智能儀器第五章智能儀器的人機接口技術學習提綱1鍵盤處理與接口設計2LED顯示處理及接口設計3LCD顯示處理及接口設計4觸摸屏處理及接口設計

1鍵盤處理與接口設計鍵抖動、鍵連擊及串鍵的處理鍵抖動鍵按下或松開會產生短暫的抖動，一般5~10ms硬件去抖

1鍵盤處理與接口設計軟件去抖鍵連擊消除連擊合理利用串鍵N鍵鎖定技術N鍵有效技術鍵盤處理步驟監視有無鍵按下判斷哪個鍵按下實現按鍵的功能鍵盤的組織形式非編碼式和編碼式兩種鍵盤的工作方式編程掃描方式定時掃描方式中斷掃描方式

1鍵盤處理與接口設計

1鍵盤處理與接口設計非編碼鍵盤的處理獨立式鍵盤特點：一鍵一線優點：簡單，鍵易識別缺點：占用資源鍵盤結構及處理方法

1鍵盤處理與接口設計矩陣式鍵盤

1鍵盤處理與接口設計鍵盤掃描方式掃描法鍵監視掃描識別鍵處理

1鍵盤處理與接口設計線反轉法行列均為雙向口均上拉中斷方式兩步掃描鍵碼轉換按鍵S9特征碼11011011順序碼09H

1鍵盤處理與接口設計程序設計（僅獲取特征碼和順序碼）KEYIN:MOVP1，#0F0HMOVA,P1ANLA,#0F0HMOVB,AMOVP1，#0FHMOVA,P1ANLA,#0FHORLA,BCJNEA,#0FFH,KEYIN1RETKEYIN1:MOVB,AMOVDPTR,#KEYCODMOVR3，#00HKEYIN2:MOVA，R3MOVCA,@A+DPTRCJNEA,B,KEYIN3MOVA,R3RETKEYIN3:INCR3CJNEA,#0FFH,KEYIN2RETKEYCODE:DB0EEH,0DEH,0BEH,7EHDB0EDH,0DDH,0BDH,7DHDB0EBH,0DBH,0BBH,7BHDB0E7H,0D7H,0B7H,77HDB63H,0FFH

1鍵盤處理與接口設計

1鍵盤處理與接口設計編碼鍵盤的處理硬件自動完成鍵監視、鍵識別操作自動產生選通脈沖與CPU聯絡具有自動去抖、處理串鍵等功能

2LED顯示處理及接口設計LED顯示器的特點工作電壓低：正向壓降1.2~2.6V功耗小：發光電流5~20mA溫度范圍寬（?30~+85℃）響應速度快（小于1μs）成本低、可靠性高、壽命長、顏色豐富

2LED顯示處理及接口設計分類單個LEDLED數碼管點陣式LED顯示器

2LED顯示處理及接口設計LED數碼管以發光二極管（LED）為組成單元的顯示器件常用七段數碼管和八段數碼管多位一體數碼管

2LED顯示處理及接口設計內部結構

2LED顯示處理及接口設計譯碼待顯示數字和字符必須先轉換為字形段碼才能控制數碼管進行顯示，該轉換過程稱為譯碼硬件譯碼一般為BCD型，將BCD碼譯為7段字形段碼常用的譯碼器：74LS47，MC14495，74LS248優缺點：節省CPU時間，成本和體積有所上升軟件譯碼CPU查表，找出要顯示數字或字符對應的字形段碼優缺點：與硬件譯碼相反

2LED顯示處理及接口設計顯示與驅動靜態顯示及接口每位數碼管需要一個鎖存器鎖存段碼信號驅動：5~15mA，可借助鎖存器接口：根據CPU的引腳資源，串行或并行譯碼方式軟件譯碼，直接輸出字形段碼硬件譯碼，一般輸出BCD碼硬件譯碼并行輸入靜態顯示

2LED顯示處理及接口設計

2LED顯示處理及接口設計動態顯示及接口所有數碼管共用一個段碼驅動器，每位的位控制端（公共端）需分別控制任何時刻僅一位數碼管選通顯示每位顯示要保持一定時間，最長不超過20ms所有數碼管必須輪流刷新顯示由于是交替顯示，點亮電流比靜態顯示要大一些每位數碼管的顯示時間、交替時間由CPU控制

2LED顯示處理及接口設計軟件譯碼串行輸入動態顯示

2LED顯示處理及接口設計動態顯示編程專門設置動態顯示子程序，應具通用性LED位數較多時，CPU負擔較重

3LCD顯示處理及接口設計LCD顯示器本身不發光，是一種被動顯示器件較之本身發光的顯示器件，具有如下特點：體積小、重量輕、外形薄低電壓、微功耗特別適合袖珍式、便攜式智能儀器

3LCD顯示處理及接口設計LCD分類段碼式：類似于數碼管點陣式：類似于點陣式LED字符點陣式可顯示字母、數字和特定符號圖形點陣式可顯示漢字、圖形、圖像

3LCD顯示處理及接口設計TFT液晶顯示屏（ThinFilmTransistor）——“真彩”每個像素點都由集成在像素點背后的薄膜晶體管驅動亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮艷、耗電、成本高目前最好的LCD顯示設備，效果接近CRT顯示器，是主流

3LCD顯示處理及接口設計LCD驅動方式必須采用交流驅動方式，直流在100mV以下交流電壓頻率：30~200Hz；幅值：4~5V像素點基本驅動回路驅動波形

3LCD顯示處理及接口設計靜態驅動方式每個像素的像素電極單獨引出，公共電極接在一起。電極配置靜態顯示（BCD譯碼兼驅動）

3LCD顯示處理及接口設計動態驅動方式將顯示器的所有電極制成矩陣結構行電極：水平一組像素的背電極連在一起列電極：縱向一組像素的像素電極連在一起驅動方法：循環地給每行電極施加選擇脈沖，同時所有列電極給出該行像素的選擇或非選擇驅動脈沖段碼式LCD動態驅動的行列電極劃分

3LCD顯示處理及接口設計段碼式LCD接口設計與LED數碼管的靜動態顯示類似字符點陣式LCD接口設計一般將LCD顯示器與控制電路組裝為顯示模塊EDM2004-03模塊

3LCD顯示處理及接口設計控制器讀寫時序RS：寄存器選擇信號；0-指令寄存器，1-數據寄存器R/W：讀/寫信號；1-讀操作，0-寫操作E：使能信號；讀操作，下降沿；寫操作，高電平

3LCD顯示處理及接口設計寄存器與存儲器指令寄存器（IR）存儲指令代碼數據寄存器（DR）—無相應操作指令暫存CPU與控制器內部DDRAM和CGRAM之間傳送的數據忙標志位（BF）BF=1，內部忙，不接受任何外部指令和數據RS=0，R/W=1，E=1時，BF輸出到DB7每次操作前都應檢測BF的狀態地址計數器（AC）設置地址指令寫入指令寄存器后，地址信息自動存入ACDR與DDRAM或CGRAM完成一次數據傳輸，AC自動加減當RS=0，R/W=1，E=1時，AC內容輸出至DB6~DB0

3LCD顯示處理及接口設計顯示數據寄存器（DDRAM）存儲欲顯示字符的字符代碼容量為80個，因此地址也有80個，分4行，行內連續，但行之間有跳躍，見P118表5-14。字符代碼與字符的關系見P119表5-15。字符發生器ROM（CGROM）固化有208個5×7點陣的字符字模00~07H字符代碼對應CGRAM中生成的自定義字符字符發生器RAM（CGRAM）由用戶生成自定義字符可存放8個5×8點陣字模

3LCD顯示處理及接口設計指令清顯示指令歸位指令輸入方式設置指令顯示開/關控制指令光標或顯示移動指令功能設置指令CGRAM地址設置指令DDRAM地址設置指令讀取忙標志BF和地址計數器AC指令CGRAM或DDRAM寫數據指令CGRAM或DDRAM讀數據指令

3LCD顯示處理及接口設計接口設計

3LCD顯示處理及接口設計程序設計檢測忙標志BF子程序BF:CLRACLRRSSETBR/WMOVXA,@R0JBACC.7，BFRET

3LCD顯示處理及接口設計寫數據到指令寄存器IR子程序，R1暫存指令WI:CLRR/WCLRRSMOVA,R1MOVX@R0，ARET寫數據到數據寄存器DR子程序，R2暫存字符代碼WD:SETBRSCLRR/WMOVA,R2MOVX@R0，ARET

3LCD顯示處理及接口設計初始化INI:MOVR1，#38H;功能設置

LCALLBFLCALLWIMOVR1，#01H;清顯示

LCALLBFLCALLWIMOVR1，#06H;輸入方式設置

LCALLBFLCALLWIMOVR1，#0CH;顯示開/關控制設置

LCALLBFLCALLWI

3LCD顯示處理及接口設計寫欲顯示字符的字符代碼到DDRAM，字符代碼存放在0300H起始的程序存儲器中，共40個字符WDD:MOVDPTR,#0300HMOVR5，#20;每行顯示20個字符

MOVR1，#80H;屏幕第一行

LCALLBFLCALLWILOOP1：CLRAMOVCA,@A+DPTRMOVR2，ALCALLBFLCALLWDINCDPTRDJNZR5，LOOP1

3LCD顯示處理及接口設計

MOVR5，#20;顯示數量

MOVR1，#0C0H;屏幕第二行

LCALLRFLCALLWILOOP3：CLRAMOVCA,@A+DPTRMOVR2，ALCALLBFLCALLWDINCDPTRDJNZR5，LOOP3END

4觸摸屏處理及接口設計觸摸屏概述基本原理操作者用手指或其他工具觸摸屏，系統根據觸摸的圖標或菜單定位選擇信息輸入基本組成檢測部件安裝在顯示器前面，檢測觸摸位置，轉換為觸摸信號控制器將觸摸信號再轉換成觸摸坐標送給CPU，同時能接收CPU指令并加以執行

4觸摸屏處理及接口設計幾個問題透明性能觸摸屏由多層復合薄膜構成，透明性能直接影響視覺效果，衡量指標：透明度、色彩失真度、反光性、清晰度絕對坐標系統每次觸摸產生的數據通過校準轉為屏幕上的坐標，同一位置點的輸出數據是固定的漂移問題不能保證同一觸摸點每一次采樣數據相同檢測與定位觸摸屏的絕對定位是依靠傳感器來完成的，不同的定位原理和傳感器決定了觸摸屏的反應速度、可靠性、穩定性等。

4觸摸屏處理及接口設計觸摸屏的分類、原理、結構和特點電阻式兩導體層中間襯隔離層，觸摸時，兩導體層在觸摸點接觸。

4觸摸屏處理及接口設計由于導體層是阻性的，導體層兩邊加電壓后，整個導體層存在電壓梯度，故不同觸點的電壓不同，據此計算接觸點坐標。X和Y方向分開計算坐標，一個方向加電壓VREF和0V，另一個方向的負電極懸空，從正極獲取分壓，進行A/D轉換，并與VREF比較，得到坐標。

4觸摸屏處理及接口設計優點：不怕油污、灰塵、水，經濟，占90%市場缺點：復合薄膜的外層采用塑料材料，易劃傷報廢電容式在玻璃屏幕上鍍一層透明的阻性導體層，上面加一層保護玻璃。導體層作為工作面，四周鍍電極，從四個角引線，加入高頻信號。

4觸摸屏處理及接口設計當手指觸摸外層玻璃時，由于人體電場的存在，手指與導體層形成一個耦合電容，高頻電流會被電容分流，分去的電流與觸摸位置到電極的距離成反比，據此計算出觸點坐標。優點最可靠最精確缺點最貴反光嚴重色彩失真易隨溫度和濕度變化漂移，導致定位不準確絕緣碰觸沒反應

4觸摸屏處理及接口設計紅外線式基于光束阻斷技術，顯示器表面不需覆蓋任何材料。僅在四周安放光點距架框，排放紅外發射管和接收管，在屏幕表面形成紅外線柵格。

4觸摸屏處理及接口設計當觸摸屏幕時，會擋住紅外線，接收管信號發生變化，控制器根據X、Y兩個方向接收管信號的變化確定觸點坐標。優點價格低完全透光，不影響顯示器清晰度響應速度比電容式快缺點分辨率不高壽命短易受外界光干擾不防水防塵

4觸摸屏處理及接口設計表面聲波觸摸屏顯示器前面安裝玻璃屏，左上角和右下角各固定垂直和水平方向的超聲波發射換能器，右上角在兩個方向固定相應的接收換能器，玻璃的四邊刻有45°由疏到密的反射條紋。

4觸摸屏處理及接口設計發射器發出的超聲波經反射形成均勻波面，再經反射被接收器接收