第十讲人机接口.

SPCE061A语音处理应用第十讲人机接口10.1显示器接口•显示器的作用和地位人机对话窗口，显示工作状态和参数，测量结果•特点：软件简单，但占用I/O口线多，功耗大举例举例举例举例举例举例举例举例第10讲键盘和显示器接口硬件去抖动软件去抖动前沿抖动稳定后沿抖动图1按键抖动信号波形二、按键过程的基本特点如果按键较多,常用软件方法去抖,即检测出键闭合后执行一个延时程序,产生5ms～10ms的延时,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍保持闭合状态电平,则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后,也要给5ms～10ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。硬件取抖电路•在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。下图所示的RS触发器为常用的硬件去抖电路。图中两个“与非”门构成一个RS触发器。当按键未按下时,输出为1;当键按下时,输出为0。此时即使用按键的机械性能,使按键因弹性抖动而产生瞬时断开（抖动跳开B）,中要按键不返回原始状态A,双稳态电路的状态不改变,输出保持为0,不会产生抖动的波形。也就是说,即使B点的电压波形是抖动的,但经双稳态电路之后,其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。•键盘的两种形式独立式键盘每一个按键的电路是独立的，占用一条数据线。这种键盘占用硬件资源多，适合少量按键的情况。编码式键盘又叫矩阵式键盘、行列式键盘。用I/O口线组成行、列结构，键位设置在行列的交点上。例如4×4的行、列结构可组成16个键的键盘，比一个键位用一根I/O口线的独立式键盘少了一半的I/O口线五、按键的基本接口方法10.2.2独立式键盘接口方法和应用程序设计独立式键盘与单片机接口程序框图键闭合吗？置P1口为输入方式开始延时10ms消除抖动有键闭合吗？是K1键闭合吗？20H单元加1YYYYYYNNNNNN图5独立键盘程序框图流程是K2键闭合吗？是K3键闭合吗？是K4键闭合吗？20H单元减121H单元清021H单元置FF独立式键盘与单片机接口SPCE061A4×4键盘IOA15IOA9IOA10IOA11IOA12IOA13IOA14IOA8L1C4C3C2C1L4L3L26位数码管IOA0IOA1IOA2IOA3IOA4IOA5IOA6IOA7agDPfedcbIOB15IOB14IOB13IOB12IOB2IOB1IOB012DD6543试验箱上的键盘和LED显示器10.3LED点阵模块10.3LED点阵模块10.3LED点阵模块10.4AT89C51与液晶显示器（LCD）的接口LCD（LiquidCrystalDisplay）：液晶显示器的缩写，被动式显示器-液晶本身并不发光，而是经液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。液晶显示器具有功耗低、抗干扰能力强等优点，广泛用在仪器仪表和控制系统中。10.4.1LCD显示器的分类按排列形状分：字段型、点阵字符型和点阵图形。（1）字段型广泛用于电子表、数字仪表、计算器中。（2）点阵字符型显示字母、数字、符号。它是由5×7或5×10点阵组成，广泛用在单片机系统中。（3）点阵图形型笔记本电脑和彩色电视等设备中。10.4.2点阵字符型液晶显示模块介绍点阵字符型LCD显示器，需相应的LCD控制器、驱动器，来对LCD显示器进行扫描、驱动，以及一定空间的RAM和ROM来存储写入的命令和显示字符的点阵。现已将上述元部件和LCD显示器用PCB连接到一起，称为液晶显示模块LCM(LCDModule)。只向LCM送入相应的命令和数据就可实现所需要的显示内容，接口简单，灵活方便。分字符和图形两种。1.基本结构（1）液晶板在上面排列着若干5×7或5×10点阵的字符显示位，从规格上分为每行8、16、20、24、32、40位，有1行、2行及4行三类，根据需要，来选择。（2）模块电路框图图10-17为字符型LCD模块电路框图，由控制器HD44780、驱动器HD44100及几个电阻电容组成。HD44100是扩展显示字符位用的（例如：16字符×1行模块就可不用HD44100，16字符×2行模块就要用一片HD44100）。图10-17模块14个引脚，其中有8条数据线，3条控制线，3条电源线，见表10-14。通过单片机写入模块的数据和指令，就可对显示方式和显示内容作出选择。RSR/W*操作00命令寄存器写入01忙标志和地址计数器读出10数据寄存器写入11数据寄存器读出表10-15寄存器的选择2.命令格式及命令功能说明(1)内部寄存器控制器HD44780内有多个寄存器，如表10-15所示。RS位和R/W*引脚上的电平来选择寄存器，读还是写，而DB7～DB0则决定命令功能。（2）命令功能说明。命令共11种：功能:清除屏幕显示，并给地址计数器AC置“0”。功能:置DDRAM（显示数据RAM）及显示RAM的地址为“0”，显示返回到原始位置。功能:设置光标的移动方向，并指定整体显示是否移动。其中：I/D=1，为增量方式；I/D=0，为减量方式。如S=1，表示移位；如S=0，表示不移位。（3）有关说明①显示位与DDRAM地址的对应关系，如表10-16所示。②标准字符库图10-18所示为字符库的内容、字符码和字型的对应关系。例如，“A”的字符码为41H，“B”的字符码为42H。图10-18③字符码（DDRAMDATA）、CGRAM地址与自编字型点阵数据（CGRAM数据）之间的关系，如表10-17所示。10.4.3AT89C51单片机与LCD的接口及软件编程1．AT89C51单片机与LCD模块的接口接口电路见图10-19。将LCM挂接在89C51的总线上，通过对数据总线的读写实现对LCM的控制。图10-192.软件编程(1)初始化单片机开始运行时必须先对LCD模块进行初始化，否则模块无法正常显示。下面介绍两种初始化方法。①利用模块内部的复位电路进行初始化。LCM有内部复位电路，能进行上电复位。复位期间BF=1，在电源电压VDD达4.5V以后，此状态可维持10ms，复位时执行下列命令。●清除显示。●功能设置，DL=1为8位数据长度接口；N=0单行显示；F=0为57点阵字符。●开/关设置，D=0关显示；C=0关光标；B=0关闪烁功能。●进入方式设置，I/D=1地址采用递增方式；S=0关显示移位功能②软件初始化。软件初始化流程如图10-20所示。图10-2010.5AT89C51与TPμP-40A/16A微型打印机的接口内部有一个控制用单片机，固化有控打程序，智能化程度高。常用的微型打印机：TPμP-40A/16A、GP16以及XLF嵌入仪器面板上的汉字微型打印机。1.TPμP-40A/16A微型打印机单片机控制的微型智能打印机。TPμP-40A与TPμP-16A的接口信号与时序完全相同，操作方式相近，硬件电路及插脚完全兼容，只是指令代码不完全相同。TPμP-40A每行40个字符，TPμP-16A则打印16个字符。2.主要性能、接口要求及时序(1)TPμP-40A主要技术性能•单片机控制,2KB控打程序及标准的Centronics并行接口。•可打印全部ASCII代码字符及128个非标准字符和图符。用户定义的16个代码字符（6×7点阵）。•可打印出8×240点阵的图样（汉字或图案点阵）。•字符、图符和点阵图可在宽和高的方向放大为×2、×3、×4倍。•每行字符的点行数（包括字符的行间距）可用命令更换。即字符行间距空点行在0～256间任选。(2)Centronics接口信号采用国际上流行的Centronics打印机并行接口，与单片机间是通过一条20芯扁平电缆及接插件相连。打印机有一个20线扁平插座，信号引脚排列如图10-21所示。引脚介绍:•DB0～DB7：数据线,单向传输，由单片机输入给打印机。•STB*：数据选通信号。在该信号的上升沿时，数据线上的8位并行数据被打印机读入机内锁存。图10-21•BUSY：打印机“忙”状态信号。当该信号有效（高电平）时,表示打印机正忙。此时,单片机不得向打印机送入新的数据。•ACK*：打印机的应答信号。低电平有效,表明打印机已取走数据线上的数据。•ERR*：“出错”信号。当送入打印机的命令格式出错时,打印机立即打印一行出错信息,提示出错。在打印出错信息之前，该信号线出现一个负脉冲，脉冲宽度为30μs。(3)接口信号时序接口信号时序如图10-22所示。图10-22选通信号STB*宽度需大于0.5μs。应答信号ACK*可与STB*信号作为一对应答联络信号，也可与BUSY作为一对应答联络信号。3.字符代码及打印命令写入的全部代码共256个，其中00H无效。代码：01H～0FH为打印命令；代码：10H～1FH为用户自定义代码；代码：20H～7FH为标准ASCII代码；代码：80H～FFH为非ASCII代码，如图10-23所示。其中包括少量汉字、希腊字母、块图图符和一些特殊字符。图10-23（1）字符代码。TPP-40A/16A中全部字符代码为10H～FFH，回车换行代码0DH为字符串的结束符。但当输入代码满40/16个时，打印机自动回车。举例子如下。①打印“$2356.73”。输送代码串为24,32,33,35,36,2E,37,33,0D。②打印“23.7cm3”。输送代码为32,33,2E,37,63,6D,9D,0D。（2）打印命令。打印命令由一个命令字和若干参数字节组成，表10-18所示为TPP-40A/16A命令代码及功能。有关打印命令的更详细说明，参见技术说明书。4.TPμP-40A/16A与89C51单片机接口设计TPP-40A/16A在输入电路中有锁存器，在输出电路中有三态门控制，因此可以直接与单片机相接。TPP-40A/16A没有读、写信号，只有握手线STB*、BUSY（或ACK*），接口电路如图10-24所示。用一条地址线（图10-24中使用P2.7，即A15）来控制写选通STB*信号和读取BUSY状态。图10-24图10-25所示为通过扩展的并行I/O口82C55连接的打印机接口电路。采用查询法，即通过读与82C55的PC0脚的相连的BUSY状态，来判断送给打印机的一个字节的数据是否处理完毕。也可用中断法（BUSY直接与单片机的P3.3引脚相连）。图10-2510.6单片机与BCD码拨盘的接口设计1.BCD码拨盘需输入一些控制参数，设定完将维持不变。使用的最方便的拨盘是十进制输入，BCD码输出的BCD码拨盘。这种拨盘如图10-26，为四片BCD码拨盘组。图10-304位BCD码拨盘组图10-26拼接的4位十进制输入拨盘组。每片拨盘具有0～9十个位置，每个位置都有相应的数字显示。BCD码拨盘后面有5个接点，A为输入控制线，另外4是BCD码输出线。拨盘拨到不同位置时，输入控制线A分别与4根BCD码输出线中的某根或某几根接通，其接通的BCD码输出线状态正好与拨盘指示的十进制数相一致。表10-19为BCD码拨盘的输入输出状态表。拨盘输入控制端A输出状态8421010000110001210010310011410100510101610110710111811000911001表10-19BCD码拨盘的输入输出状态2.单片BCD码拨盘与单片机的接口图10-27是89C51通过P1.0～P1.3与单片BCD码拨盘的接口电路。图10-27A端接＋5V,当拨盘拨至某十进制数时,相应的8,4,2,1有效端输出高电平（如拨至“6”时,4,2,端为“1”）无效端为低电平。输出的BCD码为正逻辑（原码）。A端接地,8,4,2,1输出端通过电阻上拉至高电平时,拨盘输出的BCD码为负逻辑（反码）。软件编程，只需读入P1.0～P1.3端口的状态即可，例如：MOVA,P1;读入P1.0～P1.7的状态ANLA,0FH;屏蔽P1.4～P1.7MOV40H,A;将BCD码拨盘的值存入40HRAM单;元中