【JP014】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
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jp014
基于
mcs51
单片机
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人机交互
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【JP014】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,jp014,基于,mcs51,单片机,实验,试验,开发,系统,人机交互,模块,设计,改进,改良
- 内容简介：
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西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表 题 目 基于 片机的实验开发系统人机交互模块设计与实验改进 学生姓名 王玮 学 号 08102080236 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 吕建波 罗振元 检查时间 班 级 08 级（ 2）班 毕 业 设 计（论文） 进 展 情 况 通过对 单片机 相关资料的学习，以及对整个设计的了解，现基本完成以下设计工作： 机互换模块 的设计与分析。此部分包含两部分内容：分别是 4*4 矩阵键盘 和数码管 的分析 设计。 4*4 矩阵键盘扫描方式为行列扫描（带中断），数码管选择 4 位 8 段数码管。 中断） 的人机互换程序设计 。 下一步 用 成部分模块的仿真，在面包板上进行电路实验，画出 后 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 。 指 导 教 师 意 见 签字 ： 年 月 日 教研室意见 签字 ： 年 月 日 西安文理学院 机械电子工程系 本科 毕业设计 （论文） 题 目 基于 片机的实验开发系 统 人机交互模块设计与实验改进 专业班级 08 机械设计制造及其自动化（ 2） 班 学 号 08102080236 学生姓名 王玮 指导教师 吕建波 、 罗振 元 设计所在单位 西安文理学院 2012 年 5 月 西安文理学院本科毕业设计（论文） 任务书 题 目 基于 片机的实验开发系统人机交互模块设计与实验改进 学生姓名 王玮 学 号 08102080236 专业班级 08 机械设计制造及其自动化（ 2）班 指导教师 吕建波 罗振元 职 称 助理实验师 工程师 教 研 室 实验室 实训中心 毕业设计（论文） 任务与要求 1、查阅国内外 列单片机应用的研究现 状，了解 列单片机人机模块的构成，撰写开题报告和不少于 1000 字的外文翻译； 2、分析各类基于 列单片机的人机模块设计 ，主要包括矩阵式键盘和 示； 3、设计通用模块的电路原理图，用 成部分模块的仿真，在面包板上进行电路实验，画出 ； 4、编写相应的软件程序，并进行软硬件综合调试，实现 系统与用户之间的交互关系 ； 5、 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； 6、撰写毕业论文，进行毕业答辩。 毕业设计（论文） 工作 进程 起止时间 工作内容 - 阅资料，了解 列单片机应用的国内外研究现状 和 人机互换模块的构成，撰写开题报告和不少于 1000 字的外文翻译； 分析各类基于 列单片机的 人机 互换 模块设计 ，主要包括 矩阵式键盘和 示； 设计出 人机交互 模块电路原理图， 用 成部分模块的仿真，选取 元器件； 在面包板上调试电路，确定硬件电路，画出电路的 ，有条件情况下进行 板； 编写相应软件程序，进行软件的调试； 系统软件、硬件结合进行整机调试， 实现 系统与用户之间的交互关系 ； 进行测控接口模块实验方法的更新和改进； 撰写毕业论文初稿； 修改论文并定稿，整理全部资料，准备毕业答辩。 开始日期 完成日期 教研室主任（签字） 系主任（签字） 西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 基于 片机的实验开发系统人机交互模块设计与实验改进 学生姓名 王玮 学 号 08102080236 专业名称 机械设计制造及 其自动化 指导教师 吕建波 罗振元 开题 时间 级 08 机电（ 2）班 一、 选题目的和意义 人机互动是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问， 系统可以是各 种各样的机器，也 可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分， 用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。 人机交互 的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。 有了交互，多媒体程序才具有和用户对话的能力，有和用户对话的能力，才能让用户随心所欲控制多媒体程序的走向。 本文以 列单片机为核心处理器， 通过操作员从键盘打入命令，操作系统接到命令后立即执行并将结果通过显示器显示的 这一 过程， 设计出 单片机的人机互换模块，并在境下进行仿真，进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。通过完成 人机交互模块的 完整过程， 从而从实践了解到单片机系统 ，强化 了 所学理论知识 。 二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势 为了能和计算机进行更加人性化的交互，各种人机交互技术不断出现，每一种新技术的出现带来的都是对人机交互研究的历史性跨越。 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 C 操作系统中数字墨水技术，广泛应用于 P 的中文版等办公、应用软件中的 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 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 基于传感器的 捕捉用户意图的 隐式输入技术。 目前， 人机交互的发展趋势为：高科技化、自然化和人性化。其中高科技化包括平面化、超薄型化、便携式；自然化是在设计中 运用进步的图形学、软件工程、人工智能、窗口系统等软件技术，充分发挥整合和协调的作用，并 在 入图形艺术、心理学和人机工程等方面 做深入 的研究；而人性化的最大体现在于计算机虚拟现实技术的实用化。 人机交互的发展仍将延续由以计算机为中心的交互向以人为中心的交互转变， 理想的人机交互模式就是“用户自由”，“用户自由” 指的是能听、说、读、写、感觉却不可见的计算机 ， 然 而计算会无所不在，不可见的人机交互也 将 会无所不在 。随着 人机交互技术与计算机始终相伴发展 、 运算能力日趋强大 ， 网络和通信技术的快速发展 ， 显示技术的重大突破 ， 人机交互 将步入一个新的起点与高度 。 三、 主要研究内容 本课题主要研究 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 通过输入设备把数据输入计算机；然后，系统响 应用户输入，给出反馈信息，并显示在屏幕上（或者以其他方式显示） ， 具体设计任务如下 ： 1分析各类基于 列单片机的人机互换 模块设计 ， 主要包括矩阵式键盘、 示 ； 2设计出人机互换 模块的电路原理图，并用 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 件画出电路的 ； 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，进行测控接口模块实验方法的更新和改进 。 指导教师意见及建议： 签字 ： 年 月 日 教研室 审核 意见 ： 签字 ： 年 月 日 在毕业设计过程中，该生积极主动与指导老师联系，根据阶段要求，按时提交相关文档，态度积极认真。 该论文选题为基于 片机的实验开发系统人机交互模块设计与实验改进设计，具有一定的实际工程应用意义，选题与本专业方向相关，符合要求，工作量大小合适；从论文的内容来看，该生收集并查阅的大量的数码管 、 片机和 矩阵键盘 等方面的资料，同时 能够把这些资料有机结合并加以应用，对人机交互模块进行了系统性的分析 ，并进行了系统软硬件设计，包括 4*4 矩阵键盘 、单片机最小系统、 锁存器 和 数码管显示模块，最后进行了 设计和 真 ，论文的论述依据详实充分， 结构合理，层次清楚，对业务的阐述清晰，逻辑结构合理， 写作用语规范。 总体来讲，论文选题符合要求，工作量充足，且查阅了大量资料，论据充实，写作规范，达到了本科毕业的水平。 基于 人机交互模块设计与实验改进 班级： 08级机电 2班 姓名：王玮 学号 : 08102080236 指导老师：吕建波、罗振元 一 研究概述 研究背景 :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，人机交互功能起着无可替代的作用。 研究问题 :以 过操作员从键盘打入命令，操作系统接到命令后立即执行并将结果通过数码管显示器显示的这一过程，设计出人机互换模块 。 二 人机交互基本框架 设计主要包括四部分，其中 4*4矩阵键盘作为系统输入设备， 4位 8段数码管显示作为输出设备， 89个段锁存器和一个位锁存器来完成数据锁存处理。这四部分模块对数据的基本执行流程及其相互之间关系如下图 矩 阵 键 盘( 数 据 输 入 )M C S 5 1 单 片 机（ 数 据 处 理 ）锁 存 器（ 数 据 缓 存 ）数 码 管 显 示（ 数 据 反 馈 ）图 人机交互基本流程图 三 89四 矩阵键盘硬件电路 五 数码管锁存器硬件电路图 六 整体程序设计 人机交互模块程序设计中，首先是在按键按下之后，程序进行行列扫描，扫描完成之后进入按键处理，将相应值送往断码和位码，进行数码管扫描显示。因为数码管共 8位，所以当位选进入第八位，断码显示之后，程序进行清屏处理，等待下次 8位数字的键入。图 按 键 扫 描按 键 处 理数 码 管 显 示 扫 描清 屏图 体程序设计流程图 软件设计应注意问题： 程序中必须在每次有按键按下时都要去抖动后再检测该按键是否按下，因为在按键的实际波形（图 按下和释放时都存在抖动。若不去除抖动， 程序混乱。 t) t) 45); 45); 图 按键按下时实际波形 扫 描 程 序 启 动将 第 一 行 端 口 设 为 1 ，其 余 端 口 为 0读 各 端 口 状 态记 录 键 值将 第 二 行 端 口 设 为 1 ，其 余 端 口 为 0读 各 端 口 状 态将 第 三 行 端 口 设 为 1 ，其 余 端 口 为 0读 各 端 口 状 态是 否 为 第 一 行 按 键是 否 为 第 二 行 按 键是 否 为 第 三 行 按 键将 第 四 行 端 口 设 为 1 ，其 余 端 口 为 0读 各 端 口 状 态是 否 为 第 四 行 按 键等 待 下 次 按 键 按 下记 录 键 值记 录 键 值记 录 键 值 七 八 实验改进探讨 传统实验方案存在的问题： （ 1）上课老师只讲理论，学生被动学习，缺乏积极性。 （ 2）实验课程时间紧张，学生只是按部就班，缺少循序渐进的思考方式。 改进方法： （ 1）由以往教师在课堂上纯理论教学转变成实验室现场教学，老师做完实验，学生根据老师的现场教学随后做实验，这样学生能较快的吸收老师所讲述的内容，并对课堂上学习的课程及时得到温故。 （ 2）利用 过 场连线并演示运行结果，老师可以通过连线对学生讲解每条连线的意义，避免学生盲目连线却不了解其中意义。 （ 3）开展相应的实验技能竞赛，提高学生自主学习能力。 （ 4）为了切实可行地给学生创造学习条件，学
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