人机接口技术

人机接口技术第1页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.1键盘接口技术 3.1.1键盘设计需解决的几个问题3.1.2矩阵键盘接口技术3.1.3少量功能键接口技术3.1.4键盘特殊功能处理返回本章首页第2页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.1.1键盘设计需解决的几个问题

1.如何获得按键的信息每一个按键就是一个开关量输入装置，键的闭合与断开反应在电压上就是呈现出高、低电平，所以，通过电平状态的检测便可确定相应键是否已按下。

2.重键与连击的处理基本上取决于设计者的意志决定按下时间最长为有效键最先按下键为当前按键最后释放看成是输入键通常采用单键按下有效，多键同时按下无效键释放作为按键的结束，以防止一次击键多次执行的错误发生。第3页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.按键防抖动技术键盘为什么会抖动？第4页，共51页，2023年，2月20日，星期三1.硬件防抖技术

a、滤波电路：K未按下，C两端电压为0，非门输出为1；K按下，C电压不可能突变，尽管触点接触出现抖动，适当选择R、C使C充电电压波动不超过开启电压，非门输出仍为高。

RC选取保证充电到开启电压时间大于10ms。

b、双稳态电路：RS触发器形成双稳态防抖动电路。未按下A通（0）Q=1B=1使Q=0并锁1#按下时B通（0）Q=1A=1使Q=0并锁2#第5页，共51页，2023年，2月20日，星期三2.软件防抖动方法

硬件防抖动电路浪费资源，当键的个数较多时，硬件防抖难以胜任。软件防抖只需要一段程序，判断灵活。第一次检测到有键按下时，先用软件延时（10～20ms），然后再确认该键电平是否仍维持闭合状态，若保持闭合，则确认此键已按下，从而消除了按键抖动的影响。返回本节第6页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.1.2矩阵键盘接口技术编码键盘：内部有键盘编码器，被按下的键号直接由编码器给出，同时具有防抖和重键功能。8279，7219，7279等。非编码键盘：采用软件的方法逐行逐列检查键盘状态。通过计算或查表的方法得到键盘的键号。常用并行接口芯片8155、8255、74LS244等组成第7页，共51页，2023年，2月20日，星期三1.程控扫描法用8255A接口的4*8键盘矩阵矩阵键盘由行线和列线组成，按键设置在行、列结构的交叉点上，行、列线分别连在按键开关的两端。列线通过上拉电阻接至正电源，以使无键按下时列线处于高电平状态。

第8页，共51页，2023年，2月20日，星期三键盘如何工作第一步确定键盘结构，并进行预定义键值：事先按一定顺序对键盘进行编号，以便确定键的位置第二步连接行线、列线到8255A的对应的IO口例如：定义C口为输出口，连接到行线上，用来发送行扫描命令

A口为输入口，连接到列线上，用来检测列线电平第三步C口输出低电平，检测A口，判断是否有键按下A口值=FFH

无，A口值<FFH

有第四步若有则利用软件延时10~20ms，消除键抖动第五步重新检测是否有键闭合第9页，共51页，2023年，2月20日，星期三键盘如何工作第六步键译码，逐行扫描键盘，求出闭合键的键值PC口输出PA口读入行寄存器列寄存器PC=1110PA=11111111BREGR=0REGC=0PC=1101PA=11011111BREGR=0+08HREGC=0REGC=0+1=1110111101例：D键闭合SHRREGC，1011011101REGC=1+1=2001101101REGC=2+1=3000110101REGC=3+1=4000011001REGC=4+1=5000000110REGC=5+1=6KEY3：INCBHSHRAL，1JCKEY310111111REGC=0键值=REGR+REGC=08H+06H=0EH第10页，共51页，2023年，2月20日，星期三程序框图第11页，共51页，2023年，2月20日，星期三在键盘扫描程序中，求行键值只是手段，最终目的是要使程序转到相应的地址去完成该键的操作，一般对数字键就是直接将该键送到显示缓冲区显示，功能键则需先找到功能键处理程序入口地址并转去执行相应程序。求功能键地址转移程序流程图第12页，共51页，2023年，2月20日，星期三2.中断扫描法程控扫描法占用CPU的大量时间，中断扫描法提高系统的效率。第13页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.1.3少量功能键接口技术第14页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.1.4键盘特殊功能处理1.键盘锁定技术2.双功能键和多功能键的设计第15页，共51页，2023年，2月20日，星期三1.键盘锁定技术有时为了防止无意按键给系统带来破坏性的影响，常常在键盘上加锁。键盘锁定的方法有多种，最常用的有两种方法。一种是设置一个标志状态位，使键盘在进行扫描之前，先对标志状态位进行分析，如果是“锁定”状态（0），则不进行键处理；若为“打开”状态（1）便继续进行扫描分析。另一种方法是将“锁”加在键值锁存器的控制信号上，通过改变控制信号的状态，来控制键盘的“锁定”及“打开”。第16页，共51页，2023年，2月20日，星期三键盘锁定技术(锁信号线）第17页，共51页，2023年，2月20日，星期三2.双功能键和多功能键的设计节省功能键的数量发光二极管作为指示灯，用来区别当前键盘的上下档状态第18页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.2LED显示接口技术3.2.1LED数码管的结构及显示原理3.2.2LED动态显示接口技术3.2.3LED静态显示接口技术3.2.4硬件译码显示电路3.2.5LED光柱模拟显示器件返回本章首页第19页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.2.1LED数码管的结构及显示原理

1.LED显示器的结构及原理

2.LED数码管的显示方法第20页，共51页，2023年，2月20日，星期三

1.LED显示器的结构及原理LED显示器是由发光二极管显示字段组成。有共阴极和共阳极两种形式。工作电流十几毫安到几十毫安，通常的I/O口的驱动能力不能满足要求，需要加驱动电路第21页，共51页，2023年，2月20日，星期三LED显示器件的结构及外形图第22页，共51页，2023年，2月20日，星期三D7D0gfedcbadp0000110006H1101101105BH20000111007H7第23页，共51页，2023年，2月20日，星期三（1）动态显示：CPU定时对显示器件进行扫描，利用人眼的视觉暂存现象。特点：使用硬件少、价格低廉。但占用机时长（2）静态显示：CPU输出显示值后，由硬件保存输出值，保持显示结果。特点：占用机时少，显示可靠。但元件多、线路复杂、成本高，功耗大。

2.LED数码管的显示方法返回本节第24页，共51页，2023年，2月20日，星期三LED显示方式在微机控制系统中，一般利用N块LED显示器件构成N位LED显示器。第25页，共51页，2023年，2月20日，星期三LED静态显示方式一个四位静态LED显示电路。第26页，共51页，2023年，2月20日，星期三LED动态显示方式LED动态显示就是将所有显示位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而位选线则由其他的I/O口控制。第27页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.2.2LED动态显示接口技术第28页，共51页，2023年，2月20日，星期三动态显示子程序流程图

第29页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.2.3LED静态显示接口技术用锁存器连接的6位静态显示电路第30页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.2.4硬件译码显示电路前面显示电路BCD码（十六进制码）--七段显示码的转换方法是利用软件查表法来实现的，其优点是：电路简单，但显示速度有所下降。硬件译码显示电路，就是用硬件译码器代替软件求得显示代码，可节省微机的时间，而且程序设计简单，特别是目前，厂家已生产出许多专用显示芯片，如具有译码及驱动功能的74LS47、48、49，还有锁存、译码、驱动三位一体的MC14513、MC14495。第31页，共51页，2023年，2月20日，星期三返回本节动态硬件译码显示电路第32页，共51页，2023年，2月20日，星期三静态硬件译码显示电路第33页，共51页，2023年，2月20日，星期三集成显示电路INTEL8279MAX7279MAX7219MAX6954、6955ICM7218ICM7212第34页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.2.5LED光柱模拟显示器件在现代工业过程控制系统中，不仅要随时显示现场的参数，而且还要不断地反映参数变化的趋势，目前常采用发光二极管（LED）光柱的显示器件，可通过微机的控制，随时显示被测参数的变化趋势和数值。第35页，共51页，2023年，2月20日，星期三双光柱LED显示

器件原理电路图GZQ-64-2P的外形图第36页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.3LCD显示接口技术3.3.1LCD的基本结构及工作原理3.3.2LCD的驱动方式3.3.34位LCD静态驱动芯片ICM72113.3.4点阵式LCD接口技术返回本章首页第37页，共51页，2023年，2月20日，星期三液晶显示器LCD（LiquidCystalDisplay）是一种新型的显示器，具有功耗极低、抗干扰能力强、体积小、廉价等特点，目前已广泛应用在各显示领域，尤其是在袖珍仪表及低功耗应用系统。近年来，随着液晶技术的发展，出现了彩色液晶。彩色液晶显示器作为高科技的结晶产品，它不但平面超薄，色彩逼真，而且体积小、耗电省、寿命长、无射线、抗震、防爆，是工业仪表、机电设备等更新换代的理想显示器，例如彩色液晶为显示器的电脑。第38页，共51页，2023年，2月20日，星期三LCD是一种借助外界光线照射液晶材料而实现显示的被动显示器件。图3-23示出了LCD器件的原理结构。3.3.1LCD的基本结构及工作原理

第39页，共51页，2023年，2月20日，星期三图3-23液晶显示器基本结构返回本节第40页，共51页，2023年，2月20日，星期三3.3.2LCD的驱动方式

LCD因其两极间不允许加恒定直流电压，而使其驱动电路变的复杂。为了得到LCD亮，熄所需的二倍幅值及0电压，常给LCD的背极通以固定的交变电压，通过控制前极的电压值的改变实现对LCD显示的控制。

LCD的驱动方式有两种：第41页，共51页，2023年，2月20日，星期三1.直接（静态）驱动方式采用直接驱动方式的LCD电路中，显示器件只有一个背极，但每个字符段都有独立的引脚，采用异或门输入端电平的控制，使字符段显示或消隐。图3-24所示位一位LCD数码显示电路。返回本章首页第42页，共51页，2023年，2月20日，星期三图3-24一位LCD数码显示电路及a字段驱动波