4-计算机接口设计.ppt

1、在机电一体化系统中，计算机控制器是整个系统的核心，它通过计算机接口与检测设备和驱动系统联系。计算机接口技术就是研究计算机控制器与外围设备交换信息的技术，它在计算机控制中占有相当重要的地位。 2、计算机接口技术概括起来一般分为如下几种： 人机交互接口技术。一般包括键盘接口技术、显示接口技术、打印接口技术等。 计算机过程输入接口技术。一般包括AD转换接口技术、频率量输入接口技术、开关量输入接口技术等。 计算机过程输出接口技术。一般包括DA转换接口技术、频率量输出接口技术、开关量输出接口技术等。 系统间通信接口技术。一般包括CAN通信技术、RS232、RS485通信技术等。 3、人机交互接口是操作者与机电一体化系统(主要是计算机控制器)之间进行信息交换的接口。按信息的传递方向，人机接口可以分为两大类：输入接口与输出接口。人机交互接口具有专用性、低速性、高性价比等特点，设计时需要予以考虑。 4、人机交互接口的作用：操作者通过输入接口向计算机控制器输入各种控制命令，对系统运行进行控制，实现系统要求完成的各项功能及任务；同时计算机控制器通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息。 4、常用的输入设备：按钮、开关、拨码盘、键盘、触摸屏等。 7、结合简单开关输入电路原理图，说明电路功能及如何选择上拉电阻的大小。P277 电路功能：1）实现开关状态向逻辑电平的转换，供单片机采样； 2）当开关断开时，高电平5V送给单片机采样； 3）当开关闭合时，低电平0V送给单片机采样。 电阻选择： 1）阻值不能过大，阻值过大会降低传输的高电平值； 2）阻值不能过小，阻值过小会增大电路功耗； 3）上拉电阻应全面考虑开关的触点电流和整个电路的功耗再确定，通常10K左右。 8、抖动的危害及硬件去抖与软件去抖。P278 硬件去抖：利用电容的积分作用消除按键机械振动带来的信号抖动；利用施密特触发器将信号波形转换成上升沿和下降沿陡峭的标准信号供控制器采集。 软件去抖：检测到开关状态后，延时一段时间再进行检测，若两次检测到的开关状态相同则认为有效，否则按键抖动处理。延时时间应大于抖动时间。 9、若机电一体化系统需要输入少量的参数，如修正系数、控制目标等，采用拨码盘较为方便，这种方式具有保持性。 11、当需要输入的指令或参数比较多时，可以选择键盘作为输入接口。常见的键盘为4X4矩阵式键盘。 12、结合下图说明4X4矩阵键盘的工作原理。P281 13、设计按键处理程序时，应考虑的四项功能。P281 判断键盘上有无按键闭合 在扫描线P1.7~P1.4上全部送0，然后读取P1.3~P1.0状态，若全部为1，则无按键闭合，若不全为1，则有键闭合。 去除按键的机械抖动 延时10ms，重新扫描按键状态，若仍不全为1，则认为按键闭合有效，否则认为前述按键闭合是由机械抖动或干扰引起。 判断闭合按键的键号 扫描按键，读取闭合按键键号。 功能操作 CPU对按键的一次闭合仅进行一次功能操作。等待闭合按键释放后，再将键号送入存储器。 14、对于一些二值化的状态显示，可以采用简单的LED发光管来指示。如运行/停止，正常/故障等。 15、设计一个基于三极管的状态指示灯控制电路，并说明电路的工作原理。 1）三极管的作用是电流放大，电阻的作用是限定电流，使流过LED的电流刚好大于点亮电流； 2）当单片机输出高电平时，三极管截止，LED灯不亮； 3）当单片机输出低电平时，三极管导通，LED灯点亮。 16、对于简单参数的显示，如温度、电压、电流等可以采用数码管来完成，其具有成本低、可靠性强、控制灵活方便等优点，是机电一体化系统中应用非常广泛的输出设备。数码管有两类：共阳极数码管和共阴极数码管。 18、点亮LED数码管有静态和动态两种方法。所谓静态显示就是数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度，所以可以由单片机IO口直接驱动，静态显示方法适合与显示位数少的情况。当位数较多时，用静态显示需要占用太多的IO口，所以，一般采用动态显示的方法。所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位数码管，即扫描点亮。数码管的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和扫描间隔时间有关。通过调整电流和时间参数，可以实现高亮度、高稳定的显示。动态显示需要电流较大，一般需要在单片机和数码管之间增加驱动电路。 19、对于文本、图形等复杂参数的显示，可以采用LCD液晶屏来完成，其具有低压微功耗、显示信息量大、显示内容直观等优点，是机电一体化系统中应用非常广泛的输出设备。从显示内容