第3章人机对话与数据通信

第三章人机对话与数据通信键盘LCD显示器触摸屏技术串行总线数据通信PTR2000无线数据传输周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室3.1键盘键盘的种类：键盘上闭合键的识别是由专用硬件实现的，称为编码键盘，靠软件实现的称为非编码键盘。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；（2）如有键按下，决定是哪一个键被按下；（3）确定被按键的读数； （4）反弹跳—按键抖动的消除。（5）处理同时按键既同时有一个以上的按键。周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室一、非编码键盘1.独立连接式非编码键盘µP接口+5V10kΩ*4周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室2.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0489512376AB10KΩ*3+5V行码列码0键：1101110

1键：1101101

2键：1101011

3键：1100111

4键：1011110

5键：1011101

A键：0111011

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室线反转法并行接口11010000+5V+5V并行接口11011011+5V+5V周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室P2.7P2.0WRRDALEP08031CEIO/MWRRDALED0~D7PA7PA0PC0PC1PC2PC3+5V

01234567

89101112131415

1617181920212223

24252627282930315.1K×4+5V1K20µFRESET8155PA6PA5PA4PA3PA2PA1非编码键盘接口周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室二、键盘信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三、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

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室静态式编码器接口11101234567101112131234897674148EIA0A1A2A2’A1’A0’A0’A1’A2’键01234567000011110011001101010101a）接口电路b）真值表周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室D0D1D2D3D4D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALEP2.7RDINT18051RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0CLKA0WRRDIRQ74LS373RESETSHIFTCNTL20µF+5V2KSL0SL1SL2827974LS138Y0~Y7VCC+5V1514131211109876543210BIC8708dpBIC8708+5VfgcedbaB0B1B2B3A0A1A2A3CSWR周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室3.2数码显示技术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LED小几个数量级，尺寸小，厚度约为LED的1/3等。LCD的驱动方式:驱动方式由电极引线的选择确定。既LCD选定后，其驱动方式也就随之确定了。静态驱动迭加驱动(时分驱动)一、LCD数码显示LiquidCrystalDisplay周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室七段LCD显示器静态驱动方式

VA1=1LCDABC不显示显示VBVCVA-VC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1/2、1/8、1/12、1/16、1/32、1/64等，偏比有1/2、1/3、1/5、1/7、1/9等。

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室硬件译码的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位段输出周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室ICM7211AM与8031单片机的接口

BPICM7211D0D1D2D3DS1DS2CS1CS2=1

=1=1=1P1.1P1.2P1.3P1.4P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P2.7WR单片机周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室二、字符式LCD显示器

LCM-512-01A点阵字符式液晶显示模块:

自带驱动IC和液晶显示控制IC。该模块上的控制器是HD44780内部有字符发生器和显示数据存储器，可显示96个ASCII字符和92个特殊字符。

控制器LCD显示屏驱动器

ER/WRSDB0DB7VDDVOVSS周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（一）、

模块各管脚的功能为：①Vss：地线输入端。②VDD：+5V电源输入端。③Vo：液晶显示面板亮度调节，通过10~20K的电阻接到+5V和地之间起调节亮度的作用。图3-13所示为Vo的接法。④RS：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。⑤R/W：读/写信号输入线。低电平为写入，高电平为读出。⑥E：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。⑦~(14)D0~D7：

数据总线。可以选择4位总线或8位总线操作，选择4位总线操作时使用D4~D7。

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（二）、HD44780指令集1.清显示命令:

00000001(执行时间1.64ms)2.光标返回命令:0000001*(执行时间1.64ms)

3.输入方式:

000001I/DS(执行时间40µs)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。

4.显示开关控制:00001DCB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：0001S/CR/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:001DLNF**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5×10点阵;F=0为5×7点阵.(高4有效)周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室7.CGRAM地址设置:01A5A4A3A2A1A08.DDRAM地址设置:1A6A5A4A3A2A1A09.读BF及AC值:BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC010.写数据。11.读数据。

P0.0~0.780C31373138+DB7~0R/WRSERDWR周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室三、图形式LCD显示器（一）、MGLS-19264模块的内部电路结构61203A

192×64点

61202

61202

61202VccGNDVo/CSADB0~7/CSBD/IR/W

E64646464周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（二）、引出线的功能1．

VCC：模块+5V电源输入端。2．

GND：地线输入端。3．

VO：显示亮度调节。4．CSA、CSB：芯片选择控制。其值为00时选通HD61202（1），即选择左屏有效；值为01时选通HD61202（2），即选择中屏有效；值为10时选通HD61202（3），对应的选择右屏有效。5．D/I：数据、指令选择。D/I=1时进行数据操作；D/I=0时写指令或读状态。6．R/W：读写选择信号。R/W=1为读选通；R/W=0为写选通。7．E：读写使能信号。在E的下降沿，数据被写入HD61202；在E高电平期间，数据被读出。8．DB0~DB7：数据总线。周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（三）、HD61202显示RAM的地址结构

PAGE0DB0

DB7

PAGE1DB0

DB7

PAGE7DB0

DB7

PAGE6DB0

DB7X=0X=1X=6X=7ROW1

ROW8ROW9

ROW16ROW49

ROW56ROW57

ROW64

Yaddress0123616263周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（四）、HD61202的指令系统1.显示开/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/WD/IB7B6B5B4B3B2B1B00000111111/00011显示起始行(0-63)0010111页号0001显示列地址11BUSY0ON/OFFRESET000001写数据11显示数据读周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（五）、直接访问方式接口电路80C3137310KΩP0.0~P0.7DB0~DB7

RDWRP2.7P2.6-5VD/IR/WVCCV0E/CSA/CSBA0A1周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室3.3触摸屏简介一、触摸屏的类型1.按触摸屏的结构进行分类嵌入式(内置式)结构外挂式2.按触摸屏的检测手段进行分类红外式电阻式电容式表面声波式周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室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.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胶材料,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PDA等手持设备或其它.周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室

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。近来红外触摸技术有较大突破.主要应用在较大尺寸上.

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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.

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室

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。

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室性能类别红外四线电阻电容表面声波五线电阻价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

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室分辨率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周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室

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。

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室3.4串行总线数据通讯一、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4DTRPC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）周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室电平转换芯片介绍

(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：＜-3VRS-232C使用的是负逻辑。

TXDRXDRXDTXDT1INR1OUTT1OUTR2OUTR2INT2OUTR2OUTT2IN11611610610610610696967676868680318031MAX232AMAX232A周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室二、RS-422/485标准总线及其应用RS-449与RS-232C的主要差别是信号的传输方式不同。RS-449接口是利用信号导线之间的电位差，可在1200m的双绞线上进行数字通信，速率可达90kb/s。由于RS-449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。

RS-422是RS-449标准的子集，规定了电气方面的要求。

RS-422A的传输率最大为10Mb/s，在此速率下，电缆允许长度为120m。如果采用较低传输速率，如90kb/s，最大距离可达1200m。RS-485是RS-422A的变形。RS-422A为全双工，可同时发送和接收；RS-485则为半双工，在某一时刻，一个发送另一个接收。

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室RS-232C、RS-422A、RS485性能比较接口性能RS-232CRS-422ARS-485操作方式单端差动方式差动方式最大距离/m15(24kb/s)1200(100kb/s)1200(100kb/s)最大速率200kb/s10Mb/s10Mb/s最大驱动器数目1132最大接收器数目11032接收灵敏度±3V±200mV±200mV驱动器输出阻抗300Ω60kΩ120kΩ接收器负载阻抗3～7kΩ>4kΩ>12kΩ负载阻抗3～7kΩ100Ω60Ω对共用点电压范围/V±25-0.25～+6-7～12周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室三、USB通用串行总线及应用

“UniversalSerialBus”

USB具有如下一些特点：

USB接口统一了各种接口设备的连接头，

即插即用（plug-and-play），并能自动检测与配置系统的资源。

具有“热插拨“（hotattach&detach）的特性。

USB最多可以连接127个接口设备。

USB1.1的接口设备采用两种不同的速度：

12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速）。

USB2.0的传输速度最高可达到480Mbps，也即是480Mbit/s.周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（一）USB基本特性

USB采用四线电缆，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

.VBUSD—GNDD+VBUSD+D—GND周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室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。主机根集线器Hub端口USB设备Hub周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（二）USB的传输

1．传输基础配置通信

应用通信

管理总线上的数据

PC到PC的通信

2．

设备端点

3．

连接设备到主机（设备列举）

4．

传输类型控制传输

中断传输

批量传输等时传输

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（三）主机如何通信

分层驱动

驱动程序的选择

应用程序Win32子系统硬件设备驱动程序总线驱动程序硬件Win32API调用函数I/O请求封包（IRP）I/O请求封包（IRP）硬件特定接口用户模式核心模式

USB的通信中使用的阶层式驱动程序周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（四）USB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SIEFIFO存储器收发器以及电压调整器。可与任何外部微控制器/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。周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室在挂起时可控制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ACPIOnNOW

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。多中断模式实现批量和同步传输。双电源操作3.3±0.3V或扩展的5V电源,范围为3.6~5.5V

。周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室PDIUSBD12的引脚功能（1）DATA0~7：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。周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室（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：GoodLinkLED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-：USBD+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。

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室PDIUSBD12与微控制器的接口

周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室基于CY7C68001的USB接口设计

基于CY7C68001芯片实现USB2.0接口，工作在高速（480Mbps）或全速（12Mbps）模式下。

CY7C68001作为DSP的外设，采用异步存储器接口与其相连接。该芯片支持4个可配置端点，这4个端点共享一个4KBFIFO空间；支持控制节点0，用于处理USB传输的申请；拥有8位或16位外部主控制器接口，该接口可实现包括DSP在内的多数标准微处理器连接，并可设为同步或异步接口（FIFO的读写和通常的外围I/O寄存器的访问相同，并可通过EPXPKTLENH寄存器中的WRODWIDE位设置为8位或16位接口）。周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室CY7C68001与DSP的接口如图所示：周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室

CY7C68001具有两个外部接口：●命令接口：用来访问CY768001寄存器、Endpoint0缓冲器及描述表；●FIFO数据接口：用来访问4个1K字节的FIFO中的数据。

CY7C68001EZ-USBSX2有三个地址引脚，用来选择FIFOs或者指令接口。地址选择符合下列表格，FIFO地址分配设置如表所示：周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室表

地址分配表访问空间类型FIFOADR[2:0]FIF02000FIF04001FIF06010FIF08011命令口100保留101保留110保留111周鹏安徽工程大学电气工程学院电科教研室

CY7C68001除了存储器接口外，还有1个中断信号USBINT#和4个状态信号（READY、FLAGA、FLAGB和FLAGC）。中断信号USBINT#占用DSP的外部中断XINT1#，状态信号READY、FLAGA、FLAGB和FLAGC配置在DSP的USB/UART状态寄存器（USB_STS）中，可由DSP查询。USB调试流程如图所示：周鹏安徽工程大学电气工