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基于MCS51单片机的实验开发系统人机交互模块设计与实验改进【PCB板+仿真文件】【优秀】基于MCS51单片机的实验开发系统人机交互模块设计与实验改进【PCB板+仿真文件】【优秀】

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编号:201404241609533121    类型:共享资源    大小:979.29KB    格式:RAR    上传时间:2014-04-24
  
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基于 mcs51 单片机 实验 试验 开发 系统 人机交互 模块 设计 改进仿真
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基于MCS51单片机的实验开发系统人机交互模块设计与实验改进

45页 17000字数+说明书+开题报告+任务书+答辩PPT+PCB板

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开发系统人机交互模块设计与实验改进

摘要:


   人机界面是人与机器进行交互的操作方式,而交互设计就是设计支持人们日常工作与生活的交互式产品,随着现阶段人们对计算机的普及,人机交互界面越来越受到人们的重视。在现代各类仪器的开发中,人机交互功能正起着无可替代的作用。机器与人类的友好性发展使得人机交互界面更适用于当今社会,从而提高人们的工作效率。本次设计主要研究人机交互界面中的数据交互,数据交互通常是指操作员通过输入设备给计算机输入数据指令,计算机之后执行指令并将结果通过输出设备表示出来。本文采用单片机、锁存器、矩阵键盘和数码管显示四大部分构成人机交互系统,在掌握交互原理的基础上对人机交互系统进行了整体的系统分析,设计出交互系统的硬件电路图和各部分所需要的软件程序。并对人机交互实验改进提出了个人想法。文章最后对本次设计进行了总结和展望。


关键词:人机界面,交互设计,单片机


目 录

第一章 绪论1

1.1选题目的及意义1

1.2 人机交互国内外发展现状1

1.3 本次课题主要研究内容2

第二章 人机交互模块设计原理与整体方案3

2.1 人机交互模块基本构成3

2.2 人机交互模块设计原理3

2.2.1 MCS51单片机的选择3

2.2.2 矩阵键盘选择4

2.2.3数码管显示原理5

2.3 人机交互模块整体设计方案7

2.4本章小结7

第三章 人机交互模块硬件电路设计8

3.1 单片机最小系统8

3.1.1 晶振电路8

3.1.2 复位电路9

3.2 4*4矩阵键盘硬件电路的设计9

3.3 数码管锁存器硬件连接10

3.3.1 锁存器原理10

3.3.2数码管选择11

3.3.3 数码管锁存器硬件连接电路图11

3.4 本章小结12

第四章 人机交互模块软件程序设计13

4.1 锁存器锁存程序13

4.2 行列扫描程序13

4.3  延时函数设计14

4.4整体程序设计15

4.4.1整体程序设计流程图15

4.4.2程序设计16

4.5 本章小结16

第五章  proteus调试与仿真并绘制PCB板17

5.1 proteus软件简介17

5.2 软件功能特点17

5.3 实验仿真功能实现17

5.3.1 HEX文件生成17

5.3.2实验硬件电路连接19

5.4 用proteus进行调试19

5.5 用protel DXP绘制PCB板21

5.6 本章小结:22

第六章 人机交互实验改进23

6.1 人机交互实验教学的现状23

6.1.1 教学内容不足23

6.1.2 教学手段的落后23

6.2 实验教学改进思考23

本章小结:24

第七章 总结与展望25

7.1 工作总结25

7.2 本次设计展望25

致谢26

参考文献27

附录128

附录232



1.2 人机交互国内外发展现状

   随着计算机技术的发展,操作命令也越来越多,功能也越来越强。随着模式识别,如语音识别、汉字识别等输入设备的发展,操作员和计算机在类似于自然语言或受限制的自然语言这一级上进行交互成为可能。此外,通过图形进行人机交互也吸引着人们去进行研究。这些人机交互可称为智能化的人机交互。这方面的研究工作正在积极开展。人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备,以有效的方式实现人与计算机对话、交换信息的技术。人们可以借助键盘、鼠标、操作杆、位置跟踪器、数据手套等设备,用手、脚、声音、姿态和身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息;计算机通过打印机,绘图仪、头盔式显示器、音频等输出设备或显示设备给人提供信息。

   目前,人机交互技术正处于多通道、多媒体的智能人机交互阶段,已经取得了不少研究成果,不少产品已经问世。侧重多媒体技术的有:触摸式显示屏实现的“桌面”计算机,能够随意折叠的柔性显示屏制造的电子书,从电影院搬进客厅指日可待的3D显示器,使用红绿蓝光激光二极管的视网膜成像显示器;侧重多通道技术的有:“汉王笔”手写汉字识别系统,结合在微软的Tablet PC 操作系统中数字墨水技术,广泛应用于Office/XP的中文版等办公、应用软件中的IBM/Via Voice连续中文语音识别系统,输入设备为摄像机、图像采集卡的手势识别技术,以IPHONE手机为代表的可支持更复杂的姿势识别的多触点式触摸屏技术,以及IPHONE中基于传感器的捕捉用户意图的隐式输入技术。

   人机交互技术领域热点技术的应用潜力已经开始展现,比如智能手机配备的地理空间跟踪技术,应用于可穿戴式计算机、隐身技术、浸入式游戏等的动作识别技术,应用于虚拟现实、遥控机器人及远程医疗等的触觉交互技术,应用于呼叫路由、家庭自动化及语音拨号等场合的语音识别技术,对于有语言障碍的人士的无声语音识别,应用于广告、网站、产品目录、杂志效用测试的眼动跟踪技术,针对有语言和行动障碍人开发的“意念轮椅”采用的基于脑电波的人机界面技术等。热点技术的应用开发是机遇也是挑战,基于视觉的手势识别率低,实时性差,需要研究各种算法来改善识别的精度和速度,眼睛虹膜、掌纹、笔迹、步态、语音、唇读、人脸、DNA等人类特征的研发应用也正受到关注,自然语言理解虽然目前在语言模型、语料库等方面有进展外,仍将是人机交互的重要目标,多通道的整合也是人机交互的热点,另外,与“无所不在的计算”、“云计算”等相关技术的融合与促进也需要继续探索。

1.3 本次课题主要研究内容

   本课题主要研究MCS51单片机人机交换系统中的数据交互,数据交互是人通过输入数据的方式与计算机进行交流的一种方式,它是人机交互的重要内容和形式。其一般的交互过程是:用户首先通过矩阵键盘为输入设备把数据输入单片机;然后,系统响应用户输入,给出反馈信息,并显示在数码管显示屏上,具体设计任务如下:

   1.分析各类基于MCS51系列单片机的人机互换模块设计,主要包括矩阵式键盘、LED显示;

   2.设计出人机互换模块的电路原理图,并用proteus完成部分模块的仿真;

   3.在面包板上调试电路,确定硬件电路,用DXP软件画出电路的PCB板;

   4.编写相应软件程序,进行软件的调试;

   5.进行系统软件、硬件结合进行整机调试,实现人机互换的输入输出;

   6. 针对本科单片机课程实验教学,进行人机交互模块实验方法的更新和改进。

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