(qū)顯示功能鍵：轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能鍵處理程序，完成功能操作。5）求得鍵值后的處理程控掃描程序流程圖程控掃描程序流程圖2、定時(shí)掃描法是CPU每隔一定時(shí)間，對(duì)鍵盤掃描一遍，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，便進(jìn)行讀入鍵盤操作，以求出鍵值，并分別進(jìn)行處理。2、定時(shí)掃描法3、中斷掃描法在鍵盤有鍵按下時(shí)才執(zhí)行鍵盤掃描。中斷掃描方式鍵盤接口將行線置成低電平當(dāng)有鍵按下時(shí)，總會(huì)有一根列線被拉至低電平與非門輸出高電平74LS04輸出低電平，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求CPU響應(yīng)中斷，在中斷服務(wù)程序中完成鍵掃描并執(zhí)行鍵功能程序。0000013、中斷掃描法中斷掃描方式鍵盤接口將行線置成低電平00000編碼鍵盤8279芯片是一種通用的可編程鍵盤、顯示接口器件。它和51系列的單片機(jī)的連接非常簡(jiǎn)單，其接口電路的一般連接方法如下圖所示。通過8279擴(kuò)展的鍵盤接口電路圖編碼鍵盤8279芯片是一種通用的可編程鍵盤8279的編碼格式：當(dāng)有鍵按下時(shí)，8279內(nèi)部由硬件自動(dòng)生成一個(gè)與之相應(yīng)的代碼，編碼的格式如表3-4所示。鍵值：由列掃描信號(hào)和行掃描信號(hào)組成鍵值。8279的編碼格式：當(dāng)有鍵按下時(shí)，8279內(nèi)例如求列掃描信為Y5，行掃描信號(hào)為RL3，即位于第6列、第4行的鍵的鍵值。列（Y5）行（RL3）

∴鍵值=101011B=2BH101011人機(jī)交互接口技術(shù)課件8×8鍵盤的鍵值如表3-5所示。8×8鍵盤的鍵值如表3-5所示。3.1.4鍵盤特殊功能的處理鍵盤鎖定技術(shù)雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)計(jì)

3.1.4鍵盤特殊功能的處理鍵盤鎖定技術(shù)3.1.4鍵盤特殊功能的處理1、鍵盤鎖定技術(shù)為了防止無意按鍵給系統(tǒng)帶來破壞性的影響，常常在鍵盤上加鎖常用的方法：設(shè)置一個(gè)標(biāo)志狀態(tài)位，鍵盤在進(jìn)行掃描前，先對(duì)標(biāo)志狀態(tài)位進(jìn)行分析鎖定狀態(tài)（0），則不進(jìn)行鍵處理打開狀態(tài)（1），進(jìn)行鍵掃描及分析將鎖加在鍵值鎖存器的控制信號(hào)上，通過改變控制信號(hào)的狀態(tài)來控制鍵盤的鎖定與打開。

01100鎖定打開003.1.4鍵盤特殊功能的處理1、鍵盤鎖定技術(shù)011003.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)計(jì)1）雙功能鍵的設(shè)計(jì)采用設(shè)置上/下檔開關(guān)的措施來構(gòu)成雙功能鍵。開關(guān)處于上檔位置時(shí)，按鍵為上檔功能；處于下檔位置時(shí)，按鍵具有下檔功能。設(shè)計(jì)方法：根據(jù)上下檔的位置，賦予同一個(gè)鍵兩個(gè)不同的鍵值，根據(jù)不同的鍵值轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序入口。每個(gè)功能鍵只賦予一個(gè)鍵值，但在轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能鍵處理程序之前，根據(jù)上/下檔鍵標(biāo)志進(jìn)行判斷，分別轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序。

3.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)3.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)計(jì)2）多功能鍵的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法：選擇一個(gè)RAM單元對(duì)某一個(gè)鍵按下的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)配合一個(gè)啟動(dòng)鍵，當(dāng)按下啟動(dòng)鍵時(shí)，當(dāng)前計(jì)數(shù)值有效，根據(jù)不同的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序入口。采用復(fù)合鍵。將兩個(gè)或兩個(gè)以上的鍵聯(lián)合，只有當(dāng)這些鍵同時(shí)按下的時(shí)候，才能轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序入口。為了確保相關(guān)鍵的復(fù)合，定義一個(gè)引導(dǎo)鍵，只有該鍵和其他鍵同時(shí)按下時(shí)，才形成一個(gè)復(fù)合鍵，若單純地按下引導(dǎo)鍵，值執(zhí)行控操作。3.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)3.2LED顯示接口技術(shù)顯示系統(tǒng)：主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過程。常用的顯示器有顯示和記錄儀表：能連續(xù)進(jìn)行顯示和記錄，但價(jià)格比較貴，且為模擬顯示，讀數(shù)不方便，有一定的誤差。CRT顯示終端：可顯示數(shù)字、畫面及報(bào)表，但系統(tǒng)比較復(fù)雜，價(jià)格比較貴，多用于大中型控制系統(tǒng)中。LED顯示器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，可靠性較高。LCD顯示器：功耗低。大屏幕顯示器：顯示清晰，視覺范圍廣。

3.2LED顯示接口技術(shù)顯示系統(tǒng)：主要3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)3.2.3LED靜態(tài)顯示接口設(shè)計(jì)3.2.4硬件譯碼顯示電路

3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理LED顯示器是發(fā)光二極管顯示器，是通過發(fā)光二極管顯示字段的器件。1、LED顯示器的結(jié)構(gòu)及原理1）構(gòu)成：常用的是由7段LED數(shù)碼管構(gòu)成。顯示塊中有8個(gè)發(fā)光二極管7個(gè)發(fā)光二極管組成字符“8”1個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理（a）共陰極（b）共陽極圖3-25兩類LED數(shù)碼管2）LED數(shù)碼管分類：共陰極和共陽極共陰極：共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極共地，

當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極電壓為高電平時(shí)，二極管發(fā)光。共陽極：共陽極LED數(shù)碼管是發(fā)光二極管的陽極共接，

當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極電壓為低電平時(shí)，二極管發(fā)光。（a）共陰極（b）共陽極圖3-25兩類LED3）工作原理：將數(shù)碼管的引腳和單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口相連，控制輸出的數(shù)據(jù)就可以使數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字和字符。輸出的數(shù)據(jù)：例如：顯示字符“2”，則要a、b、d、e、g五個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光共陰極：要求這五個(gè)發(fā)光二極管陽極電壓為高電平“1”則輸出的8位字節(jié)數(shù)據(jù)為01011011B5BH共陽極：要求這五個(gè)發(fā)光二極管陰極電壓為低電平“0”則輸出的8位字節(jié)數(shù)據(jù)為10100100BA4H段選碼dpgfedcba3）工作原理：將數(shù)碼管的引腳和單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口相連，控制輸表3-27段LED段選碼表3-27段LED段選碼2、LED數(shù)碼管的顯示方式在微機(jī)控制系統(tǒng)中，一般利用N塊LED顯示器件構(gòu)成N位LED顯示器。構(gòu)成原理圖如下圖所示。顯示方式：靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示N位LED顯示器原理圖2、LED數(shù)碼管的顯示方式N位LED顯示器原理1）LED靜態(tài)顯示方式下圖表示的是一個(gè)四位靜態(tài)LED顯示電路。靜態(tài)顯示方式的特點(diǎn)：（1）每塊顯示器件都處于選通狀態(tài)（2）只要控制顯示位的段選碼，就可顯示出相應(yīng)的字符（3）每一位都可獨(dú)立顯示，在同一時(shí)刻每一位顯示的字符可以不同靜態(tài)顯示方式的缺點(diǎn)：（1）需要N×8根I/O口線，占用的I/O資源較多（2）顯示位比較多時(shí)，硬件線路比較復(fù)雜，成本增加1）LED靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式的特點(diǎn)：2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式LED動(dòng)態(tài)顯示就是將所有顯示位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而位選線則由其他的I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。下圖表示的是一個(gè)8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路。8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路圖2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路圖8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路只需要兩個(gè)8位的I/O口一個(gè)控制位選碼→I/O（1）一個(gè)控制段選碼→I/O（2）由于所有位的段選碼由一個(gè)I/O口控制，因此要使每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式，即每一時(shí)刻選通一個(gè)顯示位。同時(shí)段選控制I/O口輸出要顯示字符對(duì)應(yīng)的段選碼，使該位顯示相應(yīng)的字符。顯示一段時(shí)間后，再選通下一顯示位。如此循環(huán)下去。特點(diǎn)：每一時(shí)刻只能選擇一位。8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路只需要兩個(gè)8位的I/O口3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)動(dòng)態(tài)顯示方法按單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)的方式有并行和串行兩種方式。3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)動(dòng)態(tài)顯示方法按單3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)1、并行接口動(dòng)態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)位選碼指向最左一位20H=00100000BPB5=1，經(jīng)75452緩沖器/驅(qū)動(dòng)器反相后，作為位選控制信號(hào)則LED為共陰極接法3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)1、并行接口動(dòng)態(tài)顯示電路3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)2、串行接口動(dòng)態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)引腳RXD實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出引腳TXD發(fā)出移位脈沖設(shè)置串行中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI，每輸出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，則TI置位，通過測(cè)試該狀態(tài)，即可確定字節(jié)是否發(fā)送完畢。3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)2、串行接口動(dòng)態(tài)顯示電路3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)2、串行接口動(dòng)態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)74LS164是串行輸入并行輸出的移位寄存器串行輸入端A,B?RXDA,B端具有允許和禁止的功能：A作為串行輸入數(shù)據(jù)端時(shí)，B則作為禁止或允許輸入選擇短，反之亦然。并行輸出端QA~QH?段選碼當(dāng)被顯示數(shù)據(jù)從RXD端輸出到74LS164的輸入端A,B時(shí)，74LS164將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成8位輸出碼由QA~QH輸出。時(shí)鐘脈沖接收端CLK?TXD用來控制移位寄存器的移位節(jié)奏。3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)2、串行接口動(dòng)態(tài)顯示電路3.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)1、并行接口靜態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)段選碼由P0口經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)器74LS244傳送到各鎖存器74LS377的輸入端。/WR=0,P2.7=0,則74LS244打開，將P0口的數(shù)據(jù)（段選碼）傳送到各個(gè)顯示器的鎖存器74LS377中P2口控制地址譯碼器74LS138，所選中的鎖存器74LS377選通，對(duì)應(yīng)的顯示器顯示。3.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)1、并行接口靜態(tài)顯示電路3.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示205046從左到右顯示位的地址依次為4000H,4100H,4200H,4300H,4400H,4500H4000H=0100000000000000BP2.0→A,P2.1→B,P2.2→C,則選中/Y0P2.3=0,P2.4=0,P2.5=0,P2.6=1,則選通74LS138P2.7=0,/WR=0,則打開74LS24400000013.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示205046從左3.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)例：顯示2050463.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)2、串行接口靜態(tài)顯示電路及程序設(shè)計(jì)3.2.3LED靜態(tài)顯示接口技術(shù)2、串行接口靜態(tài)顯示電路3.2.4硬件譯碼顯示電路軟件譯碼：BCD碼到7段顯示碼的轉(zhuǎn)換是利用軟件查表法來實(shí)現(xiàn)的。硬件譯碼：就是用硬件譯碼器代替軟件求得顯示代碼。ABCDabcdefg74LS4974LS476217abcdefg3.2.4硬件譯碼顯示電路軟件譯碼：BCD碼到7段顯示碼第三章人機(jī)交互接口技術(shù)

人機(jī)交互接口，是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交換信息的輸入/輸出設(shè)備的接口。這些輸入/輸出設(shè)備主要有鍵盤、顯示器和打印機(jī)等。本章要點(diǎn)：鍵盤接口技術(shù)LED顯示接口技術(shù)LCD顯示接口技術(shù)第三章人機(jī)交互接口技術(shù)人機(jī)交互接口，是指人與3.1鍵盤接口技術(shù)鍵盤是微機(jī)控制系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備，是人機(jī)對(duì)話的紐帶。只有通過鍵盤，操作人員才能輸入數(shù)據(jù)和對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)。分類從結(jié)構(gòu)形式上分從功能上分非編碼鍵盤：通過軟件識(shí)別按鍵編碼鍵盤：通過硬件識(shí)別按鍵功能鍵：用于功能轉(zhuǎn)換數(shù)字鍵：用于數(shù)據(jù)輸入3.1鍵盤接口技術(shù)鍵盤是微機(jī)控制系統(tǒng)中不可3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù)3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題1、按鍵的確認(rèn)每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開關(guān)的通斷狀態(tài)，反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。檢測(cè)電平狀態(tài)，可確定鍵是否按下。2、重鍵與連擊的處理重鍵是指一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果→編程時(shí)，將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。連擊是指同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵→系統(tǒng)確認(rèn)哪個(gè)鍵有效，通常是采用單鍵按下有效，多鍵同時(shí)按下無效的原則。3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題1、按鍵的確認(rèn)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3、按鍵防抖技術(shù)硬件防抖技術(shù)濾波防抖雙穩(wěn)態(tài)防抖電路軟件防抖技術(shù)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題3、按鍵防抖技術(shù)3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題硬件防抖技術(shù)濾波防抖雙穩(wěn)態(tài)防抖電路0001K接ON時(shí)K接OFF時(shí)100K鍵未按下時(shí)，電容C兩端電壓為0，非門輸出為1，當(dāng)K按下時(shí)，C兩端電壓不可能產(chǎn)生突變，輸出仍為1。當(dāng)K斷開時(shí)，電容C經(jīng)過電阻R2放電，非門輸入為1，輸出為0。03.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題硬件防抖技術(shù)00013.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題軟件防抖技術(shù)當(dāng)?shù)谝淮螜z測(cè)到有鍵按下時(shí)，用軟件延時(shí)一段時(shí)間后，再確認(rèn)該鍵是否仍維持閉合狀態(tài)，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)此鍵按下。3.1.1鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題軟件防抖技術(shù)3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù)

對(duì)于具有少量功能鍵的系統(tǒng)，多采用相互獨(dú)立的接口方法。3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù)對(duì)于具有獨(dú)立式按鍵接口：每個(gè)按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響。8個(gè)鍵全打開時(shí)列線全為高電平11某個(gè)鍵按下時(shí)對(duì)應(yīng)的列線為低電平0001獨(dú)立式按鍵接口：每個(gè)按鍵接一根輸入線，各鍵的工作狀態(tài)互不影響3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣式鍵盤一般為行列式結(jié)構(gòu)，即用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上，行列線分別連接在按鍵開關(guān)的兩端。3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣式鍵盤3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣鍵盤可分為非編碼鍵盤通常采用軟件的方法，逐行逐列檢查鍵盤狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，用計(jì)算或查表的方式得到該鍵的鍵值。編碼鍵盤內(nèi)部設(shè)有鍵盤編碼器，被按下的鍵號(hào)由編碼器直接給出，同時(shí)具有防抖和解決重鍵等功能。微型計(jì)算機(jī)對(duì)鍵盤控制的方法是“掃描”，根據(jù)微機(jī)進(jìn)行掃描的方法又可分為程控掃描法、中斷掃描法和定時(shí)掃描法。3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)矩陣鍵盤可分為3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)1、程控掃描法是由程序控制鍵掃描的方法。3.1.3矩陣鍵盤的接口技術(shù)1、程控掃描法程控掃描的任務(wù)：

1）判斷有無鍵按下方法：先使所有行輸出全為低電平，再將列線狀態(tài)讀入端口A中。無鍵按下，則列輸入全為“1”，讀入值為FFH有鍵按下，則至少有一根行線被拉至低電平，

即列輸入不全為“1”,讀入值不為FFH2）去除鍵抖動(dòng)若有鍵按下，則延時(shí)10~20ms，再判斷一次有無鍵按下，若鍵仍按下，則認(rèn)為鍵盤上有一個(gè)鍵處于穩(wěn)定閉合期。程控掃描的任務(wù)：3）判斷是哪一個(gè)鍵按下，以求出閉合鍵的鍵值方法：將行線依次置低電平后，檢查所有列線狀態(tài)。列線狀態(tài)全為“1”，則按下的鍵不在此行列線狀態(tài)不全為“1”，則按下的鍵在此行，而且就是與低

電平列線相交交點(diǎn)上的鍵舉例：001011第一步：先將第一行置低電平，列線狀態(tài)全為“1”，所以按下的鍵不在此行。第二步：再將第二行置低電平，列線狀態(tài)不全為“1”，所以按下的鍵在此行，而且就是與低電平列線相交交點(diǎn)上的鍵。3）判斷是哪一個(gè)鍵按下，以求出閉合鍵的鍵值001011第一步4）確定鍵值鍵值=行值+列值求鍵值時(shí)，需采用行值、列值兩個(gè)寄存器，初始值都為00H。求行值：從第一行開始掃描，每掃描一行后無鍵按下，行值寄存器加08H，再掃描下一行有鍵按下，行值寄存器保持原值，轉(zhuǎn)去求列值求列值：從第一列開始掃描，每掃描一列后無鍵按下，列值寄存器加01H，再掃描下一列有鍵按下，列值寄存器保持原值，轉(zhuǎn)去求鍵值求鍵值：將行值與列值相加為了說明各鍵的具體位置，事先按一定順序給每一個(gè)鍵編一個(gè)號(hào)，稱其為鍵值。4）確定鍵值為了說明各鍵的具體位置，事先按一定順序給每一個(gè)鍵舉例:求鍵值求行值：掃描X0行，無鍵按下，行值寄存器：00H+08H=08H掃描X1行，無鍵按下，行值寄存器：08H+08H=10H掃描X2行，有鍵按下，行值寄存器：10H求列值：掃描Y0列，無鍵按下，列值寄存器：00H+01H=01H掃描Y1列，無鍵按下，列值寄存器：01H+01H=02H掃描Y2列，無鍵按下，列值寄存器：02H+01H=03H掃描Y3列，有鍵按下，列值寄存器：03H求鍵值：10H+03H=13HX0X2X1X3Y0Y7Y1Y2Y3Y4Y5Y6舉例:求鍵值X0X2X1X3Y0Y7Y1Y2Y3Y4Y5Y65）求得鍵值后的處理求得鍵值的最終目的是要使程序轉(zhuǎn)到相應(yīng)的地址去完成鍵操作。所以求得鍵值后，判斷被按下的鍵是數(shù)字鍵還是功能鍵。數(shù)字鍵：送顯示緩沖區(qū)顯示功能鍵：轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能鍵處理程序，完成功能操作。5）求得鍵值后的處理程控掃描程序流程圖程控掃描程序流程圖2、定時(shí)掃描法是CPU每隔一定時(shí)間，對(duì)鍵盤掃描一遍，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時(shí)，便進(jìn)行讀入鍵盤操作，以求出鍵值，并分別進(jìn)行處理。2、定時(shí)掃描法3、中斷掃描法在鍵盤有鍵按下時(shí)才執(zhí)行鍵盤掃描。中斷掃描方式鍵盤接口將行線置成低電平當(dāng)有鍵按下時(shí)，總會(huì)有一根列線被拉至低電平與非門輸出高電平74LS04輸出低電平，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求CPU響應(yīng)中斷，在中斷服務(wù)程序中完成鍵掃描并執(zhí)行鍵功能程序。0000013、中斷掃描法中斷掃描方式鍵盤接口將行線置成低電平00000編碼鍵盤8279芯片是一種通用的可編程鍵盤、顯示接口器件。它和51系列的單片機(jī)的連接非常簡(jiǎn)單，其接口電路的一般連接方法如下圖所示。通過8279擴(kuò)展的鍵盤接口電路圖編碼鍵盤8279芯片是一種通用的可編程鍵盤8279的編碼格式：當(dāng)有鍵按下時(shí)，8279內(nèi)部由硬件自動(dòng)生成一個(gè)與之相應(yīng)的代碼，編碼的格式如表3-4所示。鍵值：由列掃描信號(hào)和行掃描信號(hào)組成鍵值。8279的編碼格式：當(dāng)有鍵按下時(shí)，8279內(nèi)例如求列掃描信為Y5，行掃描信號(hào)為RL3，即位于第6列、第4行的鍵的鍵值。列（Y5）行（RL3）

∴鍵值=101011B=2BH101011人機(jī)交互接口技術(shù)課件8×8鍵盤的鍵值如表3-5所示。8×8鍵盤的鍵值如表3-5所示。3.1.4鍵盤特殊功能的處理鍵盤鎖定技術(shù)雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)計(jì)

3.1.4鍵盤特殊功能的處理鍵盤鎖定技術(shù)3.1.4鍵盤特殊功能的處理1、鍵盤鎖定技術(shù)為了防止無意按鍵給系統(tǒng)帶來破壞性的影響，常常在鍵盤上加鎖常用的方法：設(shè)置一個(gè)標(biāo)志狀態(tài)位，鍵盤在進(jìn)行掃描前，先對(duì)標(biāo)志狀態(tài)位進(jìn)行分析鎖定狀態(tài)（0），則不進(jìn)行鍵處理打開狀態(tài)（1），進(jìn)行鍵掃描及分析將鎖加在鍵值鎖存器的控制信號(hào)上，通過改變控制信號(hào)的狀態(tài)來控制鍵盤的鎖定與打開。

01100鎖定打開003.1.4鍵盤特殊功能的處理1、鍵盤鎖定技術(shù)011003.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)計(jì)1）雙功能鍵的設(shè)計(jì)采用設(shè)置上/下檔開關(guān)的措施來構(gòu)成雙功能鍵。開關(guān)處于上檔位置時(shí)，按鍵為上檔功能；處于下檔位置時(shí)，按鍵具有下檔功能。設(shè)計(jì)方法：根據(jù)上下檔的位置，賦予同一個(gè)鍵兩個(gè)不同的鍵值，根據(jù)不同的鍵值轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序入口。每個(gè)功能鍵只賦予一個(gè)鍵值，但在轉(zhuǎn)到相應(yīng)的功能鍵處理程序之前，根據(jù)上/下檔鍵標(biāo)志進(jìn)行判斷，分別轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序。

3.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)3.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)計(jì)2）多功能鍵的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法：選擇一個(gè)RAM單元對(duì)某一個(gè)鍵按下的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)配合一個(gè)啟動(dòng)鍵，當(dāng)按下啟動(dòng)鍵時(shí)，當(dāng)前計(jì)數(shù)值有效，根據(jù)不同的計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序入口。采用復(fù)合鍵。將兩個(gè)或兩個(gè)以上的鍵聯(lián)合，只有當(dāng)這些鍵同時(shí)按下的時(shí)候，才能轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序入口。為了確保相關(guān)鍵的復(fù)合，定義一個(gè)引導(dǎo)鍵，只有該鍵和其他鍵同時(shí)按下時(shí)，才形成一個(gè)復(fù)合鍵，若單純地按下引導(dǎo)鍵，值執(zhí)行控操作。3.1.4鍵盤特殊功能的處理2、雙功能鍵和多功能鍵的設(shè)3.2LED顯示接口技術(shù)顯示系統(tǒng)：主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過程。常用的顯示器有顯示和記錄儀表：能連續(xù)進(jìn)行顯示和記錄，但價(jià)格比較貴，且為模擬顯示，讀數(shù)不方便，有一定的誤差。CRT顯示終端：可顯示數(shù)字、畫面及報(bào)表，但系統(tǒng)比較復(fù)雜，價(jià)格比較貴，多用于大中型控制系統(tǒng)中。LED顯示器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，可靠性較高。LCD顯示器：功耗低。大屏幕顯示器：顯示清晰，視覺范圍廣。

3.2LED顯示接口技術(shù)顯示系統(tǒng)：主要3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接口技術(shù)3.2.3LED靜態(tài)顯示接口設(shè)計(jì)3.2.4硬件譯碼顯示電路

3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理LED顯示器是發(fā)光二極管顯示器，是通過發(fā)光二極管顯示字段的器件。1、LED顯示器的結(jié)構(gòu)及原理1）構(gòu)成：常用的是由7段LED數(shù)碼管構(gòu)成。顯示塊中有8個(gè)發(fā)光二極管7個(gè)發(fā)光二極管組成字符“8”1個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)3.2.1LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理（a）共陰極（b）共陽極圖3-25兩類LED數(shù)碼管2）LED數(shù)碼管分類：共陰極和共陽極共陰極：共陰極LED數(shù)碼管的發(fā)光二極管的陰極共地，

當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極電壓為高電平時(shí)，二極管發(fā)光。共陽極：共陽極LED數(shù)碼管是發(fā)光二極管的陽極共接，

當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極電壓為低電平時(shí)，二極管發(fā)光。（a）共陰極（b）共陽極圖3-25兩類LED3）工作原理：將數(shù)碼管的引腳和單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口相連，控制輸出的數(shù)據(jù)就可以使數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字和字符。輸出的數(shù)據(jù)：例如：顯示字符“2”，則要a、b、d、e、g五個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光共陰極：要求這五個(gè)發(fā)光二極管陽極電壓為高電平“1”則輸出的8位字節(jié)數(shù)據(jù)為01011011B5BH共陽極：要求這五個(gè)發(fā)光二極管陰極電壓為低電平“0”則輸出的8位字節(jié)數(shù)據(jù)為10100100BA4H段選碼dpgfedcba3）工作原理：將數(shù)碼管的引腳和單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口相連，控制輸表3-27段LED段選碼表3-27段LED段選碼2、LED數(shù)碼管的顯示方式在微機(jī)控制系統(tǒng)中，一般利用N塊LED顯示器件構(gòu)成N位LED顯示器。構(gòu)成原理圖如下圖所示。顯示方式：靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示N位LED顯示器原理圖2、LED數(shù)碼管的顯示方式N位LED顯示器原理1）LED靜態(tài)顯示方式下圖表示的是一個(gè)四位靜態(tài)LED顯示電路。靜態(tài)顯示方式的特點(diǎn)：（1）每塊顯示器件都處于選通狀態(tài)（2）只要控制顯示位的段選碼，就可顯示出相應(yīng)的字符（3）每一位都可獨(dú)立顯示，在同一時(shí)刻每一位顯示的字符可以不同靜態(tài)顯示方式的缺點(diǎn)：（1）需要N×8根I/O口線，占用的I/O資源較多（2）顯示位比較多時(shí)，硬件線路比較復(fù)雜，成本增加1）LED靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式的特點(diǎn)：2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式LED動(dòng)態(tài)顯示就是將所有顯示位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而位選線則由其他的I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。下圖表示的是一個(gè)8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路。8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路圖2）LED動(dòng)態(tài)顯示方式8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路圖8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路只需要兩個(gè)8位的I/O口一個(gè)控制位選碼→I/O（1）一個(gè)控制段選碼→I/O（2）由于所有位的段選碼由一個(gè)I/O口控制，因此要使每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式，即每一時(shí)刻選通一個(gè)顯示位。同時(shí)段選控制I/O口輸出要顯示字符對(duì)應(yīng)的段選碼，使該位顯示相應(yīng)的字符。顯示一段時(shí)間后，再選通下一顯示位。如此循環(huán)下去。特點(diǎn)：每一時(shí)刻只能選擇一位。8位動(dòng)態(tài)LED顯示電路只需要兩個(gè)8位的I/O口3.2.2LED動(dòng)態(tài)顯示接