人机接口实验

人机接口实验第一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.1液晶显示实验

5.1.1实验目的5.1.2实验设备5.1.3实验内容5.1.4实验原理5.1.5实验操作步骤第二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.1.1实验目的初步掌握液晶屏的使用及其电路设计方法。掌握S3C44B0X处理器的LCD控制器的使用。通过实验掌握液晶显示文本及图形的方法与程序设计。第三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.1.2实验设备硬件：EmbestS3CEV40实验平台，EmbestARM标准/增强型仿真器套件，PC机。软件：EmbestIDE2003集成开发环境，Windows98/2000/NT/XP。第四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.1.3实验内容通过使用S3CEV40实验板的16级灰度液晶屏（320x240）进行电路设计，掌握液晶屏作为人机接口界面的设计方法，并编写程序实现：画出多个矩形框显示ASCII字符显示汉字字符显示一幅鼠标位图第五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.1.4实验原理液晶显示屏（LCD，LiquidCrystalDisplay）主要用于显示文本及图形信息。它具有重量轻、体积小、耗电量低、无辐射、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等特点，因此在许多电子应用系统中，常使用液晶屏作为人机界面，而且已广泛应用与于各类显示器件上如下图所示。液晶显示屏简介第六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理STN(SuperTwistedNematic，超扭曲向列)液晶显示屏

STN液晶显示器与液晶材料、光线的干涉现象有关，显示的色调以淡绿色与橘色为主。STN液晶显示器中，使用X、Y轴交叉的单纯电极驱动方式，水平方向驱动电压控制显示部分的亮或暗，垂直方向的电极则负责驱动液晶分子的显示。液晶显示屏的主要类型第七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理TFT（ThinFilmTransistor，薄膜晶体管）彩色液晶屏

随着液晶显示技术的不断发展和进步，TFT液晶显示屏被广泛用于制作成电脑中的液晶显示设备。TFT液晶显示屏既可在笔记本电脑上应用（现在大多数笔记本电脑都使用TFT显示屏），也常用于主流台式显示器。液晶显示屏的主要类型第八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理主要考虑的参数有外形尺寸、分辨率、点宽、色彩模式等。EmbestS3CEV40实验板所选用的液晶屏（LRH9J515XASTN/BW）主要参数及其外形如下所示:液晶显示屏主参数第九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理

S3C44B0X处理器集成了LCD控制器，支持4位单扫描、4位双扫描和8位单扫描工作方式。处理器使用内部RAM区作为显示缓存，并支持屏幕水平和垂直滚动显示。数据的传送采用DMA方式，以达到最小的延迟。支持多种类型的液晶屏，如下：单色液晶4级或16级灰度屏256色彩色液晶（STN液晶）S3C44B0XLCD控制器

第十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理4位单扫描4位双扫描8位单扫描

S3C44B0X支持的扫描模式第十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理LCD控制寄存器

S3C44B0XLCD处理器所包含的可编程控制寄存器共有18个。第十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理S3C44B0X中的LCD控制器支持两种灰度模块：2位象素（４级灰度）、４位象素（１６级灰度）。对于4级灰度屏（2位数据），LCD控制器通过设置BLUELUT[15:0]指定使用的灰度级，并且从0~4级使用BLUELUT的4个数据位。16级灰度屏使用BLUELUT的每一位来表示灰度级别。灰度屏的支持与设置第十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理液晶(LCD)电路结构框图S3CEV40的电源驱动与偏压驱动参考电路。液晶(LCD)电路设计第十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.1.5实验操作步骤准备实验环境。使用Embest仿真器连接目标板，使用EmbestS3CEV40实验板附带的串口线连接实验板上的UART0和PC机的串口。在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序。使用EmbestIDE通过Embest仿真器连接实验板，打开实验例程目录下BMP_Display子目录下的BMP_Display.ews例程，编译链接通过后连接目标板，下载并运行它。第十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验操作步骤在PC上观察超级终端程序主窗口，可以看到如下界面：

观察LCD液晶屏，用户可以看到包含多个矩形框、ASCII字符、汉字字符和鼠标位图显示；同时利用反显控制程序显示一个黑色矩形方框。理解和掌握实验后，完成实验练习题。PleasepressonekeyonkeyboardandlookatLED...Embest44B0XEvaluationBoard(S3CEV40)LCDdisplayTestExample(pleaselookatLCDscreen)第十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.24x4键盘控制实验5.2.1实验目的5.2.2实验设备5.2.3实验内容5.2.4实验原理5.2.5实验操作步骤第十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.2.1实验目的通过实验掌握中断式键盘控制与设计方法。掌握中断式键盘检测程序的设计思路熟练编写ARM核处理器S3C44B0X中断处理程序。第十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.2.2实验设备硬件：EmbestS3CEV40实验平台，EmbestARM标准/增强型仿真器套件，PC机。软件：EmbestIDE2003集成开发环境，Windows98/2000/NT/XP。第十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.2.3实验内容使用实验板上4x4用户键盘，编写程序通过中断的方式读入键值，并在实验板的LED数码管上显示读到的键值。第二十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.2.4实验原理键盘是计算机最重要的外部输入设备之一，是计算机硬件的重要组成部分，是人们使用计算机的主要工具。键盘输入方式的优点是方便快捷，可靠性好，控制容易，价格便宜等。

键盘简介第二十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理独立式按键：是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线。行列式按键：又叫做矩阵式键盘，用I/O口线组成行、列结构，按键设置在行线和列线的交点上。键盘按键类型第二十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理编程扫描工作方式

定式扫描工作方式

中断扫描工作方式

键盘工作方式第二十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理中断式

扫描法

反转法

按键识别方式第二十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理4x4行列式键盘电路图4x4键盘识别电路键盘硬件电路设计第二十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理S3CEV40实验板由三个74HC08“与”门器件（U9B，U9C，U9D）组成中断输入电路（外部中断1），锁存器74HC17（U11）和74HC541（U10）以及四个二极管组成键盘检测电路部分。按键按下相当于连接J7键盘接口的行线和列线，即1~4脚任意连通5~8脚形成一个键盘动作。键盘工作原理第二十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理结合键盘硬件控制电路要编写相关的程序包括键盘中断程序、按键识别程序以及键值显示程序。程序流程图如下图所示。

键盘的程序设计第二十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.2.5实验操作步骤准备实验环境。使用Embest仿真器连接目标板，使用EmbestS3CEV40实验板附带的串口线连接实验板上的UART0和PC机的串口。在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序。使用EmbestIDE并通过Embest仿真器连接实验板，打开实验例程目录下Keyboard_test子目录下的Keyboard_Test.ews例程，编译链接通过后连接目标板，下载并运行它。第二十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验操作步骤在PC上观察超级终端程序主窗口，可以看到如下界面：

用户可以按下实验系统的4x4键盘，在八段数码管上观察结果。理解和掌握实验后，完成实验练习题。Embest44B0XEvaluationBoard(S3CEV40)KeyboardTestExamplePleasepressonekeyonkeyboardandlookatLED...第二十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.3触摸屏控制实验5.3.1实验目的5.3.2实验设备5.3.3实验内容5.3.4实验原理5.3.5实验操作步骤第三十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.3.1实验目的通过实验掌握触摸屏（TSP）的设计与控制方法。熟练掌握S3C44B0XLCD控制器的使用。掌握S3C44B0X处理器的A/D转换功能。复习液晶显示实验中的显示控制程序编写。复习S3C44B0X处理器串口通信程序的编写。第三十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.3.2实验设备硬件：EmbestS3CEV40实验平台，EmbestARM标准/增强型仿真器套件，PC机。实验内容软件：EmbestIDE2003集成开发环境，Windows98/2000/NT/XP。第三十二页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.3.3实验内容使用EmbestARM教学系统掌握触摸屏的电路控制与设计；并编写程序获得触摸屏按下的坐标值；通过串口输出坐标值；在液晶屏上显示0到9，A到F字符，用以示意坐标范围。第三十三页，共四十五页，编辑于2023年，星期五5.3.4实验原理

触摸屏是嵌入式系统应用中的一个非常重要的人机接口，它作为一种最新的电脑输入设备，是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏的应用范围非常广阔，如PDA、手机、取款机，查询机等。触摸屏（TSP）简介第三十四页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理矢量压力传感式电阻式触摸屏

电容感应触摸屏红外线式触摸屏表面声波式触摸屏触摸屏分类第三十五页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理EmbestS3CEV40采用四线式电阻式触摸屏，点数为320x240，实验系统由触摸屏、触摸屏控制电路和数据采集处理三部分组成。以下是电阻式触摸屏相关的图：

四线式电阻式触摸屏第三十六页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理电阻式触摸屏是通过电压的变化范围来判定按下触摸屏的位置，所以其原点就是触摸屏X电阻面和Y电阻面接通产生最小电压处。随着电阻的增大，A/D转换所产生数值不断增加，形成坐标范围。触摸原点的确定有以下几种方法:对角定位法四点定位法实验室法四线式电阻式触摸屏第三十七页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理

用于触摸屏坐标值的计算方式有多次采样取平均值法、二次平方处理法等。本实验中采用取平均值法，即首先从触摸屏的四个顶角得到两个最大值和两个最小值，分别标识为Xmax、Ymax和Xmin、Ymin。确定X、Y方向后坐标值的计算可通过以下方式求得：

X=(Xmax-Xa)×240/(Xmax-Xmin)Xa=[X1+X2+...+Xn]/nY=(Ymax-Ya)×320/(Ymax-Ymin)Ya=[Y1+Y2+…+Yn]/n触摸屏坐标的确定

第三十八页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理

S3C44B0X处理器内部集成了采用近似比较算法（逐次逼近型式）的8路10位ADC，集成零比较器和内部产生的比较时钟信号；支持软件使能休眠模式，以减少电源损耗。S3C44B0X的A/D转换器介绍第三十九页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理ADC控制寄存器（ADCCON）ADC预装比例因子寄存器（ADCPSR）

ADC数据寄存器（ADCDAT）S3C44B0X

A/D转换器的寄存器组

A/D转换的转换时间计算例如，系统时钟为66MHz，RESCALER=20；所有10位转换时间为：66MHz/2(20+1)/16=98.2KHz=10.2us16是指10位转换所需最少周期数第四十页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理

EmbestS3CEV40实验板所选用的是触摸屏（LRH9J515XASTN/BW），其主要参数如下表和下图所示。触摸屏X、Y轴方向和坐标值的确定是通过触摸屏坐标转换控制电路及其程序设计来共同完成的。

触摸屏硬件电路设计第四十一页，共四十五页，编辑于2023年，星期五实验原理触摸屏的控制与显示实验程序软件包括串口数据传送、液晶显示控制、触摸屏定位、中断处理程序等，其中中断处理程序中包括A/D转换、坐标计算、坐