第6章智能仪器人机接口

1、第第6 6章章 智能仪器人机接口智能仪器人机接口 6.1 键盘与接口键盘与接口 6.2 LED显示及接口显示及接口 6.3 触摸屏技术触摸屏技术 人机交互功能即用户与仪器交换信息的功能。人机交互功能即用户与仪器交换信息的功能。 有两方面的含义：一是用户对智能仪器进行状态有两方面的含义：一是用户对智能仪器进行状态干预和数据输入；二是智能仪器向用户报告运行状态干预和数据输入；二是智能仪器向用户报告运行状态与处理结果。与处理结果。 6.1 键盘与接口键盘与接口6.1.1 键盘输入基础知识键盘输入基础知识 一、一、 键盘的组织键盘的组织 键盘分为编码式键盘和非编码式键盘。键盘分为编码式键盘和非编码式键

2、盘。 非编码键盘有独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘之分。非编码键盘有独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘之分。 编程扫描工作方式、中断工作方式和定时扫描工作方式。编程扫描工作方式、中断工作方式和定时扫描工作方式。(1) 编程扫描工作方式：也称查询方式。编程扫描工作方式：也称查询方式。 (2) 中断工作方式：中断工作方式： (3) 定时扫描工作方式：定时扫描工作方式： 二、二、 键盘的工作方式键盘的工作方式 克服由键抖动所致的误判，常采用如下措施：克服由键抖动所致的误判，常采用如下措施： (1) 硬件电路消除法：硬件电路消除法：RS触发器来吸收按键的抖动如图所示。触发器来吸收按键的抖动如图所示。

3、一旦有按键按下时，触发器就立即翻转，触点的抖动便不会再一旦有按键按下时，触发器就立即翻转，触点的抖动便不会再对输出产生影响，按键释放时亦然。对输出产生影响，按键释放时亦然。 (2) 软件延时法：当判定按键按下时，用软件延时软件延时法：当判定按键按下时，用软件延时10ms20ms，等待按键稳定后重新再判一次，以躲过触点抖动期。，等待按键稳定后重新再判一次，以躲过触点抖动期。三、三、 无锁键、自锁键及互锁键无锁键、自锁键及互锁键 电子仪器需要用到无锁键、自锁键、互锁键等按键类型电子仪器需要用到无锁键、自锁键、互锁键等按键类型 无锁键即按键。当键按下时，按键的两个触头接通；松开无锁键即按键。当键按下

4、时，按键的两个触头接通；松开时，两个触头断开，恢复开路。时，两个触头断开，恢复开路。 自锁键在逻辑上等效于双稳态。当第一次按下时自锁键在逻辑上等效于双稳态。当第一次按下时(包括松开包括松开后后)，其按键两个触头接通；第二次按下及松开后，两个触头又，其按键两个触头接通；第二次按下及松开后，两个触头又断开，不断地按此规律动作。断开，不断地按此规律动作。 互锁键是指一组具有互锁关系的按键开关。当这一组按键互锁键是指一组具有互锁关系的按键开关。当这一组按键开关之一被选择时开关之一被选择时(即对应的开关接通即对应的开关接通)，与该键有互锁关系的其，与该键有互锁关系的其他键都将断开。或者说，具有互锁关系的

5、这组按键，某时刻最他键都将断开。或者说，具有互锁关系的这组按键，某时刻最多只能有一个键被选择。多只能有一个键被选择。 6.1.2 键盘接口电路及控制程序键盘接口电路及控制程序 一、一、 独立式键盘接口电路及程序设计独立式键盘接口电路及程序设计 非编码键盘按照与主机连接方式的不同，有非编码键盘按照与主机连接方式的不同，有独立式、矩阵式和交互式之分。独立式、矩阵式和交互式之分。 二、二、 矩阵式键盘接口电路及程序矩阵式键盘接口电路及程序三、三、 交互式键盘接口电路及编程方法交互式键盘接口电路及编程方法 一、一、 独立式键盘接口电路及程序设计独立式键盘接口电路及程序设计 独立式键盘接口独立式键盘接口

6、软件流程图软件流程图 二、矩阵式键盘接口电路及程序二、矩阵式键盘接口电路及程序 2. 线路反转法线路反转法1. 行扫描法行扫描法 6.2 LED 显示及接口显示及接口 6.2.1 LED显示原理显示原理 6.2.2 七段七段LED显示及接口显示及接口 6.2.3 点阵点阵LED显示及接口显示及接口 6.2.1 LED显示原理显示原理 LED的正向工作压降一般在的正向工作压降一般在1.2V2.6V，发光工作电流在，发光工作电流在5mA20mA，LED很适于脉冲工作状态，亮度增强很适于脉冲工作状态，亮度增强20左右。左右。LED显示器有单个、七段和点阵式等几种类型。显示器有单个、七段和点阵式等几种

7、类型。 一、一、 单个单个LED显示器显示器二、二、 七段七段LED显示器显示器三、三、 点阵式点阵式LED显示器显示器 6.2.1 LED显示原理显示原理一、一、 单个单个LED显示器显示器 6.2.2 七段七段 LED 显示及接口显示及接口 共阳极和共阴极两种结构。共阳极和共阴极两种结构。 七段七段LED显示器可组成显示器可组成09数字和多种字母，共有八段。数字和多种字母，共有八段。 硬件译码显示电路（共阳极接法）硬件译码显示电路（共阳极接法） 软件译码显示电路（共阴极接法）软件译码显示电路（共阴极接法） 01234567abcdefgep+5VD7 DpD6gD5fD4eD3dD2cD1

8、bD0a代码代码01231 1 0 0 0 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H1 0 1 0 0 1 0 0 A4H1 0 1 1 0 0 0 0 B0H软件译码法软件译码法( BCD码码七段显示代码七段显示代码 )abdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdpabdcefgdp09 的七段显示代码的七段显示代码 ： C0H，F9H，A4H，B0H .D7-D0共阳极接法为例共阳极接法为例字符字符 共阴极段码共阴极段码 共阳极段码共阳极段码 字符字符 共阴极段码共阴极段码 共阳极段码共阳极段码0 3FH C0H A 77H 88H 1 06H

9、F9H B 7CH 83H 2 5BH A4H C 39H C6H 3 4FH B0H D 5EH A1H 4 66H 99H E 79H 86H5 6DH 92H F 71H 8EH6 7DH 82H H 76H 09H 7 07H F8H P 73H 8CH 8 7FH 80H U 3EH C1H9 6FH 90H 灭灭 00H FFH LED LED 显示器字段码表显示器字段码表 6.2.2 七段七段 LED 显示及接口显示及接口 一、一、 静态显示接口电路及显示程序举例静态显示接口电路及显示程序举例二、二、 动态扫描显示接口电路及显示程序举例动态扫描显示接口电路及显示程序举例6.2.3

10、 点阵点阵 LED 显示及接口显示及接口 点阵式点阵式LED显示器是以点阵格式进行显示，因而显示的符号比较逼真。显示器是以点阵格式进行显示，因而显示的符号比较逼真。 57点阵字符显示器由点阵字符显示器由35只只LED显示单元排成显示单元排成5列列7行矩阵格式，结构如图示。行矩阵格式，结构如图示。 一、触摸屏的类型一、触摸屏的类型 1.按触摸屏的结构进行分类按触摸屏的结构进行分类 嵌入式嵌入式(内置式内置式)结构结构 外挂式外挂式 2.按触摸屏的检测手段进行分类按触摸屏的检测手段进行分类 电阻式电阻式 红外式红外式 电容式电容式 表面声波式表面声波式6.3 触摸屏技术触摸屏技术 电阻触摸屏电阻触

11、摸屏电阻触摸屏的主要部分是一块多层的复合电阻薄膜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。常用在触摸屏而导致报废。常用在PDAPDA等手持设备或其它等手持设备或其它. . 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

12、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. 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。 性能类别红外四线电阻电容表面声波五线电阻价格低低高高较高清晰度字符图象模糊字符图象模糊很好较好透光率100%90%90%98%95%色彩失真有有分辨率1000*7204096*40964096*40964096*40964096*4096防刮擦主要缺陷一般，怕硬物敲击非常好且不怕硬物一般，怕锐器野蛮使用外框易碎差一般不怕好但锐器反应速度50-300ms10-20ms15-24ms10ms10ms材料塑料框架或透光外壳多层玻璃或塑料复合膜四层复合膜纯玻璃多层玻