超棒的单片机c4课件

第四章人机接口的设计

智能装置通过人机接口与系统操作者进行信息交换和传输。人机接口由输入、输出设备和相应的连接与控制硬、软件组成，在实现最基本的信息交换功能的同时，人机接口在很大程度上也决定了测控仪器的可操作性和外观性能，其相关的程序通常是测控仪器监控程序的主体。人机接口的设计OUTLINE一、开关及接口二、按键、键盘及接口三、LED显示器及接口四、液晶显示器(LCD)及其接口

一、开关及接口1.开关的基本形式通过简单的电路可将这两种状态转换为逻辑电平的“0”与“1”，从而在接口电路的控制下被CPU所检测。图1是一个简单的开关接口电路，开关的状态直接与I/O端口连接。图2的一些开关的状态则通过三态缓冲器再与微机的总线相连接。

一、开关及接口2.互锁式开关

互锁式开关是多个开关的组合，任何时刻仅仅只有一个开关闭合或全部断开，按动某一开关闭合时，则互锁作用将使原处于闭合的开关断开。互锁式开关的外部结构通常为琴键式或波段旋钮式的结构，前者可自由地从一个位置切换到另一个位置;而后者则只能按旋转方向顺序选择，且有暂态选择输出，在软件处理上应加以注意。互锁式开关多用于不同功能的选择。图3所示的是互锁式开关的一个应用实例。

一、开关及接口3.数字拨码盘数字拨码盘是一种数据输入器件，其外型如图4(a)所示，在圆形轮盘上标有0～9十个数字;按动一次“+”按钮，轮盘转动，数字加1，按动一次“-”按钮则数字减1;数字拨码盘的内部是一个8、4、2、1码的四位组合开关，其电路可等效为图4(b)所示的四位开关组合，但开关的闭合状态则以BCD码对应于轮盘所显示的数字。BCD拨码盘在图4(b)中，若以1表示开关闭合，0表示断开，则拨出数字5所对应的开关S3、S2、S1、S0输出为0101.二、按键、键盘及接口⑴.按键的去抖动

按键从最初按下到稳定接触要经过数毫秒的抖动过程，按键松开时也存在同样的问题，如图5所示。对于高速运行的微机系统，这数毫秒的抖动将引起多次读数的误动作，因此，按键必须进行去抖动处理，去抖动通常有硬件（互锁）和软件（延时）两种方案。现在基本都用软件方法。1、按键及其接口二、按键、键盘及接口⑵.按键的单次键入:操作者按下键、观察到系统响应、再松开按键的一次按键操作过程的时间量为秒级，会造成按键单次键入而CPU却多次响应的问题。通常仍采用软件的方法来解决按键单次键入的问题，即当CPU测得按键按下的信号时，不立即转入处理程序，而是反复检测按键的状态，直到按键被松开才认为一次按键操作有效。图7和图8分别为软件方式去抖动示意图和按键单次键入的程序流程图。1、按键及其接口二、按键、键盘及接口⑶.串键处理当多个按键并列使用时，因操作因素可能将双键或多键同时按下，此时程序应考虑对串键的处理。方法:采用双键锁定的原则，即串键时不判断键值，只到按着仅剩的一个键时，才判断键值。⑷.按键接口的工作形式

对按键的处理应具有实时性，CPU处理按键的方式可采用中断或定时查询的方式。1、按键及其接口三、LED显示器及接口

下图为最常见的七段数码显示器的示意图，显示器主体由七个条形LED（发光二极管）组成，分别被称做a、b、c、d、e、f、g七段，点亮不同的段，可组成数字0～9和一些英文字母及特殊的符号。一般在右下角还有一圆形LED用于显示小数点，称做dp段（共8段）。在实际应用中，显示器的每一段都应接一限流电阻，以保护各段对应的LED，限流电阻阻值R可按如下公式计算:Vcc为接入显示器的驱动电压；Vd、Id分别是段LED的压降和工作电流。R取值以适中最好，过大则显示器亮度不足;过小则Id过大，LED进入发光的饱和区，亮度提高不大却降低了器件的使用寿命。一般每段10mA左右。

1.LED数码显示器三、LED显示器及接口

●分类：一般，高亮，超高亮；（现用得较多的是高亮。）

●在选用LED数码显示器时，有共阴、共阳的极性选择；（如下图）

●还有器件几何尺寸的选择，如0.5”、0.3”、1”等；不同尺寸器件的引脚排列区别很大；如下图

●超大尺寸显示器内的一段是由多个LED共同组成的，要求的驱动电压较高。

1.LED显示器公共阳极hgfedcbaabcdgefh公共阴极hgfedcbaabcdgefhhgf……ahgf……a高电平点亮低电平点亮接高电平接地三、LED显示器及接口

①.数码显示器的段译码为了在七段显示器上显示数字或字符，需要将数字或符号转换为对应的显示器的LED段码，这一过程称段译码。段译码有硬件译码和软件译码两种方法。

●硬件译码:例如CD4511：输入BCD码，输出段码；

●软件译码:查表：数字\符号——段码字；（PC机字库）2、LED数码显示器与CPU的接口字形0123456789黑共阳0C00F90A40B09992820F880900FF共阴3F065B4F666D7D077F6F00软件译码三、LED显示器及接口●

动态驱动：当显示器位数较多时，宜采用动态显示驱动方式。动态显示的原理是利用人生理上的视觉残留现象，使各显示器轮流通电点亮，当每个显示器点亮的通电频率在50Hz以上时，人眼就不会感到显示器的闪动了。如图:通过控制两锁存器的内容按一定时序循环，实现动态显示。2、LED数码显示器与CPU的接口上拉电阻×14+5V共阴数码管P1.5P1.4P1.3P1.2P1.2P1.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.07406OC门X3AT89C51位选线段代码液晶显示器(LCD)及其接口

液晶显示器(LCD)是一种功耗极低、体积小、重量轻的显示器件，是袖珍仪表和低功耗系统中的首选器件。随着制造技术的发展，液晶显示器的性能价格比不断提高，在智能仪表中的应用日益广泛。

四、液晶显示器(LCD)及其接口

液晶显示器正是利用液晶分子排列结构的可极化性和旋光特性工作的。如图，器件由偏振方向垂直的上、下偏振片、反光片、上下电极和封于上下电极之间的液晶材料组成。通电后，液晶分子平行排列，上下扭转90，具有旋光效应。常态，外部光线通过上偏振片后形成偏振光，该偏振光通过分子平行排列的液晶材料后被