1、第三章 人機(jī)交互接口技術(shù),一、鍵盤接口技術(shù) 二、接口技術(shù) 三、接口技術(shù),3.1鍵盤接口技術(shù),鍵盤的分類 編碼鍵盤 非編碼鍵盤 鍵盤設(shè)計需要解決的幾個問題 按鍵的確認(rèn) 重?fù)艉瓦B擊的處理 按鍵防抖技術(shù) 少量功能鍵的接口技術(shù) 矩陣鍵盤的接口技術(shù),3.3.1鍵盤設(shè)計的需解決的幾個問題,按鍵的確認(rèn) 每一個鍵對應(yīng)一個開關(guān)輸入裝置 鍵的閉合與否，取決于機(jī)械開關(guān)的通斷狀態(tài) 反映在電壓上就是高低電平，如果高電平表示鍵釋放，則低電平表示鍵按下,3.3.1鍵盤設(shè)計的需解決的幾個問題,重鍵和連擊的處理 重鍵：同時按下兩個以上的鍵 最先按下為有效 最后釋放為有效 多鍵無效 連擊：多次按下同一個鍵 等鍵釋放后再去執(zhí)行相應(yīng)

2、的程序,由設(shè)計者意愿決定，通過軟件做相應(yīng)處理,3.3.1鍵盤設(shè)計的需解決的幾個問題,按鍵防抖動技術(shù) 什么是按鍵的抖動 硬件防抖動 軟件防抖動,3.3.1鍵盤設(shè)計的需解決的幾個問題,硬件防抖動 濾波防抖動 雙穩(wěn)態(tài)防抖動 軟件防抖動：通過軟件延時避過抖動時間 第一次檢測有鍵按下時，先軟件延時（10ms20ms），然后再確定該鍵電平是否維持閉合狀態(tài)，若保持閉合狀態(tài)，則確認(rèn)此鍵按下,3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù),獨(dú)立式按鍵 對于具有少量功能鍵的系統(tǒng)，多采用相互獨(dú)立的接口方法，即每個按鍵對應(yīng)一個輸入線 例題：設(shè)某個系統(tǒng)有個功能鍵，采用中斷方式的硬件接口電路 硬件接口見圖3.4 8155地址： 控制字：

3、EF00H; 口：EF01H; 口：EF02H； 口：EF03H 程序清單,3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù),程序清單：,ORG 0000H AJMP MAIN ; ORG 0003H ;外部中斷0入口地址 AJMP KEYJMP ; ORG 0100H ; MAIN: SETB IT0 ;中斷0邊沿觸發(fā)方式 SETB EX0 ;允許外部中斷0 SETB EA ;開總中斷 MOV DPTR,#0EF00H ;指向8155命令口 MOV A,#02H ;設(shè)A口為輸入口 MOVX DPTR,A ;控制字寫入命令寄存器 HERE: AJMP HERE ; 模擬主程序,3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù),O

4、RG 0200H ;中斷入口 KEYJMP: MOV R3,#08H ;設(shè)置循環(huán)次數(shù) MOV DPTR,#0EF01H ;指向8155A口 MOV R4,#00H ;計數(shù)器寄存器清零 MOVX A,DPTR ;讀入狀態(tài)字 KYAD1: RRC A ;帶進(jìn)位循環(huán)右移，找出低電平位 JNC KYAD2 ;PA(i)=0，轉(zhuǎn)向KYAD2 INC R4 ;計數(shù)器加1 DJNZ R3,KYAD1 ;8次移位結(jié)束否？為結(jié)束繼續(xù)右移 RETI ; KYAD2: MOV DPTR,#JMPTABL ;功能鍵入口地址表首址 MOV A,R4 ; RL A ;地址偏移量乘2 JMP A+DPTR ;功能鍵處理程序

5、入口地址 JMPTABL:AJMP SB0 ;跳轉(zhuǎn)到8個功能鍵處理程序 AJMP SB1 ; AJMP SB2 ; AJMP SB3 ; AJMP SB4 ; AJMP SB5 ; AJMP SB6 ; AJMP SB7 ;,SB0: RET SB1: RET SB2: RET SB3: RET SB4: RET SB5: RET SB6: RET SB7: RET,3.1.2少量功能鍵的接口技術(shù),功能開關(guān)接口技術(shù) 又稱為靜態(tài)開關(guān)、撥碼開關(guān) 開關(guān)的狀態(tài)在系統(tǒng)上電(或復(fù)位)時由CPU讀入,并存于RAM單元中,此后CPU不再理會開關(guān)的狀態(tài) 功能開關(guān)用于提前設(shè)置系統(tǒng)功能，輸入重要數(shù)據(jù)等 硬件電路接口

6、：見圖3.5,3.1.3 矩陣鍵盤接口技術(shù),矩陣鍵盤的接口,3.1.3 矩陣鍵盤接口技術(shù),程控掃描法 判斷是否有鍵按下 延時10ms20ms去除鍵抖動 若有鍵閉合,則求出該鍵鍵值 等待按鍵釋放,轉(zhuǎn)按鍵處理程序 定時掃描法 CPU以固定的間隔對鍵盤掃描1次,當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按下時求鍵值,進(jìn)行按鍵處理 采用單片機(jī)內(nèi)部定時器,定時時間到,產(chǎn)生中斷信號,在定時中斷服務(wù)程序中掃描鍵盤 中斷掃描法 當(dāng)沒有鍵按下時,CPU不對鍵盤進(jìn)行掃描 有鍵輸入時,觸發(fā)外部中斷 在中斷響應(yīng)程序中查出鍵值,轉(zhuǎn)按鍵處理程序 串行接口的非編碼鍵盤 利用單片機(jī)的串行口進(jìn)行鍵盤掃描 節(jié)省單片機(jī)的并行I/O口資源,3.1.3.1 程控掃描

7、程序設(shè)計,KEYPRO: ACALL DISUP ;調(diào)用顯示子程序 ACALL KEXAM ;檢查是否有鍵按下 JZ KEYPRO ;無鍵按下，繼續(xù)等待 ACALL D10ms ;有鍵按下，延時10ms，防止抖動 ACALL KEXAM ;再次檢查是否有鍵按下 JZ KEYPRO ;無鍵按下，繼續(xù)等待 KEY1: MOV R2,#0FEH ;輸出使X0行為低電平 MOV R3,#00H ;列值寄存器清零 MOV R4,#00H ;行值寄存器清零 KEY2: MOV DPTR,#8200 ;指向8155C口 MOV A,R2 ;掃描第一行 MOVX DPTR,A ; MOV DPTR,#8000

8、 ;指向8155C口 MOVX A,DPTR ;讀入列值 CPL A ;取反 ANL A,#0FFH ; JNZ KEY3 ;若有鍵按下，轉(zhuǎn)求列值 MOV A,R4 ;無鍵按下，行值寄存器加8 ADD A,#08H ; MOV R4,A ; MOV A,R2 ;使下一行為低電平 RL A ; MOV R2,A ; JB ACC.4,KEY2 ;4個行掃描完畢？未完繼續(xù) AJMP KEYPRO ;4行掃描完畢，等待下次按鍵,3.1.3.1 程控掃描程序設(shè)計,KEYADR: MOV A,BUFF ; CJNE A,#0FH,KYARD1 ; AJMP DIGPRO ;鍵值等于F，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 KY

9、ARD1: JC DIGPRO ;鍵值小于F，轉(zhuǎn)數(shù)字鍵處理 KEYTBL: MOV DPTR,#JMPTBL;建立功能鍵數(shù)字地址表指針 CLR C ;清進(jìn)位 SUBB A,#10H ;求相對地址 RL A ; JMP A+DPTR ; JMPTBL: AJMP AAA ; AJMP BBB ; AJMP CCC ; AJMP DDD ; AJMP EEE ; AJMP FFF ; AJMP GGG ; AJMP HHH ; AJMP III ; AJMP JJJ ; AJMP KKK ; AJMP LLL ; AJMP MMM ; AJMP NNN ; AJMP OOO ; AJMP PPP

10、;,3.1.4 鍵盤特殊功能的處理,鍵盤鎖定技術(shù) 防止失誤按鍵給系統(tǒng)帶來的影響,常常給鍵盤加鎖 查詢標(biāo)志位法 控制鍵值鎖存器的通斷 雙功能鍵和多功能鍵處理 為了節(jié)省功能鍵的數(shù)量,經(jīng)常采用多功能鍵 雙檔鍵的方法 按鍵計數(shù) 復(fù)合鍵,3.2 LED顯示接口技術(shù),LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)和顯示原理 LED動態(tài)顯示接口技術(shù) LED靜態(tài)顯示接口技術(shù) 硬件譯碼顯示電路 LED光柱模擬顯示器件(了解),3.2.1 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)和顯示原理,LED顯示器的結(jié)構(gòu)及原理 結(jié)構(gòu)及外形:見圖3.14 字型:7段顯示數(shù)碼管、米字型數(shù)碼管 驅(qū)動方法：共陽極、共陰極 顯示原理及編碼:見表3.1 數(shù)碼管驅(qū)動電流:十幾幾十微安 5位L

11、ED數(shù)碼顯示管5BS251：見圖3.15,3.2.1 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)和顯示原理,LED數(shù)碼管的顯示方法 按顯示的特點(diǎn)分類 動態(tài)顯示：定時對顯示器件進(jìn)行掃描，利用視覺暫留現(xiàn)象實現(xiàn)持續(xù)顯示 靜態(tài)顯示：計算機(jī)一次輸出顯示模型，利用鎖存器保持?jǐn)?shù)據(jù)，直到再次更新數(shù)據(jù) 按接口分類 并行接口：利用單片機(jī)并行口設(shè)計顯示接口 串行接口：利用單片機(jī)通用串行口設(shè)計顯示接口 按譯碼方式分類 軟件查表法：通過軟件查表找出對應(yīng)的顯示碼 硬件譯碼：利用帶顯示譯碼的LED數(shù)碼顯示芯片，單片機(jī)可直接輸出BCD碼進(jìn)行顯示,3.2.2 LED動態(tài)顯示接口技術(shù),并行動態(tài)顯示電路及程序設(shè)計舉例 硬件接口：見圖3.16 流程圖 地址：

12、 8155A口：FD01H(1111,1101,0000,0001) 8155B口：FD02H(1111,1101,0000,0010) 顯示子程序,3.2.2 LED動態(tài)顯示接口技術(shù),動態(tài)顯示子程序：,DISPLY: MOV R0,#30H ;顯示緩沖區(qū)首地址送R0 MOV R2,#20H ;位選碼指向最左一位(0010,0000) DISPLY1:MOV A,R0 ;取出要顯示的數(shù) MOV DPTR,#SEGTBL;指向換碼表首址 MOVC A,A+DPTR ;取出顯示碼 MOV DPTR,#0FD01H;8155A口地址 MOVX DPTR,A ;從8155A口輸出顯示碼 MOV A,R

13、2 ;取位選碼 INC DPTR ;8155B口地址 MOVX DPTR,A ;從8155B口輸出位選碼 ACALL DIMS ;延時1MS MOV A,R2 ; JNB ACC.0,DISPLY2;6位都顯示完了嗎？未完繼續(xù) RET DISPLY2:INC R0 ;求下一個待顯示的數(shù)的RAM地址 MOV A,R2 ;求下一個位選碼 RRC A ; MOV R2,A ; AJMP DISPLY1 ; DIMS: MOV R3,#7DH ;延時1MS子程序 DL1: NOP NOP DJNZ R3,DL1 ; RET,SEGTBL: DB 3FH ;對應(yīng)于字符0 DB 06H ;對應(yīng)于字符1 D

14、B 5BH ;對應(yīng)于字符2 DB 4FH ;對應(yīng)于字符3 DB 66H ;對應(yīng)于字符4 DB 6DH ;對應(yīng)于字符5 DB 7DH ;對應(yīng)于字符6 DB 07H ;對應(yīng)于字符7 DB 7FH ;對應(yīng)于字符8 DB 67H ;對應(yīng)于字符9 DB 77H ;對應(yīng)于字符A DB 7CH ;對應(yīng)于字符B DB 39H ;對應(yīng)于字符C DB 5EH ;對應(yīng)于字符D DB 79H ;對應(yīng)于字符E DB 71H ;對應(yīng)于字符F,3.2.2 LED動態(tài)顯示接口技術(shù),串行動態(tài)顯示電路及程序設(shè)計舉例 硬件接口：見圖3.18 軟件設(shè)計 串口初始化 顯示子程序,3.2.2 LED動態(tài)顯示接口技術(shù),ORG 8000H

15、DISPLY: MOV R0,#50H ;指向顯示緩沖區(qū) MOV R1,#01H ;指向最右邊一位 LOOP: MOV P1,R1 ;送掃描位選信號 MOV A,R0 ;取被顯示數(shù) ADD A,#12H ;加上字形表的偏移量 MOVC A,A+P ;取字型碼 MOV SBUF,A ;輸出顯示碼 MOV R3,#02H ;延時1MS DL0: MOV R4,#0FH ; DL1: DJNZ R4,DL1 ; DJNZ R3,DL0 ; INC R0 ;指向下一個顯示緩沖單元 MOV A,R1 ;指下一個位選碼 RL A ; MOV R1,A ; JNB ACC.6,LOOP ;6位都顯示完了嗎？

16、 RET ;是，返回,SEGTAB: DB 3FH,06H,5BH ;0,1,2 DB 4FH,66H,6DH ;3,4,5 DB 7DH,07H,7FH ;6,7,8 DB 6FH,7DH,7CH ;9,A,B DB 39H,5EH,79H ;c,d,E DB 71H,80H,40H ;F, . , - DB 00H,73H ;空,P,3.2.3 LED靜態(tài)顯示接口技術(shù),并行接口靜態(tài)顯示電路及程序設(shè)計 接口電路：見圖3.19 總線驅(qū)動器：74ls244 數(shù)據(jù)鎖存器：74ls377 地址：4000H4005H(0100,00000100,0101) 程序設(shè)計： 串行接口靜態(tài)顯示電路及程序設(shè)計

17、硬件接口電路：見圖3.20,3.2.3 LED靜態(tài)顯示接口技術(shù),并行接口靜態(tài)顯示程序設(shè)計：,ORG 8000H SIXDPY: MOV R0,#30H ;建立顯示緩沖區(qū)地址指針 MOV 33H,#03H ;設(shè)置循環(huán)次數(shù) MOV DPTR,#4000H;指向最左邊一位 LOOP: MOV A,R0 ;取顯示內(nèi)容 ANL A,#0F0H ;取BCD碼高4位去顯示 RR A ; RR A ; RR A ; RR A ; ADD A,#11H ;查表得到顯示碼 MOVC A,A+PC ; MOVX DPTR,A ; MOV A,R0 ;取BCD碼低4位去顯示 ANL A,#0FH ; INC DPH

18、;求下一個顯示位地址 ADD A,#08H ;查表得到顯示碼 MOVC A,A+PC ; MOVX DPTR,A ; INC R0 ;求下一個要顯示的BCD碼 INC DPH ;求下一個顯示位地址 DJNZ 33H,LOOP ;判斷6位顯示模型是否已送完 RET,SEGTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH ;0，1，2，3 DB 66H,6DH,7DH,07H ;4，5，6，7， DB 7FH,6FH,77H,7CH ;8，9，A，b DB 39H,5EH,79H,71H ;c，d，E，F(xiàn) DB 80H,40H,00H,73H ;.，-，空，P,3.2.4 硬件譯碼顯示電路,由硬件進(jìn)

19、行顯示譯碼，只需輸出BCD碼即可 靜態(tài)硬件譯碼顯示電路應(yīng)用實例：見圖3.22 鎖存、譯碼、驅(qū)動一體的8位LED驅(qū)動器ICM7218 MODE=1：從ID7ID4寫控制字 MODE=0：從ID3ID0輸入8位16進(jìn)制碼和BCD碼 在寫入8個字后，內(nèi)部邏輯自動將8個字按順序存入RAM，8個字將分別按次序在第18位顯示。8個數(shù)據(jù)必須寫完，否則LED不亮。,3.3 LCD的顯示接口技術(shù),LCD為英文Liquid Crystal Display的縮寫，即液晶顯示器，是一種數(shù)字顯示技術(shù)，可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。,3.3 LCD的顯示接口技術(shù),從顯示形式對LCD分類 字段型：

20、 即“日”字型的LCD，用于顯示數(shù)字和字母。 通常市面上有售4位、6位、8位等LCD顯示模塊。 點(diǎn)陣字符型： 點(diǎn)陣顯示字母、圖形、特殊用戶定義符號。 每個字符為5x7、5x8、5x11的象素點(diǎn)陣； 顯示行數(shù)一般有1行、2行、4行三種 每行可顯示字符有8個、16個、20個、24個等等。 點(diǎn)陣圖形型 可顯示完整的圖形或者非固定的漢字 常有的點(diǎn)陣有：80X32、80 x64、128x128等等，種類非常之多。 專用型 為某種特殊應(yīng)用而設(shè)計，用于顯示少量、固定的漢字或圖形。 例如鐘表上的漢字的定制，微波爐上的商標(biāo)圖形。 有專門的廠家可以隨意定制LCD的圖形形狀。,3.3 LCD的顯示接口技術(shù),按采光方

21、式分類： 自然采光方式 把液晶器件做成反射式結(jié)構(gòu)，利用自然光進(jìn)行顯示。 便宜，低能耗，用于電子手表，計算器，液晶表頭 背光源采光方式 在液晶顯示器件背面設(shè)計一個平面光源，利用背光源采光。 如手機(jī)，電腦顯示器,3.3.1 LCD顯示器工作原理,液晶的結(jié)構(gòu),3.3.1 LCD顯示器工作原理,早在1888年，人們就發(fā)現(xiàn)液晶這一呈液體狀的化學(xué)物質(zhì)，象磁場中的金屬一樣，當(dāng)受到外界電場影響時，其分子會產(chǎn)生精確的有序排列。如果對分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂?，液晶分子將會允許光線穿越。 LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。位于最后面的一層是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線的背光層。背光層發(fā)出的光線在穿過第一層偏

22、振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬水晶液滴的液晶層。 液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場時，液晶分子就會產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。 通常，在彩色LCD面板中，每一個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成，其中每一個單元格前面都分別有紅色，綠色，或蘭色的過濾器。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。,3.3.1 LCD顯示器工作原理,3.3.1 LCD顯示器工作原理,3.3.1 LCD顯示器工作原理,3.3.1 LCD顯示器工作原理,3.3.1 LCD

23、顯示器工作原理,a,b,3.3.1 LCD顯示器工作原理,a,b,3.3.1 LCD顯示器工作原理,3.3.2 LCD的驅(qū)動方式,液晶的顯示是由于在顯示像素上施加了電場的緣故，而這個電場則通過在顯示像素的上下兩電極上施加電壓差產(chǎn)生。 在顯示像素上建立直流電場是非常容易的事，但直流電場將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué)反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示壽命，因此必須建立交流驅(qū)動電場，并且要求這個交流電場中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于50mV。 在實際應(yīng)用中，由于采用了數(shù)字電路驅(qū)動，所以這種交流電場是通過脈沖電壓信號來建立的。 像素上交流電場的強(qiáng)弱用交流電壓的有效值表示，當(dāng)有效值大于液晶的閾值電

24、壓時，像素呈顯示態(tài)；當(dāng)有效值小于閾值電壓時，像素不產(chǎn)生電光效應(yīng)；當(dāng)有效值在閾值電壓附近時，液晶將呈現(xiàn)較弱的電光效應(yīng)，此時將會影響液晶顯示器件的對比度。 液晶顯示的驅(qū)動就是用來調(diào)整施加在液晶顯示器件電極上的電位信號的相位、峰值、頻率等，建立驅(qū)動電場，以實現(xiàn)液晶顯示器件的顯示效果。,3.3.1 LCD顯示器的驅(qū)動方式,靜態(tài)驅(qū)動法(見圖3.20) 一個獨(dú)立的背極BP 每個字段有獨(dú)立的引腳 動態(tài)（多極）驅(qū)動法 二者相比較： 靜態(tài)驅(qū)動響應(yīng)速度快、耗電少、驅(qū)動電壓低。 但靜態(tài)驅(qū)動驅(qū)動電極度數(shù)必須與顯示筆段數(shù)相同，因而只能用于顯示字?jǐn)?shù)不多的場合。,動態(tài)（多極）驅(qū)動法,動態(tài)（多極）驅(qū)動法,動態(tài)（多極）驅(qū)動法,

25、3.3.3 4位LCD靜態(tài)驅(qū)動芯片ICM7211,ICM7211段碼型液晶顯示控制器是一種4位的驅(qū)動器，其內(nèi)部不含A/D轉(zhuǎn)換，比較適用于數(shù)字的信號顯示，并且一個芯片可以支持4個液晶段碼的顯示。常見的ICL7106是屬于表頭專用的，其輸入信號必須是模似值，這就顯得應(yīng)用的不方便，在很多純數(shù)字化系統(tǒng)中，在多位顯示的系統(tǒng)中，ICM7211的價值就得以充分體現(xiàn)。 應(yīng)用實例： 硬件接口：見圖3.24 軟件設(shè)計：在第四位顯示BCD碼9 MOVA,#39H;DS2:DS1=11,B3B0=1001 MOV DPTR，#4000H；選中第一片芯片 MOVXDPTR，A；送出被顯示數(shù),3.3.4 點(diǎn)陣式LCD接口技術(shù),MGLS128-64的硬件描述 硬件結(jié)構(gòu)見圖3.26 128(列)*164(行)點(diǎn)陣 由兩個液晶驅(qū)動器HD61202構(gòu)成,分別負(fù)責(zé)左右半面,3.3.4 點(diǎn)陣式LCD接口技術(shù),HD61202及其兼容控制驅(qū)動器的特點(diǎn)： 1) 內(nèi)藏6464=4096位顯示RAM ，RAM中每位數(shù)據(jù)對應(yīng)LCD 屏上一個點(diǎn)的亮、暗狀態(tài)； 2) HD61202 及其兼容控制驅(qū)動器是列驅(qū)動器具有64路列驅(qū)動輸出； 3) HD61202 及其兼容控制驅(qū)動器讀寫操作