智能仪器设计与实现06 智能仪器的人机界面与外设控制技术

1、第6章 智能仪器的人机界面与外 设控制技术 6.1 键盘及LED显示器接口技术 6.1.1 输入键盘 1.键盘输入的特点 2.键盘输入的处理 (1)识键 (2)译键 (3)键义分析 3.非编码键盘的处理 (1)扫描法 寻找有无键接下 图6.1 按键过程中的接触电阻变化情况图6.2 防止抖动的电路 找出按下键的列位置 找出按下的键属于哪一行 图6.3 三行三列非编码键盘示意图 CPU根据查到的按键特征编码，执行为其 服务的专用子程序，以完成该键的操作功 能。图6.4是该程序的流程图。 图6.4 三行三列按键处理程序流程图 (2)线反转法 4.编码键盘的处理 图6.5 线反转法键盘接口 图6.6

2、键盘面板 图6.7 键盘编码格式 图6.8 键盘编码硬件原理图 /OUT1=IN1*IN3*IN5*IN7*IN9*IN11 /OUT2=IN1*IN2*IN5*IN6*IN9*IN10 /OUT3=IN1*IN2*IN3*IN4*IN9*IN10*IN11*IN12 /OUT4=IN1*IN2*IN3*IN4*IN5*IN6*IN7*IN8 OUT5=IN1*IN2*IN3*IN4*IN5*IN6*IN7*IN8*IN9*I N10*IN11*IN12 GAL16V8的PLD逻辑可表示为： /OUT1=IN3*IN5*IN7 /OUT2=IN2*IN5*IN6 /OUT3=IN2*IN3*I

3、N4 OUT4=IN1*IN2*IN3*IN4*IN5*IN6*IN7*IN8 6.1.2 LED显示器及其接口设计 1.LED显示器原理与结构 (1)LED显示器结构 (2)静态显示与动态显示 2.LED显示器的静态显示接口设计 图6.9 7段LED显示器外形、引脚及电原理图 在选择LED接口器件时，需考虑两个方面的 因素： 图6.10 LED静态驱动示意图 图6.11 LED显示器动态驱动示意图 6.1.3 PS7219多位LED 显示驱动芯片 1.引脚说明 2.寄存器与功能说明 (1)复位信号 (2)串行寻址方式 图6.12 PS7219引脚图 (3)数字和控制寄存器 图6.13 由外部

4、提供RST信号的电路图6.14 对外部提供RST信号的电路 (4)掉电模式 (5)起始上电 (6)译码方式寄存器 (7)亮度控制和数字间空白显示 (8)扫描界线寄存器 (9)显示测试寄存器 (10)闪烁控制寄存器 (11)非工作(NO-OP)寄存器 3.应用说明 (1)电源旁路及布线 (2)计算功耗 PS7219功耗计算(PD)： 其中： VCC=电源电压 DUTY=由亮度控制提供的占空比 N=驱动的段的数量(8个) VLED=LED正向压降 ISEGA=5mA ISEGB=VCC/330 (3)级联驱动器 4.PS7219与单片机的接口 图6.15 PS7219级联方法 图6.16 AT89

5、C2051与PS7219的连接 图6.17 8279内部结构框图 (3)扫描计数器 (4)回复缓冲器、键盘去抖及控制 (5)FIFO传感器及其状态寄存器 (6)显示RAM和显示地址寄存器 2.8279的引脚和功能 3.8279的命令字和状态字 (1)键盘显示方式设置命令字。命令格式： 图6.18 8279引脚排列与功能 (2)程序时钟命令。命令格式： (3)读FIFO传感器RAM命令特征位。命令 格式： (4)读显示RAM命令。命令格式： (5)写显示RAM命令。命令格式： (6)显示禁止写入消隐命令特征位。命令格 式： (7)消除命令。命令格式： (8)结束中断错误方式设置命令。命令格式：

6、4.8279的状态格式与状态字 5.8279的数据输入输出 6.显示器的填入移位方式 7.8279的内部译码与外部译码 8.8279键盘、显示接口电路设计 (1)外时钟脉冲产生 (2)译码电路 8279片选译码电路 键盘、显示扫描译码器 (3)驱动电路 (4)复位电路 (5)中断请求线 (6)SHIFT和CNTL 9.8279键盘、显示软件设计 图6.19 8279键盘/显示电路 (1)8279的地址 (2)字型码表和字型码寻址 (3)地址分配 ADRES3：存放待显示的字符的代码的首地 址，ADRES3对应于最左边显示器。 ADRES4：按下键的键值存放首地址。 ADRES5：字型码存放首地

7、址。 (4)键盘、显示程序 8279初始化子程序 设INT0为中断输入引脚，程序如下： 显示更新子程序 这段程序先读取字符代码，把代码与字型 码首地址相加得到将要显示的字型码地址， 最后读出字型码送至8279显示。程序如下： 读键值中断服务程序 INT0中断服务程序入口地址为0003H。在中 断服务程序中读键值，并保存到键盘缓冲 区ADRES4中，ADRES4的第一个字节表示 当前键盘缓冲区中已有的键值个数。 6.2 液晶显示器(LCD)及接口技术 6.2.1 LCD的结构与主要技术特性 1.LCD的结构 2.LCD的主要技术特性 图6.20 液晶显示器结构示意图 6.2.2 笔画式LCD的驱

8、动方式 图6.21 LCD等效电路图图6.22 LCD驱动器引脚图 图6.23 CC14544消隐无效零原理 图6.24 89C52与CC14543及LCD接口 6.2.3 点阵式LCD的接口与控制 1.模块简介 2.控制命令 为了确保每条指令的正确执行，有必要在 执行指令前，先分析一下模块的状态字： 图6.25 CC4514和CC4515的原理图 图6.26 LCD240128A的模块结构 图6.27 LCD240128A模块与AT89C52单片机的接口电路 此时，累加器A中的每位所代表的内容如下： ACC.0：指令读写状态，1表示已准备好，0 表示忙； ACC.1：数据读写状态，1表示已准

9、备好，0 表示忙； ACC.2：数据自动读状态，1表示已准备好， 0表示忙； ACC.3：数据自动写状态，1表示已准备好， 0表示忙； ACC.4：未用； ACC.5：控制器运行特性检测，1表示可以， 0表示不可； ACC.6：屏读/拷贝状态，1表示出错，0表 示正确； ACC.7：闪烁状态，1表示正常，0表示不正 常； (1)地址指令设置命令 (2)显示区域设置命令 (3)设置显示方式 设置显示方式的格式为： (4)设置显示状态 (5)光标形状选择 (6)设置数据自动读/写方式 该指令包括B0H，B1H和B2H(B3H)等。其 中： B0H表示自动写；B1H表示自动读；B2H为 结束自动方式

10、。 该指令的格式为：D1+指令字节，意义如下： D1+C0H：表示数据写，地址加1； D1+C1H：表示数据读，地址加1； D1+C2H：表示数据写，地址减1； D1+C3H：表示数据读，地址减1； D1+C4H：表示数据写，地址不变； D1+C5H：表示数据读，地址不变。 有了上述指令，我们就可开始进一步的软 件设计，至于T6963A的更详细说明，请参 考有关文献。 3.控制软件 (1)初始化与准备工作 (2)CGROM中的字符显示 在1k字节的CGROM中，含有以下00H 7FH为字符代码的常用字母与符号。对于它 们的显示程序可以描述如下，这里以显示 “OK！”为例： (3)图形方式下显示

11、汉字 在TA6963A的控制指令中，有一个位操作 指令，格式为： 6.3 打印机及其接口技术 6.3.1 打印机的分类和工作原理 1.串行打印机与并行打印机 (1)串行打印机 (2)并行打印机 2.击打式打印机和非击打式打印机 (1)击打式打印机 (2)非击打式打印机 感热打印机。 激光打印机。 喷墨打印机。 3.字轮式打印机与针式打印机 6.3.2 TPP 40B微型打印机及其与单片机 的接口 1.TPP 40的字符代码和打印命令 TPP 40打印机共有256个代码(其中00H 无效)： 代码10H1FH为由用户定义的代码。 代码20H7FH为标准ASCII代码。 代码01H0FH为打印命令代码，其含义如 表6.20所示。 代码80HFFH为非ASCII代码，包括少量 汉字、希腊字母、块图图符和一些特殊字 符。 2.TPP 40B与计算机接口 图6.28 TPP 40打印机插座孔排列 图6.29 TPP 40接口 信号时序 图6.30 TPP 40与 AT8