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第三章人机对话与数据通信 键盘LCD显示器触摸屏技术串行总线数据通信PTR2000无线数据传输 3 1键盘 键盘的种类 键盘上闭合键的识别是由专用硬件实现的 称为编码键盘 靠软件实现的称为非编码键盘 键盘的接口必须解决下列的一些问题 1 决定是否有键按下 2 如有键按下 决定是哪一个键被按下 3 确定被按键的读数 4 反弹跳 按键抖动的消除 5 处理同时按键既同时有一个以上的按键 3 1 1非编码键盘 1 独立连接式非编码键盘 P 接口 V 10k 4 2 矩阵式非编码键盘 识别按键的方法 行扫描法线反转法 线反转法 非编码键盘接口 3 1 2键盘信号的获取方法有三种 程序扫描法中断扫描法定时中断法键盘监控程序设计方法有 直接分析法状态矩阵法3 1 3编码键盘 编码键盘的基本任务是识别按键 提供按键读数 一个高质量的编码键盘还应具有反弹跳 处理同时按键等功能 静态编码器 普通编码器如74148可编程键盘 显示接口如8279 静态式编码器接口 0 1 2 3 4 5 6 7 10 11 12 13 1 2 3 4 8 9 7 6 74148 EI A0 A1 A2 A2 A1 A0 a 接口电路 b 真值表 D0D1D2D3D4D5D6D7 P0 0P0 1P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 7 ALE P2 7 RD INT1 8051 RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0 CLK A0 WR RD IRQ 74LS373 RESET SHIFT CNTL 20 F 5V 2K SL0SL1SL2 8279 74LS138Y0 Y7 VCC 5V 15141312111098 76543210 BIC8708 dp BIC8708 5V f g c e d b a B0B1B2B3A0A1A2A3 CS WR 3 2数码显示技术 液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件 其优点为 工作电流比LED小几个数量级 尺寸小 厚度约为LED的1 3等 LCD的驱动方式 驱动方式由电极引线的选择确定 既LCD选定后 其驱动方式也就随之确定了 静态驱动迭加驱动 时分驱动 3 2 1LCD数码显示 3 2 1 七段LCD显示器 静态驱动方式 VA 迭加驱动方式 迭加驱动方式通常采用电压平均法 其占空比有1 2 1 8 1 12 1 16 1 32 1 64等 偏比有1 2 1 3 1 5 1 7 1 9等 硬件译码的LCD驱动接口 ICM7211 ICM7211AM与8031单片机的接口 3 2 2 字符式LCD显示器 LCM 512 01A点阵字符式液晶显示模块 自带驱动IC和液晶显示控制IC 该模块上的控制器是HD44780内部有字符发生器和显示数据存储器 可显示96个ASCII字符和92个特殊字符 二 模块各管脚的功能为 Vss 地线输入端 VDD 5V电源输入端 Vo 液晶显示面板亮度调节 通过10 20K的电阻接到 5V和地之间起调节亮度的作用 图3 13所示为Vo的接法 RS 寄存器选择信号输入线 当其为低电平时 选通指令寄存器 为高电平时选通数据寄存器 R W 读 写信号输入线 低电平为写入 高电平为读出 E 使能信号输入线 读状态下 高电平有效 写状态下 下降沿有效 14 D0 D7 数据总线 可以选择4位总线或8位总线操作 选择4位总线操作时使用D4 D7 三 HD44780指令集1 清显示命令 00000001 执行时间1 64ms 2 光标返回命令 0000001 执行时间1 64ms 3 输入方式 000001I DS 执行时间40 s 设置光标 显示画面移动的方向 I D 1 AC自动加1 光标右移一个字符位 S 0无效 S 1有效 4 显示开关控制 00001DCB 其中 D 1时开显示 D 0时关显示C 1时光标显示 C 0时光标消失B 1为闪烁启用 B 0时闪烁关闭5 光标 显示画面移动 0001S CR L 其中 S C 1为显示画面位移 S C 0为光标位移R L 1为右移 R L 0为左移6 功能设置 001DLNF 其中 DL 1表示数据总线有效位长为8位 DL 0表总线为4位 N 1表示字符行为两行 N 0表示字符行为一行 F 1表示字体为5 10点阵 F 0为5 7点阵 高4有效 7 CGRAM地址设置 01A5A4A3A2A1A0 8 DDRAM地址设置 1A6A5A4A3A2A1A0 9 读BF及AC值 BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC010 写数据 11 读数据 3 2 3图形式LCD显示器 一 MGLS 19264模块的内部电路结构 二 引出线的功能 1 VCC 模块 5V电源输入端 2 GND 地线输入端 3 VO 显示亮度调节 4 CSA CSB 芯片选择控制 其值为00时选通HD61202 1 即选择左屏有效 值为01时选通HD61202 2 即选择中屏有效 值为10时选通HD61202 3 对应的选择右屏有效 5 D I 数据 指令选择 D I 1时进行数据操作 D I 0时写指令或读状态 6 R W 读写选择信号 R W 1为读选通 R W 0为写选通 7 E 读写使能信号 在E的下降沿 数据被写入HD61202 在E高电平期间 数据被读出 8 DB0 DB7 数据总线 三 HD61202显示RAM的地址结构 四 HD61202的指令系统 1 显示开 关指令DB0 1时显示RAM内容2 显示起始行设置3 页设置指令4 列地址设置指令5 读状态指令BUSY 1表忙 ON OFF 1显示关闭 RESET 1复位状态 6 写数据指令7 读数据指令 R WD IB7B6B5B4B3B2B1B00000111111 00011显示起始行 0 63 0010111页号0001显示列地址11BUSY0ON OFFRESET000001写数据11显示数据读 五 直接访问方式接口电路 3 3触摸屏简介 一 触摸屏的类型1 按触摸屏的结构进行分类嵌入式 内置式 结构外挂式2 按触摸屏的检测手段进行分类红外式电阻式电容式表面声波式 电阻触摸屏 电阻触摸屏的主要部分是一块多层的复合电阻薄膜 它最大的特点是不怕油污 灰尘 水 电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料 不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废 常用在PDA等手持设备或其它 红外触摸屏以光束阻断技术为基本原理 不需要在原来的显示器表面覆盖任何材料 其主要优点是价格低廉 安装方便 可以用在各档次的计算机上 缺点 发光二极管寿命比较短 影响了整个触摸屏的寿命 红外线触摸屏由于依靠感应红外线运作 外界光线变化会影响其准确性 且红外线触摸屏不防水不防污物 甚至非常细小的外来物体也会导致误差 影响性能 近来红外触摸技术有较大突破 主要应用在较大尺寸上 电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用 是利用人体的电流感应进行工作的 电容式触摸屏是众多触摸屏中最可靠 最精确的一种 但价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种 缺点是反光严重 最大缺点是漂移 表面声波触摸屏是众多触摸屏中较可靠 较精确的一种且其价格比适中 是现时触摸屏市场很畅销的产品 它具有低辐射 不耀眼 不怕震 抗干扰强等特点 抗刮伤性良好 不受温度 湿度等环境因素影响 寿命长透光率高 能保持清晰透亮的图像质量 没有漂移 只需安装时一次校正 有第三轴 即压力轴 响应 灰尘 油污等对其表面影响较大 ADS7843是一个内置12位模数转换 低导通电阻模拟开关的串行接口芯片 3 4串行总线数据通讯 3 4 1 RS 232C总线标准及应用 电平转换芯片介绍 1 驱动器的输出电平逻辑0 5V 15V 逻辑1 5V 15V 2 接收器的输入检测电平逻辑0 3V 逻辑1 3VRS 232C使用的是负逻辑 3 4 2 RS 422 485标准总线及其应用 RS 449与RS 232C的主要差别是信号的传输方式不同 RS 449接口是利用信号导线之间的电位差 可在1200m的双绞线上进行数字通信 速率可达90kb s 由于RS 449系统用平衡信号差电路传输高速信号 所以噪声低 又可以多点或者使用公用线通信 RS 422是RS 449标准的子集 规定了电气方面的要求 RS 422A的传输率最大为10Mb s 在此速率下 电缆允许长度为120m 如果采用较低传输速率 如90kb s 最大距离可达1200m RS 485是RS 422A的变形 RS 422A为全双工 可同时发送和接收 RS 485则为半双工 在某一时刻 一个发送另一个接收 RS 232C RS 422A RS485性能比较 3 4 3 USB通用串行总线及应用 UniversalSerialBus USB具有如下一些特点 USB接口统一了各种接口设备的连接头 即插即用 plug and play 并能自动检测与配置系统的资源 具有 热插拨 hotattach detach 的特性 USB最多可以连接127个接口设备 USB1 1的接口设备采用两种不同的速度 12Mbps 全速 和1 5Mbps 慢速 USB2 0的传输速度最高可达到480Mbps 也即是480Mbit s 一 USB基本特性 USB采用四线电缆 其中两根是用来传送数据的串行通道 另两根为下游设备提供电源 USB系统的基本构架可以分为三个主要的部分 USB主机控制器 根集线器 USB集线器 USB设备 二 USB的传输内幕 1 传输基础配置通信应用通信管理总线上的数据PC到PC的通信2 设备端点3 连接设备到主机 设备列举 4 传输类型控制传输中断传输批量传输等时传输 三 主机如何通信 分层驱动驱动程序的选择 四 USB接口器件及应用 USB专用接口芯片PDIUSBD12的主要特点 高性能USB接口器件集成了SIEFIFO存储器收发器以及电压调整器 可与任何外部微控制器 微处理实现高速并行接口 2M字节 秒 完全自治的直接内存存取DMA操作 集成320字节多结构FIFO存储器 主端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输 在批量模式和同步模式下均可实现1M字节 秒的数据传输速率 具有良好EMI特性的总线供电能力 在挂起时可控制LazyClock输出 可通过软件控制与USB的连接 采用GoodLink技术的连接指示器 在通讯时使LED闪烁 可编程的时钟频率输出 符合ACPIOnNOW和USB电源管理的要求 内部上电复位和低电压复位电路 高于8kV的在片静电防护电路减少了额外元件的费用 多中断模式实现批量和同步传输 双电源操作3 3 0 3V或扩展的5V电源 范围为3 6 5 5V PDIUSBD12的引脚功能 1 DATA0 7 双向数据位 2 ALE 地址锁存使能 下降沿关闭地址信息锁存 3 CS N 片选 低电平有效 4 SUSPEND 器件处于挂起状态 5 CLKOUT 可编程时钟输出 6 INT N 中断 低电平有效 7 RD N 读选通 低电平有效 8 WR N 写选通 低电平有效 9 DMREQ DMA请求 10 DMACK DMA应答 低电平有效 11 EOT N DMA传输结束 低电平有效 EOT ND仅当DMACK N和RD N或WR N一起激活时才有效 12 RESET N 复位 低电平有效且不同步 片内上电复位电路 该管脚可固定接VCC 13 GL N GoodLinkLED指示器 低有效 14 XTAL1 XTAL2 晶振连接端 如果采用外部时钟信号取代晶振 可连接XTAL1 XTAL2应当悬空 15 D D USBD 和D 数据线 16 VOUT3 3 3 3V调整输出 要使器件工作在3 3V 对VCC和VOUT3 3脚都提供3 3V 17 A0 地址位 A0 0 选择命令指令 A0 1 选择数据 该位在多路地址 数据总线配置时可忽略 应将其接高电平 PDIUSBD12与微控制器的接口 3 5PTR2000无线数据传输 调制解调器的功能调制过程是在发送端把数字信号变换成能被模拟信道传输的模拟信号 这是一种数 模变换过程 完成调制功能的设备是调制器 解调过程是在接收端再把接收到的模拟信号转换成数字信号 这是一种模 数变换过程 完成解调功能的设备是解调器 调制解调器的构成调制解调器的分类 3 5 1无线数传基础 3 5 2PTR2000无线收发模块的应用 PTR2000的特性接收发射合一 国际通用的数传频段433MHzFSK 频移键控 调制 抗干扰能力强 特别适合工业控制场合采用DDS PLL频率合成技术 频率稳定性极好 灵敏度高 达到 105dBm 发射功率最大 10dBm低工作电压 2 7V 功耗小 接收状态250uA 待机状态仅为8uA 具有两个频道 特别满足需要多信道工作的特殊场合工作速率最高可达20Kbit s 也可在较低速率下工作如9600bps 可直接接CPU串口使用如8