第二章人机对话

1、一、键盘接口技术一、键盘接口技术二、二、LCDLCD液晶数码显示接口技术液晶数码显示接口技术 三、三、触摸屏技术触摸屏技术四、状态机在监控设计中的应用四、状态机在监控设计中的应用五、串行总线数据通信五、串行总线数据通信第三章第三章人机对话与数据通信人机对话与数据通信l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，靠软件实现的称为，靠软件实现的称为非编码键盘非编码键盘。l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：l（1）决定是否有键按下；）决定是否有键按下；l（2）如有键按下，决定是哪一个

2、键被按下；）如有键按下，决定是哪一个键被按下；l（3）确定被按键的读数；）确定被按键的读数；（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。一。键盘接口技术一。键盘接口技术消除键抖动消除键抖动1 1、硬件电路消除法（键数较少时）、硬件电路消除法（键数较少时）2 2、软件延时法（键数较多时）：当判定按键、软件延时法（键数较多时）：当判定按键按下时用软件延时按下时用软件延时101020ms20ms，等待键稳定后，等待键稳定后再判一次，以躲过触点抖动期再判一次，以躲过触点抖动期串键保护串键保护两个键同时按下

3、：当只有两个键同时按下：当只有1 1个键按下时才读键盘个键按下时才读键盘输出，或最后仍被按下的键是有效的正确按键。输出，或最后仍被按下的键是有效的正确按键。n n键同时按下：等到只有一个键按下去再处理；键同时按下：等到只有一个键按下去再处理；第一个被按下或最后一个松开的键产生码。第一个被按下或最后一个松开的键产生码。键盘接口技术键盘接口技术单片机单片机+5v+5v消除抖动电路开关开关前沿抖动时间前沿抖动时间10ms开关动作时间开关动作时间100ms“ 1 ”“ 0 ”后沿抖动时后沿抖动时间间10ms键盘接口技术键盘接口技术键连击的处理键连击的处理当按下某键时，对应的功能便会通过键盘分析程序得以

4、执行。如当按下某键时，对应的功能便会通过键盘分析程序得以执行。如果在操作者释放键之前，对应的功能得以多次执行，如同操作者果在操作者释放键之前，对应的功能得以多次执行，如同操作者在连续不断操作该键一样，这种现象就称为连击。在连续不断操作该键一样，这种现象就称为连击。消除键连击消除键连击利用键连击利用键连击读 键延时去抖执 行等键释放读 键延时去抖执 行 延 时（1）. 独立连接式非编码键盘独立连接式非编码键盘+5V10k*4 每个按键单独占有一根每个按键单独占有一根I/O接口引线。接口引线。 输入每根输入每根I/O接口引线的信号对应某个数据。接口引线的信号对应某个数据。读取键盘信息读取键盘信息：

5、key=P1；读取端口信息读取端口信息key=key & 0 xF0;屏蔽无关信息，屏蔽无关信息， 保留键盘信息保留键盘信息P接口P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7键盘处理子程序序任务键盘处理子程序序任务1)1)键输入键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按检查键盘是否有键被按下，消除按键抖动。确定被按键的键号，获取键号。键抖动。确定被按键的键号，获取键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。硬件电路消除抖动或软件消除抖动。2)2)键译码键译码 键号为键盘位置码，根据键号查表键号为键盘位置码，根据键号查表得出被按键的键值。键值：数字键得出被按键的键值。键值：数

6、字键0 09 9、字符键字符键0AH0AH0FH0FH、功能键、功能键10H10H 。3 3) )键处理键处理 根据键值转移到不同程序段。根据键值转移到不同程序段。若键若键 值属于数字、字符键，则调用显示数字值属于数字、字符键，则调用显示数字和字符的子程序。若键值属于功能键，和字符的子程序。若键值属于功能键，则进行多分支转移，执行各个功能程序则进行多分支转移，执行各个功能程序段。段。延时等待延时等待10ms 仍有按键信号？仍有按键信号？Y 有按键信号？有按键信号？NYN键盘处理键盘处理 按键释放？按键释放？NY行线x2x1x0y0y1y2y3列线0489512376AB10K*3+5V行 码

7、列 码0键：1 1 0 0 1 1 11键：1 1 0 1 0 1 12键：1 1 0 1 1 0 13键：1 1 0 1 1 1 04键：1 0 1 0 1 1 1 5键：1 0 1 1 0 1 1A键：0 1 1 1 1 0 1 求解键值的方法求解键值的方法行扫描法行扫描法线反转法线反转法2.矩阵式非编码键盘矩阵式非编码键盘1）判是否有键按下。其实现方法是使）判是否有键按下。其实现方法是使X2、X1、X0均均为为0，然后读取列值，然后读取列值Y 3、Y2、 Y1和和 Y0。如果没有键。如果没有键按下，读入值为按下，读入值为FH，如果有键按下，则不为，如果有键按下，则不为FH。2）若有键按下

8、，则延时）若有键按下，则延时10ms，再判断是否确实有键按，再判断是否确实有键按下。下。3）若确实有键按下，则求出按下键的键值。其实现方）若确实有键按下，则求出按下键的键值。其实现方法是对键盘逐行扫描。即先令法是对键盘逐行扫描。即先令X0为为0，然后读入列值，然后读入列值，若列值等于若列值等于FH，说明该行无键按下，再令，说明该行无键按下，再令X1为为0，以，以此类推。求键值时要设置行寄存器和列寄存器。此类推。求键值时要设置行寄存器和列寄存器。键盘接口技术键盘接口技术并并 行行 接接 口口11 010000+5V+5V并并 行行 接接 口口000010 11+5V+5V键盘接口技术键盘接口技术

9、1）先从）先从P1的低四位输出的低四位输出0电平，从电平，从P1的高四位读取的高四位读取键盘的状态，若图中某键（键盘的状态，若图中某键（E键）被按下，此时从键）被按下，此时从P1的的高四位输入的代码为高四位输入的代码为1101，显然其中的，显然其中的0对应着被按对应着被按键所代表的列。键所代表的列。2）进行线路反转，即从）进行线路反转，即从P1的高四位输出的高四位输出0电平，从电平，从P1低四位读取键盘的状态，此时从低四位读取键盘的状态，此时从P1低四位输入的结果低四位输入的结果应为应为0111，显然，其中，显然，其中0对应着被按键的行位置。再对应着被按键的行位置。再将两次读入的数据合成一个代

10、码将两次读入的数据合成一个代码11011011，此代码完全，此代码完全确定被按键的位置。通常把这种代码称为特征码。确定被按键的位置。通常把这种代码称为特征码。键值分析键值分析 单片机从键盘接口获得键值后究竟执行什么操作，完单片机从键盘接口获得键值后究竟执行什么操作，完全取决于键盘解释程序。全取决于键盘解释程序。进行键值分析常用的方法进行键值分析常用的方法1）查表法：查表法：根据得到的键值代码，到固化在根据得到的键值代码，到固化在ROM里的里的表格中查找对应该代码的动作例行程序首地址。这种方表格中查找对应该代码的动作例行程序首地址。这种方法适用于一个键就产生一个动作的单个命令键。法适用于一个键就

11、产生一个动作的单个命令键。2）状态分析法状态分析法:根据键码和当前所处的状态找出下一个根据键码和当前所处的状态找出下一个应进入的状态及动作例行程序。这种方法适用于多个键应进入的状态及动作例行程序。这种方法适用于多个键互相配合产生一个动作的多义键。互相配合产生一个动作的多义键。键盘接口技术键盘接口技术switch(key_code) case 0 xE7: key=0; break; case 0 x7D: key=1; break; . Return(key); for(ii=0;ii16;ii+) if(key_code=key_indexii) return(ii); return(0 x

12、ff);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、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。处理同时按键等功能。 1.静态编码器静态编码器普通编码器如普通编码器如74148（8-3编码器）编码器）缺点：一个按键需要一条引线，当按键增多时，缺点：一个按键需要一条引线，当按键增多时，引线将非常复杂。引线将非常复杂。 2.可编程键盘可编程键盘/显示接口显示接口 如如8279 扫描式编码键盘，按键排成矩阵形式，减少扫描式编码键盘，按键排成矩阵形式，减少了按键连线。了按键连线。 l静态

13、式编码器接口静态式编码器接口11101234567101112131234897674148EIA0A1A2A2A1A0A A0 0A A1 1A A2 2键键0 01 12 23 34 45 56 67 70 00 00 00 01 11 1 1 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 01 1a）接口电路b）真值表可编程键盘可编程键盘/显示接口显示接口 8279常用的显示器有常用的显示器有LEDLEDLCDLCDCRTCRT1.LCD结构与原理结构与原理l液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件。液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件。

14、其优点为：工作电流比其优点为：工作电流比LED小几个数量级，小几个数量级，尺寸小，厚度约为尺寸小，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的选择驱动方式由电极引线的选择确定。即确定。即LCD选定后，其驱动方式也就随之选定后，其驱动方式也就随之确定了。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)显示接口技术显示接口技术显示接口技术显示接口技术lLCD七段显示器除了七段显示器除了ag这七个笔画以这七个笔画以外，还有一个公共极外，还有一个公共极COM。它可用静。它可用静态方式驱动，也可用动态方式驱动。态方式驱动，也可用动态方式驱动。abcdef

15、gLCD笔划笔划COM笔划笔划电极电极公共公共电极电极不显示不显示笔划笔划电极电极公共公共电极电极显示显示不亮不亮亮亮一般控制方波的频率为一般控制方波的频率为25100Hz。2LCD的驱动方式的驱动方式v驱动方式由电极引线的选择确定。既驱动方式由电极引线的选择确定。既LCD选定选定后，其驱动方式也就随之确定了。后，其驱动方式也就随之确定了。l静态驱动方式静态驱动方式:将要显示的数据通过译码器译为将要显示的数据通过译码器译为显示码，再变为低频的交变信号，送到显示码，再变为低频的交变信号，送到LCD显显示器。示器。l时分割驱动电压平均化时分割驱动电压平均化：当显示字段增多时，当显示字段增多时，为减

16、少引出线和驱动回路数，需要采用时分割为减少引出线和驱动回路数，需要采用时分割驱动法。时分割驱动方式通常采用电压平均化驱动法。时分割驱动方式通常采用电压平均化法，其占空比有法，其占空比有1/2，1/8，1/11，1/16，1/32，1/64等，偏比有等，偏比有1/2，1/3，1/4，1/5，1/7，1/9等。等。显示接口技术显示接口技术（a）驱动回路；（b）真值表；（c）驱动波形静态驱动回路及波形A为显示控制信号；B为显示频率信号显示接口技术显示接口技术c时分割驱动时分割驱动采用硬件译码的采用硬件译码的LCDLCD接口接口显示接口技术显示接口技术点阵式点阵式LCDLCD显示显示有专用指令集，受有

17、专用指令集，受CPU控制，产生驱动控制，产生驱动LCD的时序脉冲，控的时序脉冲，控制制LCD工作状态，管理工作状态，管理LCD显示存储区。原理示意图如下：显示存储区。原理示意图如下：显示接口技术显示接口技术常用字符型液晶常用字符型液晶16021602点阵型LCD128*64与单片机接口同LCD1602点阵型点阵型LCDLCD显示字符方法：显示字符方法：1.1.自带字库（自带字库（ASCIIASCII码、汉字库）码、汉字库）2.2.描点方法显示字符（描点方法显示字符（ASCIIASCII码、汉字库）码、汉字库）描点方法显示字符（描点方法显示字符（ASCIIASCII码、汉字库）的码、汉字库）的方

18、法：方法：采用字符点阵产生软件，比如采用字符点阵产生软件，比如汉字模汉字模软件软件三三 触摸屏简介触摸屏简介 一、触摸屏的类型一、触摸屏的类型1.1.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2.2.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触摸触摸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复合薄膜的外层采用塑

19、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. .CS7146 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，影响了整个发光二极管寿命比较短，影响了整个触摸屏的寿命

20、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。近来红外触摸技术有较大小的外来物体也会导致误差，影响性能。近来红外触摸技术有较大突破突破.主要应用在较大尺寸上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电容式触摸

21、屏是众多触摸屏中最可靠、最精确的一种靠、最精确的一种,但价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种。缺点是但价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种。缺点是反光严重反光严重,最大缺点是漂移最大缺点是漂移.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。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

22、；没有漂移，只透光率高，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。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。灰尘、油污等对其表面影响较大。 电子时钟-有限状态自动机编程应用实例有限状态机有限状态机（Finite State Machine）又称有限状态自有限状态自动机动机或简称状态机状态机，是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型 状态机是软件编程中的一个重要概念。比这个概念更重要的是对它的灵活应用。在一个思路清晰而且高效的程序中，必然有状态机的身影浮现。 比如说一个按键命令解析程序，就可以被看做状态机：本来在A状态下，触发一个按键后切换到了B状态；再触发另一个键后切换到C状态，或者返回到A状态。 状态机的要素状态机的要素 状态机可归纳为状态机可归纳为4 4个要素个要素： 现态现态：是指当前所处的状态。：是指当前所处的状态。 条件条件：又称为：又称为“事件事件”。当一个条件被满足，将会触发一