成信工智能仪器设计课件第3章 智能仪器人机接口

第3章智能仪器人机接口

3.1键盘与接口

3.2LCD显示3.3触摸屏

人机交互功能即用户与仪器交换信息的功能。这个功能有两方面的含义：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与处理结果。

键盘与接口的任务大体可分为下列几项：(1)识键：判断是否有键按下。若有，则进行译码；若无，则等待或转做别的工作。

(2)译键：识别出哪一个键被按下并求出被按下键的键值。

(3)键值分析：根据键值，找出对应处理程序的入口并执行之。3.1键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。独立式键盘结构的特点是一键一线，即每一个按键单独占用一根检测线与主机相连，矩阵式键盘结构的特点是把检测线分成两组，一组为行线，另一组为列线，按键放在行线和列线的交叉点上。交互式键盘结构的特点是，任意两检测线之间均可以放置一个按键。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：也称查询方式。

中断工作方式：

定时扫描工作方式：

二、键盘的工作方式矩阵式非编码键盘识别按键的方法行扫描法线反转法行线x2x1x0y0y1y2y3列线0489512376AB10KΩ*3+5V行码列码0键：11011101键：11011012键：11010113键：11001114键：10111105键：1011101A键：0111011线反转法并行接口11010000+5V+5V并行接口11011011+5V+5V3.2LCD显示技术3.2.1段码式LCD3.2.2字符点阵与图形点阵式3.2.1段码式LCD每片MC14543驱动一位LCD，BCD码输入端与8051的P1.0~P1.3相连接，P1.4~P1.7则分别与每一片的LCD连接，控制输入BCD码。与LED的使用类似。七段LCD显示器VA1=1LCDABC不显示显示VBVCVA-VC3.2.2字符点阵与图像点阵字符点阵式LCD模块集LCD控制电路与驱动器为一体，对使用者来说相当于一个可编程的显示模块，使用时只要根据要求输入适当的控制字和显示数据，就可以显示内容。LCD240128A内容结构LCD240128A使用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：STATE：MOVDPTR，#40001HMOVXA，@DPTRRET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ACC.1：指令读写状态，1表示已准备好，0表示忙ACC.2：数据自动读状态ACC.3：数据自动写状态ACC.4：未用ACC.5：控制器运行特性检测ACC.6：屏读/拷贝状态；ACC.7：闪烁状态；地址指令设置命令地址指令设置命令主要包括如下三种设置：（1）设置光标位置：D1+D2+21H；其中D1为光标离液晶屏左上角的横向字符数；D2为光标离液晶屏左上角的纵向字符数。（2)设置CGRAM的位置：D1+00H+22H；此指令中D1的有效位为低5位，用于设置2kCGRAM在8k显示RAM中的高5位地址，中间8位为字符代码，低3位为字符8×8点阵行计数值。（3）设置当前要操作的单元：D1+D2+24H其中D1为地址的低字节，D2为高字节。显示区域设置命令显示区域设置命令主要是对文本区首址和每行字符数以及图形区的首址和每行字符数进行设置。（1）设置文本显示区的首址：D1+D2+40H其中D1为低字节，D2为高字节，地址对应于显示屏左上角的字符位。（2）设置文本区的每行字符数：D1+00H+41H（3）设置图形区首址：D1+D2+42H其中D1为地址的低字节，D2为高字节。（4）设置图形区每行字符数：D1+00H+43H设置显示方式

设置显示方式的格式为：1000N3N2N1N0各位的意义如下：N3-字符发生器选择位，当N3=1时，选择CGRAM，字符代码为00H～FFH，字节空间为2k；当N3=0时，选择CGROM，字符代码为00H～7FH。通过N2、N1和N0的不同组合可对合成显示方式进行选择，选择方式如表2所列。只有当文本方式和图形方式均打开时，上述合成显示方式的设置才有效。

表2合成显示方式选择N2N1N0合成显示方式000文本与图形以逻辑“或”001文本与图形以逻辑“异或”011文本与图形以逻辑“与”100文本特征方式设置数据自动读/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。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；C1H：表示数据读，地址加1；D1+C2H：表示数据写，地址减1；C3H：表示数据读，地址减1；D1+C4H：表示数据写，地址不变；C5H：表示数据读，地址不变。3.2触摸屏与OLED3.2.1触摸屏原理3.2.2触摸屏应用3.2.3OLED电阻式触摸屏电容式触摸屏红外线触摸屏外表声波触摸屏3.2.1触摸屏原理

(1)分类（2）电阻式触摸屏四线制电阻触摸屏：四线制电阻触摸屏测量X坐标时：1）在X+，X-两电极加上一个电压Vref，Y+接一个高阻抗的ADC。2）两电极间的电场呈均匀分布，方向为X+到X-。3）手触摸时，两个导电层在触摸点接触，触摸点X层的电位被导至

Y层所接的ADC，得到电压Vx。4）通过Lx/L=Vx/Vref，即可得到x点的坐标。Y轴的坐标可同理将Y+，Y-接上电压Vref，然后X+电极接高阻抗ADC得到。四线制电阻触摸屏1.X-接地，X+接电源，Y+接ADC得到触点的X点电压。2.X-接地，Y+接电源，X+接ADC得到Z1点的电压。

3.X-接地，Y+接电源，X+接ADC得到Z2点的电压。现在可以算出X坐标，电压z1，z2，还要知道X-lineY-line的总电阻值就可以计算了。(3)电容式触摸屏电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。电容式触摸屏当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指头和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指头吸收走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏四个角上的电极中流出，并且理论上流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对这四个电流比例的精密计算，得出触摸点的位置。电容式触摸屏新式电容触摸屏：新式电容触摸屏是从电容式触摸按键经过插值算法引申出来的一种触摸屏检测方法，可以支持多点触摸。如Iphone使用的就是典型的电容触摸感应实现多点触摸。电容式触摸按键原理当人手碰到感应电极时，电极和地之间的电容由原来的Cp变为Cp+2Cf，显然增大了。电容式触摸按键原理1）Cx为所测电容。2）φ1Φ2为一对反相脉冲，控制两个开关断开/闭合。开关电容电路等效可看成一个电阻，电阻的大小与Cx，以及φ1Φ2的占空比、频率相关。

Rcx=1/fCx3）Cmod为一储电电容，大小可随实际情况调整。电容式触摸按键原理Vdd向Cmod充电，当Cmod电压超过参考电压Vref时，比较器输出高。锁存器也输出高，打开放电开关，Cmod上的电量通过Rb被释放掉，降到Vref以下，比较器输出低，锁存器也输出低，放电开关又断开。如此反复，形成了一个震荡频率与Cx密切相关的波形。(4)红外线触摸屏红外触摸屏是在紧贴屏幕前密布X、Y方向上的红外线矩阵，通过不停的扫描是否有红外线被物体阻挡检测并定位用户的触摸。可见红外线触摸屏可以实现多点触摸检测。(5)表面声波触摸屏表面声波触摸屏的触摸屏部分可以是一块平面、球面或是柱面的玻璃平板，安装在CRT、LED、LCD或是等离子显示器屏幕的前面。玻璃屏的左上角和右下角各固定了竖直和水平方向的超声波发射换能器，右上角则固定了两个相应的超声波接收换能器。玻璃屏的四个周边则刻有45°角由疏到密间隔非常精密的反射条纹。3.2.2触摸屏应用—电阻式

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