人机对话与数据通信

1、第三章第三章 人机对话与数据通信人机对话与数据通信键盘键盘LCD显示器显示器触摸屏技术触摸屏技术串行总线数据通信串行总线数据通信PTR2000无线数据传输无线数据传输3.1 键盘键盘 键盘的种类：键盘上闭合键的识别是由专用键盘的种类：键盘上闭合键的识别是由专用 硬件实现的，称为硬件实现的，称为编码键盘编码键盘，靠软件实现的称，靠软件实现的称为为非编码键盘非编码键盘。 键盘的接口必须解决下列的一些问题：键盘的接口必须解决下列的一些问题： （1）决定是否有键按下；）决定是否有键按下； （2）如有键按下，决定是哪一个键被按下；）如有键按下，决定是哪一个键被按下； （3）确定被按键的读数；）确定被按键

2、的读数；（4 4）反弹跳）反弹跳按键抖动的消除。按键抖动的消除。 （5 5）处理同时按键既同时有一个以上的按键。）处理同时按键既同时有一个以上的按键。3.1.1 非编码键盘非编码键盘1. 独立连接式非编码键盘独立连接式非编码键盘P接口+V10k*42.矩阵式非编码键盘矩阵式非编码键盘识别按键的方法行扫描法线反转法行线x2x1x0y0y1y2y3列线0489512376AB10K*3+5V行 码 列 码0键：1 1 0 1 1 1 0 1键：1 1 0 1 1 0 1 2键：1 1 0 1 0 1 1 3键：1 1 0 0 1 1 1 4键：1 0 1 1 1 1 0 5键：1 0 1 1 1

3、0 1 A键：0 1 1 1 0 1 1 线反转法线反转法并并 行行 接接 口口11010000+5V+5V并并 行行 接接 口口11011011+5V+5VP2.7P2.0WRRDALEP08031CEIO/MWRRDALED0D7PA7PA0PC0PC1PC2PC3+5V 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 315.1K4+5V1K20FRESET8155PA6PA5PA4PA3PA2PA1非编码键盘接口非编码键盘接口3.1.2 键盘信号的获取方法有三种：键盘信

4、号的获取方法有三种： .程序扫描法中断扫描法定时中断法键盘监控程序设计方法有 . 直接分析法 状态矩阵法3.1.3 编码键盘编码键盘 . 编码键盘的基本任务是识别按键，提供按键读数，一个高质量的编码键盘还应具有反弹跳、处理同时按键等功能. . 静态编码器普通编码器如74148可编程键盘/显示接口 如8279 静态式编码器接口静态式编码器接口11101234567101112131234897674148EIA0A1A2A2A1A0A0A1A2键键01234567000011 110011001101010101a）接口电路b）真值表D0D1D2D3D4 D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0

5、.3P0.4 P0.5P0.6P0.7ALEP2.7RDINT18051RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0CLKA0WRRDIRQ74LS373RESETSHIFTCNTL20F+5V2KSL0SL1SL2827974LS138Y0Y7VCC+5V1514131211109876543210BIC8708dpBIC8708+5Vfgc edba B0B1B2B3A0A1A2A3CSWR3.2 数码显示技术数码显示技术 液晶显示是一种功耗极低的被动式显示液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件。其优点为：工作电流比器件。其优点为：工作电流比LED小几小几个数量级，尺寸小，厚度约为个数

6、量级，尺寸小，厚度约为LED的的1/3等。等。vLCD的驱动方式的驱动方式:驱动方式由电极引线驱动方式由电极引线的选择确定。既的选择确定。既LCD选定后，其驱动方选定后，其驱动方式也就随之确定了。式也就随之确定了。静态驱动静态驱动迭加驱动迭加驱动(时分驱动时分驱动)3.2.1 LCD数码显示数码显示3.2.13.2.1、七段、七段LCD显示器显示器 静态驱动方式静态驱动方式 VA 1=1LCDABC不显示显 示VB VC VA-VC 迭加驱动方式迭加驱动方式: 迭加驱动方式通常采用电压平均法。其占空比有迭加驱动方式通常采用电压平均法。其占空比有1/2、1/8、1/12、1/16、1/32、1/

7、64等，偏比有等，偏比有1/2、1/3、1/5、1/7、1/9等。等。 硬件译码的LCD驱动接口-ICM7211 七位宽驱动器七位宽锁存器可编程4/7译码器七位宽驱动器七位宽锁存器可编程4/7译码器七位宽驱动器七位宽锁存器可编程4/7译码器七位宽驱动器七位宽锁存器可编程4/7译码器4位锁存使能2位锁存使能2/4译码器1oneshot振荡器128使能检测器背光板驱动器BP输入/输出输入数据DS1DS2振荡器输入CS1CS2第4位段输出第3位段输出第2位段输出第1位段输出ICM7211AM与与8031单片机的接口单片机的接口 BP ICM7211D0 D1 D2 D3 DS1 DS2 CS1 CS

8、2=1 =1=1=1P1.1P1.2P1.3P1.4P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P2.7WR单单片片机机3.2.23.2.2、字符式、字符式LCD显示器显示器 LCM-512-01A点阵字符式液晶显示模块点阵字符式液晶显示模块: : 自带驱动自带驱动IC和液晶显示控制和液晶显示控制IC。该模块上的控制。该模块上的控制器是器是H HD44780内部有字符发生器和显示数据存储器，内部有字符发生器和显示数据存储器，可显示可显示96个个ASCII字符和字符和92个特殊字符。个特殊字符。 控控制制器器LCD 显显 示示 屏屏驱驱 动动 器器 ER/WRSDB0DB7VDDVOVSS二

9、. 模块各管脚的功能为： Vss： 地线输入端。地线输入端。 VDD： +5V电源输入端。电源输入端。 Vo： 液晶显示面板亮度调节，通过液晶显示面板亮度调节，通过1020K的电的电阻接到阻接到+5V和地之间起调节亮度的作用。图和地之间起调节亮度的作用。图3-13所所示为示为Vo的接法。的接法。 RS： 寄存器选择信号输入线。当其为低电平时，寄存器选择信号输入线。当其为低电平时，选通指令寄存器；为高电平时选通数据寄存器。选通指令寄存器；为高电平时选通数据寄存器。 R/W： 读读/写信号输入线。低电平为写入，高电写信号输入线。低电平为写入，高电平为读出。平为读出。 E： 使能信号输入线。读状态下

10、，高电平有效；使能信号输入线。读状态下，高电平有效；写状态下，下降沿有效。写状态下，下降沿有效。 (14) D0D7： 数据总线。可以选择数据总线。可以选择4位总线或位总线或8位总线操作，选择位总线操作，选择4位总线操作时使用位总线操作时使用D4D7。 三、HD44780指令集1.清显示命令: 0 0 0 0 0 0 0 1(执行时间1.64ms) 2.光标返回命令: 0 0 0 0 0 0 1 *(执行时间1.64ms) 3:输入方式: 0 0 0 0 0 1 I/D S(执行时间40s) 设置光标、显示画面移动的方向。I/D=1，AC自动加1，光标右移一个字符位。S=0无效，S=1有效。

11、4.显示开关控制: 0 0 0 0 1 D C B 。 其中:D=1时开显示;D=0时关显示 C=1时光标显示;C=0时光标消失B=1为闪烁启用;B=0时闪烁关闭5.光标、显示画面移动： 0 0 0 1 S/C R/L * * 其中：S/C=1为显示画面位移；S/C=0为光标位移 R/L=1为右移；R/L=0为左移 6.功能设置: 0 0 1 DL N F * * 。 其中:DL=1表示数据总线有效位长为8位;DL=0表总线为4位.N=1表示字符行为两行;N=0表示字符行为一行. F=1表示字体为510点阵;F=0为57点阵. (高4有效)7.CGRAM地址设置: 0 1 A5 A4 A3 A

12、2 A1 A0 。 8.DDRAM地址设置: 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 。 9.读BF及AC值: BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC010.写数据 。 。 11.读数据。 。 P0.00.780C31373138+DB70R/WRSERDWR3.2.3 图形式图形式LCD显示器显示器 一、MGLS-19264模块的内部电路结构61203A 19264点 61202 61202 61202VccGND Vo/CSA DB07 /CSB D/I R/W E 6464 64 64 二、引出线的功能二、引出线的功能 1 VCC：模块：模块+5V电源输入端。电

13、源输入端。 2 GND：地线输入端。：地线输入端。 3 VO： 显示亮度调节。显示亮度调节。 4CSA、CSB：芯片选择控制。其值为：芯片选择控制。其值为00时选通时选通HD61202（1），即选择左屏有效；值为），即选择左屏有效；值为01时选通时选通HD61202（2），即选择中屏有效；值为），即选择中屏有效；值为10时选通时选通HD61202（3），对应的选择右屏有效。），对应的选择右屏有效。 5D/I：数据、指令选择。：数据、指令选择。D/I=1时进行数据操作；时进行数据操作；D/I=0时写指令或读状态。时写指令或读状态。 6R/W：读写选择信号。：读写选择信号。R/W=1为读选通；为读

14、选通；R/W=0为写选通。为写选通。 7E：读写使能信号。在：读写使能信号。在E的下降沿，数据被写入的下降沿，数据被写入HD61202；在；在E高电平期间，数据被读出。高电平期间，数据被读出。 8DB0DB7：数据总线：数据总线。三、三、HD61202显示显示RAM的地址结构的地址结构 PAGE0DB0 DB7 PAGE1DB0 DB7 PAGE7DB0 DB7 PAGE6DB0 DB7X=0X=1X=6X=7ROW1 ROW8ROW9 ROW16ROW49 ROW56ROW57 ROW64 Y address0 1 2 3 61 62 63四四.HD61202的指令系统的指令系统 1.显示开

15、/关指令DB0=1时显示RAM内容 2.显示起始行设置 3.页设置指令 4.列地址设置指令 5.读状态指令BUSY=1表忙; ON/OFF=1显示关闭; RESET=1复位状态 . 6.写数据指令 7.读数据指令 R/W D/I B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0 0 0 1 1 显示起始行(0-63) 0 0 1 0 1 1 1 页号 0 0 0 1 显示列地址 1 1 BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 0 0 1 写数据 1 1 显示数据读五、直接访问方式接口电路五、直接访问方式接口电路80C31373 10KP0.

16、0P0.7 DB0DB7 RD WR P2.7 P2.6-5VD/IR/WVCCV0E/CSA/CSBA0A13.3 触摸屏简介 一、触摸屏的类型一、触摸屏的类型 1.按触摸屏的结构进行分类按触摸屏的结构进行分类 嵌入式嵌入式(内置式内置式)结构结构 外挂式外挂式 2.按触摸屏的检测手段进行分类按触摸屏的检测手段进行分类 红外式红外式 电阻式电阻式 电容式电容式 表面声波式表面声波式电阻触摸屏电阻触摸屏电阻触摸屏的主要部分是一块多层的复合电阻薄膜电阻触摸屏的主要部分是一块多层的复合电阻薄膜.它最大的特点是不怕油污，灰尘，水。电阻触摸屏它最大的特点是不怕油污，灰尘，水。电阻触摸屏共同的缺点是因为

17、复合薄膜的外层采用塑胶材料共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料, ,不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个 触摸屏而导致报废。常用在触摸屏而导致报废。常用在PDAPDA等手持设备或其它等手持设备或其它. . 红外触摸屏以光束阻断技术为基本原理，不需要在原来的显示器表面覆盖任何材料.其主要优点是价格低廉、安装方便、可以用在各档次的计算机上。缺点:发光二极管寿命比较短，影响了整个触摸屏的寿命;红外线触摸屏由于依靠感应红外线运作，外界光线变化会影响其准确性,且红外线触摸屏不防水不防污物，甚至非常细小的外来物体也会导致误差，影响性能。近来红外触摸技术

18、有较大突破.主要应用在较大尺寸上. 电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，是利用人体的电流感应进行工作的. 电容式触摸屏是众多触摸屏中最可靠、最精确的一种,但价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种。缺点是反光严重,最大缺点是漂移. 表面声波触摸屏是众多触摸屏中较可靠、较精确的一种且其价格比适中，是现时触摸屏市场很畅销的产品。它具有低辐射、不耀眼、不怕震、抗干扰强等特点；抗刮伤性良好，不受温度、湿度等环境因素影响，寿命长透光率高，能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应。 灰尘、油污等对其表面影响较大。 性能类别红外四线电阻电容表面声波五线电阻价

19、格低低高高较高清晰度 字符图象模糊字符图象模糊很好较好透光率100%90%90%98%95%色彩失真 有有 分辨率1000*7204096*40964096*40964096*40964096*4096防刮擦 主要缺陷一般，怕硬物敲击非常好且不怕硬物一般，怕锐器野蛮使用外框易碎差一般不怕好但锐器反应速度50-300ms10-20ms15-24ms10ms10ms材料塑料框架或透光外壳多层玻璃或塑料复合膜四层复合膜纯玻璃多层玻璃或塑料复合膜多点触摸左上角中心点中心点智能判断中心点 ADS7843是一个内置12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片。 3.4 3.4 串行总线数据通讯串行总线

20、数据通讯 3.4.1、RS-232C总线标准及应用引脚号信号名称方 向信 号 功 能1DCDPC机仪器PC机收到远程信号（载波检测）2RXDPC机仪器PC机接收数据3TXDPC机仪器PC机发送数据4DTR PC机仪器PC机准备就绪5GND- 信号地6DSRPC机仪器仪器准备就绪7RTSPC机仪器PC机请求发送数据8CTSPC机仪器仪器已切换到接收状态（清除发送）9RIPC机仪器通知PC机，线路正常（振铃指示）电平转换芯片介绍电平转换芯片介绍 (1)驱动器的输出电平 逻辑0：+5V+15V； 逻辑1：-5V -15V (2)接收器的输入检测电平 逻辑0：+3V ； 逻辑1：-3V RS-232C

21、使用的是负逻辑。 TXDRXDRXDTXDT1INR1OUTT1OUTR2OUTR2INT2OUTR2OUTT2IN11611610610610610696967676868680318031MAX232AMAX232A3.4.23.4.2、RS-422/485RS-422/485标准总线及其应标准总线及其应用用 RS-449RS-449与与RS-232CRS-232C的主要差别是信号的传输方式不同。的主要差别是信号的传输方式不同。RS-449RS-449接口是利用信号导线之间的电位差，可在接口是利用信号导线之间的电位差，可在1200m1200m的双绞线上进行数字通信，速率可达的双绞线上进行数

22、字通信，速率可达90kb/s90kb/s。由于由于RS-449RS-449系统用平衡信号差电路传输高速信号，所系统用平衡信号差电路传输高速信号，所以噪声低，又可以多点或者使用公用线通信。以噪声低，又可以多点或者使用公用线通信。 RS-422RS-422是是RS-449RS-449标准的子集，规定了电气方面的要求。标准的子集，规定了电气方面的要求。 RS-422ARS-422A的传输率最大为的传输率最大为10Mb/s10Mb/s，在此速率下，电缆，在此速率下，电缆允许长度为允许长度为120m120m。如果采用较低传输速率，如。如果采用较低传输速率，如90kb/s90kb/s，最大距离可达最大距离

23、可达12001200m m。 RS-485RS-485是是RS-422ARS-422A的变形。的变形。RS-422ARS-422A为全双工，可同为全双工，可同时发送和接收；时发送和接收；RS-485RS-485则为半双工，在某一时刻，一则为半双工，在某一时刻，一个发送另一个接收。个发送另一个接收。 RS-232C、RS-422A、RS485性能比较 接接 口口性性 能能RS- -232CRS- -422ARS- -485操作方式操作方式单端单端差动方式差动方式差动方式差动方式最大距离最大距离/ /m15(24kb/s)1200(100kb/s)1200(100kb/s)最大速率最大速率200k

24、b/s10Mb/s10Mb/s最大驱动器数目最大驱动器数目1132最大接收器数目最大接收器数目11032接收灵敏度接收灵敏度3V200mV200mV驱动器输出阻抗驱动器输出阻抗30060k120k接收器负载阻抗接收器负载阻抗37 7k4k12k负载阻抗负载阻抗37 7k10060 对共用点电压范围对共用点电压范围/ / V2525-0.25+6+6-712123.4.33.4.3、USBUSB通用串行总线及应用通用串行总线及应用“Universal Serial Bus” Universal Serial Bus” vUSB具有如下一些特点：具有如下一些特点： USB接口统一了各种接口设备的连

25、接头，接口统一了各种接口设备的连接头， 即插即用即插即用（plug-and-play），并能自动检测与配），并能自动检测与配置系统的资源。置系统的资源。 具有具有“热插拨热插拨“（hot attach &detach）的特性。）的特性。 USB最多可以连接最多可以连接127个接口设备。个接口设备。 USB1.1的接口设备采用两种不同的速度：的接口设备采用两种不同的速度： 12Mbps（全速）和（全速）和1.5Mbps（慢速）。（慢速）。 USB 2.0的传输速度最高可达到的传输速度最高可达到480Mbps，也即是，也即是480Mbit/s. .（一）USB基本特性 USB采用四线电缆，

26、其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游设备提供电源 .VBUSDGNDD+VBUSD+DGND USB系统的基本构架可以分为三个主要的部分：USB主机控制器/根集线器； USB集线器； USB设备。主机主机根集线器根集线器Hub端口端口USB设备设备Hub（二）（二）USBUSB的传输内幕的传输内幕 1传输基础传输基础v配置通信配置通信 v应用通信应用通信 v管理总线上的数据管理总线上的数据 vPC到到PC的通信的通信 2 设备端点设备端点 3 连接设备到主机（设备列举）连接设备到主机（设备列举） 4 传输类型传输类型控制传输控制传输 中断传输中断传输 批量传输批量传输等时传输等时传输

27、 （三）主机如何通信 分层驱动分层驱动 驱动程序的选择驱动程序的选择 应应 用用 程程 序序Win32子系统子系统硬件设备驱动程序硬件设备驱动程序总线驱动程序总线驱动程序硬硬 件件Win32 API调用函数调用函数I/O请求封包（请求封包（IRP）I/O请求封包（请求封包（IRP）硬件特定接口硬件特定接口用户用户模式模式核心核心模式模式 USB的通信中使用的阶层式驱动程序的通信中使用的阶层式驱动程序（四）（四）USBUSB接口器件及应用接口器件及应用 USB专用接口芯片PDIUSBD12的主要特点：高性能USB 接口器件集成了SIE FIFO 存储器收发器以及电压调整器 。可与任何外部微控制器

28、/微处理实现高速并行接口，2M 字节/秒 。完全自治的直接内存存取DMA 操作 。集成320 字节多结构FIFO 存储器 。主端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输 。在批量模式和同步模式下均可实现1M 字节/秒的数据传输速率 。具有良好EMI 特性的总线供电能力 。 在挂起时可控制LazyClock 输出 。可通过软件控制与USB 的连接 。采用GoodLink 技术的连接指示器,在通讯时使LED 闪烁 。可编程的时钟频率输出 。符合ACPI OnNOW 和USB 电源管理的要求 。内部上电复位和低电压复位电路 。高于8kV 的在片静电防护电路减少了额外元件的费用 。多中断模

29、式实现批量和同步传输 。双电源操作3.30.3V 或扩展的5V 电源,范围为3.65.5V 。PDIUSBD12的引脚 功能（1）DATA07：双向数据位。（2）ALE：地址锁存使能。下降沿 关闭地址信息锁存。（3）CS-N：片选。低电平有效。（4）SUSPEND：器件处于挂起状态。（5）CLKOUT：可编程时钟输出。（6）INT-N：中断。低电平有效。（7）RD-N：读选通。低电平有效。（8）WR-N：写选通。低电平有效。（9）DMREQ：DMA请求。（10）DMACK：DMA应答。低电平有效。（11）EOT-N：DMA传输结束。低电平有效。EOT-ND仅当DMACK-N和RD-N或WR-N

30、一起激活时才有效。（12）RESET-N：复位。低电平有效且不同步。片内上电复位电路，该管脚可固定接VCC。（13）GL-N：GoodLink LED指示器。低有效。（14）XTAL1，XTAL2：晶振连接端。如果采用外部时钟信号取代晶振，可连接XTAL1，XTAL2应当悬空。（15）D+，D-：USB D+和D-数据线。（16）VOUT3.3：3.3V调整输出。要使器件工作在3.3V，对VCC和VOUT3.3脚都提供3.3V。（17）A0：地址位。A0=0，选择命令指令；A0=1，选择数据。该位在多路地址/数据总线配置时可忽略，应将其接高电平。 C968pFR818R+/-1%D12XTAL

31、2R101MD12DPR410KC80.1uF/D12INTC320pF/GOODLNK+ C64.7uF16V 33MHzX2R718R+/-1%+C11.0uF16VD12XTAL1R14470RUSBDPD4D7D12DM/D12RDD2USBDMVCCC120.1uFD0J4UP_CONN12345VBUSD-D+GNDSHIELDU3P89CRD2HBA1312373839181920717164036353433323130P3.3P3.2P0.2P0.1P0.0X2X1VSSP1.6P3.7P3.6VCCP0.3P0.4P0.5P0.6P0.7_EAALE+ C111.0uF16V+3V3U1PDIUSBD1212345678910111213141516171819202122232425262728DATA0DATA1DATA2DATA3GNDDATA4D