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1、机电一体化系统设计 第三章 接口设计 第三章 接口设计 概念：接口技术是研究主机与人及外围设备信息交换的技术。 3.1 接口的分类 接口的分类有多种提法，若以控制微机为出发点，可分为人机接口与机 电接口两大类。 一、人机接口 （一）输入接口 如：键盘、拨码盘、各种开关、鼠标接口等。 （二）输出接口 如：各种显示器（LED、LCD、CRT）、打印机 、 报警器接口等。 二、机电接口 （一）检测接口 如：A/D转换接口 V/F转换接口等 （二）控制接口 如：D/A转换接口 光电耦合驱动接口 开关接口等 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 3.2 接口设计实例 以智能电饭锅微机控制系统为例，讲解人
2、机接口及机电接口设计。 一、功能分析 外观照片 1、加温、控温功能 不同的食物有不同的加热模式。 2、定时功能 3、人机对话功能 操作面板 工作录像 键盘、时间显示、功能指示 二、硬件设计 （一）硬件组成框图 系统电路总图 1、人机接口 输入接口：键盘 输出接口：LED显示器 加热模式指示灯 2、机电接口 检测接口：A/D转换接口 控制接口：加热器接口。 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 （二 ）接口电路设计 硬件组成框图 1、人机接口设计 1）键盘接口 （1）按键数量的确定 操作面板） （2）画接口电路 键盘接口电路 如果键的数量较多，则采用行列式分布形式。 行列式键盘 2）LED显示器
3、接口 （1）基本概念 （复习） a、七段LED基本结构 基本结构如图所示: 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 b、静态方式并行接口 一位静态LED显示接口如图所示，电阻的作用：限流 74LS07的作用：驱动 若要显示“8”，则 a b c d e f g 段发光，dp不发光，向P1口送#7FH 程序：MOV P1 ，#7FH ；P1=01111111 若要显示“2”，则 a b d e g 亮，其它暗，向P1口送 01011011=5BH 程序：MOV P1 ，#5BH 静态方式并行接口特点：占用较多的硬件资源，占用较少的CPU工作时 间，显示亮度较亮。 机电一体化系统设计 第三章 接口设
4、计 C、动态方式LED显示接口 编程思路：通过P3.0-P3.5脚轮流向数码管共阴极端置低电平，轮流显 示。 动态方式并行接口特点：占用较少的硬件资源，占用较多的CPU工作时间 ，显示亮度较暗。 动态方式LED显示接口 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 （2）确定数码管个数及显示方式 数码管个数：2个 显示方式：动态显示，共阴极 （3）画接口电路 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 3）加热模式指示灯接口 指示灯采用发光二极管，额定电流较小，可直接与单片机 I/O口相连。 (指示灯接口电路） 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 2、机电接口设计 1）检测接口(温度采集接口）设计 （1）
5、A/D(模/ 数)转换器 A/D 转换种类很多，常用的有: 双积分式 特点: 速度慢, 精度高 (如MC14433转换器) 逐次比较式 特点: 速度快, 精度低 (ADC0809转换器) A/D转换器主要技术性能指标 1 转换精度 ADC0809转换器精度为+0.4% , 而MC14433转换器精度为读数的 +0.05% 2 量程 ADC0809: 05V, MC14433: 0 2V或0 0.2V 3 转换速度(每秒转换次数) ADC0809: 约10000次 , MC14433: 4 10次 4 其它 ：如分辨率 等. 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 （2）A/D(模/ 数)转换器选
6、择及接口设计 选择ADC0809转换器。 ADC0809 引脚说明： I N0 IN7: 8 路模拟输入, 0 5V D0 D7：数据线 A . B .C: 8 路地址线,见表. START: 启动转换,高电平有效. EOC: 转换结束信号,高电平有效. ALE: 地址锁存控制, 区分低位地址与数据. CLK: 时钟脉冲输入,0809内部无晶振. OE :数据输出控制,高电平有效. 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 接口电路如下图所示: EOC接P3.5, 可通过P3.5查询转换结束否。 P0.0 P0.7接D0 D7,不能变更。 单片机共16根地址线，对应P2.7、P2.6P2.0、P0
7、.7. P0.1 START接P2.7, ADC0809地址为:01111111 11111000 01111111 11111111，化为16进制为：7FF8H 7FFFH IN2通道地址为: 01111111 11111010=7FFAH 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 2、控制接口设计 控制接口包括开关控制和数据控制。 开关控制：实现隔离与放大功能。 数据控制：D/A转换，放大。 （1)光电耦合驱动器 光电耦合结构和特点： A、引脚及 结构 引脚图见图a 结构图见图b B、特点 输入与输出完全隔离, 电阻高达十万兆欧； 能承受较高的电压(2000V以上)； 响应快(小于几个微秒)；
8、 寿命长。 光电耦合的作用：避免干扰信号串入微机系统。 光电耦合接口：右图c 为接口电路一例。 二极管输入电流范围: 5 20mA 光敏三极管输出电流范围为几毫安至几十毫安, 若要驱动大功率器件,需要放大。 （2）智能电饭锅控制接口（开关控制）： 控制接口 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 （三）系统电路总图设计 1、计算机引脚资源分配 P0口是数据专用口，不可作为I/O口用。 2、画电路图 将各接口模块集中组合形成总图。 注意：实际设计过程中，先画电路总图，即各接口模块同时画，以便引 脚资源的分配与调整。 系统电路总图 实际开发过程中，到此为止可以用面包板搭接线进行初步调试。 机电一体化
9、系统设计 第三章 接口设计 三、软件设计 （一）计算机内存资源分配 30H-存定时时间 40H、41H-存定时时间单BCD码 31H-存功能代号 1为煮饭 2为2小时汤 3为45分钟稀饭 32H-存键值 P2=00011110（1EH） 定时+ 00011101（1DH） 定时- 00011011（1BH） 功能选择 00010111（17H） 确认 00001111（0FH） 取消 70H-存中断次数（100MS1次） 71H-存时间秒 72H-存时间分 73H-存时间小时 50H-存温度值 51H-煮饭计时 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 （二）接口程序设计 1、键盘接口程序设计 功
10、能：扫描键盘，若有键按下，记录键号。 读键程序要考虑的4个问题： (1)判断有无键按下 (2)识别并读取键值 (3)去除键抖动 原因： 开关抖动一般为510毫秒。 若微机晶振为6M（6000次/1毫秒）， 每句程序需要1224晶振振荡周期，每 毫秒运行300600句程序。 方法： 延时。即检测闭合否延时再检测 (4)等待键释放 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 读键程序 作用：如果有键按下，读取键值存入计算机内存32H单元中。 ORG 2000H MOV A，P2 CPL A ; A取反 ANL A，#1FH ；屏蔽高3位,1FH=00011111 CJNE A，#00H，LP1 AJMP
11、 LP4 LP1： MOV 32H，A ；32H-存键值 LCALL YS10 MOV A，P2 CPL A ; A取反 ANL A，#1FH CJNE A，32H，LP3 LP2： MOV A，P2 CPL A ; A取反 ANL A，#1FH CJNE A，#00H，LP2 LCALL YS10 AJMP LP4 LP3： MOV 32H，#00H LP4： RET 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 延时10MS子程序： YS10：MOV R3，#0AH ；延时10mS子程序 LY1： MOV R4，#0FAH LY2： DJNZ R4，LY2 DJNZ R3，LY1 RET 机电一体化系统设计 第三章 接口设计 2、LED显示器接口程序设计 工作录像 显示30H内容程序（显示时间） ORG 900H LCALL 1000H ，调十进制转换程序 十进制转换 MOV A，40H MOV DPTR，#800H MOVC A，A+DPTR MOV 40H，A MOV A，41H MOV DPTR，#800H MOVC A，A+DPTR MOV 41H，A MOV A，40H MOV P1，A SETB P2
