[考研资料]第8章单片机人机接口1.ppt

第8章 人机接口技术 8.1 键盘及其接口 8.2 显示器接口 8.3 打印机接口 8.4 拨码盘及语音接口 8.1 键盘及其接口 8.1.1 独立式键盘接口 8.1.2 行列式键盘 在设计键盘接口时，解决以下几个问题： ? 开关状态的可靠输入——可设计硬件去抖动电路或设计去抖动软件。 ? 键盘状态的监测方法——中断方式还是查询方式。 ?? 键盘编码方法。 ? 键盘控制程序的编制。 8.1.1 独立式键盘接口 1．独立式按键结构 独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每根I/O口线上按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式按键电路如图8-1所示。 2．独立式按键的软件结构 包括按键查询、键功能程序转移。FP0～FP7 为功能程序入口地址标号，PROM0～PROM7分别为每个按键的功能程序。 图8-2为使用扩展I/O的独立式按键电路，按键数量可多可少。 8.1.2 行列式键盘 1．键盘工作原理 行列式键盘电路原理如图8-3所示。按键设置在行列式交点上，行列线分别连接到按键开关的两端。当行线通过上拉电阻接+5伏时，被钳位在高电平状态。 键盘中有无按键按下是由列线送入全扫描字、行线读入行线状态来判断的。键盘中哪一个键按下可由列线逐列置低电平后，检查行输入状态来判断。 2．键盘工作方式（如图8-4~8-7所示） 键盘的工作方式： 编程扫描方式、定时扫描方式、中断扫描方式三种。 在键盘扫描子程序中完成下述几个功能。 （1）判断键盘上有无键按下 （2）去键的机械抖动影响。 （3）求按下键的键号。 （4）键闭合一次仅进行一次键功能操作。 3．键盘扫描方式 扫描法：在判定有键按下后逐列（或逐行）置低电平，同时读入行（或列）的状态，如果行（或列）的状态出现非全1状态，这时0状态的行、列交点的键就是所按下的键。特点是逐列（或逐行）扫描查询。这时相应行（或列）应有上拉电阻接高电平。 反转法：只要经过两个步骤就可获得键值。反转法原理如图8-8所示。 4．行列式键盘接口（如图8-9所示） 通用并行扩展I/O口键盘接口 8031串行I/O口扩展的键盘接口 8.2 显示器接口 8.2.1 LED显示器接口 8.2.2 LCD显示器接口 8.2.3 典型键盘/显示器接口实例 8.2.1 LED显示器接口 1．LED显示器结构与原理 LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。 在微机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种，如图8-10所示。七段显示块与微机接口非常容易。如表8-1所示。 2．LED显示器与显示方式 在微机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。图8-11是N位显示器的构成原理。 LED显示器有两种方式： （1）LED静态显示方式（如图8-12所示） （2）LED动态显示方式（如图8-13所示） 3．LED显示器接口实例 从LED显示器的原理可知，为了显示字母与数字，必须最终转换成相应的段选码。这种转换可以通过硬件译码器或软件进行译码。 l 硬件译码器LED显示器接口（如图8-14所示） l 软件译码LED显示器接口（如图8-15 ~8-16所示） 8.2.2 LCD显示器接口 1．LCD的基本结构及工作原理 2．LCD的驱动方式 静态驱动方式：静态驱动回路及波形如图8-18所示，图中LCD表示某个液晶显示段。 时分割驱动电压平均化：当显示字段增多时，为减少引出线和驱动回路数，需要采用时分割驱动法。时分割驱动方式通常采用电压平均化法，其占空比有1/2，1/8，1/11，1/16，1/32，1/64等，偏比有1/2，1/3，1/4，1/5，1/7，1/9等。 3．LCD接口实例 硬件接口电路：图8-19为六位液晶静态显示电路。 典型显示子程序：设显示缓冲区为8031片内RAM的22H～27H六个单元依次放置六位分离的BCD码。 8.2.3 典型键盘/显示器接口实例 1．8155扩展I/O口的键盘/显示器接口 接口电路：LED显示器采用共阴极如图8-20所示 ；LED采用动态显示软件译码，键盘采用逐行扫描查询方式；LED的驱动采用北京集成电路设计中心生产的集电极开路输出八位驱动器8718。 软件设计：由于键盘与显示做成一个接口电路，因此在软件设计中合并考虑键盘查询与动态显示，键盘消颤的延时子程序用显示程序代替。 2．串行口扩展的键盘/显示器接口 接口电路：图中使用一片74LS164和2根行线扩展16键键盘。电路原理如图8-21所示。 软件设计：在图8-21中，设显示器位数存于R7，显示缓冲区首址存于R0，显示字符以BCD码形式存放，8031 RAM中20H为键码缓冲区，无键输入时，20H中为80H。 3．8279键盘/