an微机控制技术.ppt

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1、第3章 人机交互接口技术,前言 3.1 键盘接口技术 3.2 红外遥控键盘接口技术 3.3 LED显示接口技术 3.4 LED电子显示屏技术 3.5 LCD显示接口技术,第3章 人机交互接口技术, 一个安全可靠的控制系统必须具有方便的交互功 能。 是系统与操作人员之间交互的窗口。 建立联系、交换信息的 I/O 设备的接口。 包括: 键盘、显示、打印等。 操作人员通过显示的内容，及时掌握生产情况。 对应用系统进行人工干预，以使其随时能按照操作人员的意图工作。,微机控制技术,31 键盘接口技术,若干按键的集合构成键盘， 是操作人员向系统提供干预命令的接口设备。 键盘分类： (1) 编码键盘 能自动

2、识别按下的键并产生相应代码， 以并行/串行方式送给 CPU。 使用方便，接口简单，响应速度快，但较贵。 (2) 非编码键盘 通过软件来确定按键并计算键值。 价格便宜，因此得到了广泛的应用。,微机控制技术,31 键盘接口技术,3.1.1 键盘设计需解决的几个问题 3.1.2 少量功能键的接口技术 3.1.3 矩阵键盘的接口技术 3.1.4 触模式电子开关接口技术 3.1.5 键盘特殊功能的处理,311 键盘设计需解决的几个问题,1按键的确认 键盘实际上是一组按键的集合。 每一个按键即一个开关量输入装置。 通过电平状态检测确定键的闭合与否。,微机控制技术,311 键盘设计需解决的几个问题,2重键与

3、连击的处理 按键的确定方法: (1) 按下时间最长的为当前按键 (2) 最先按下的键为当前按键， (3) 最后释放的键看成是输入键。 (4) 采用单键按下有效，多键同时按下无效。 （若系统设有复合键，另论）。,微机控制技术,说明: 1.连击、重键客观存。 2. 按甚么原则进行确认由设计者确定,311 键盘设计需解决的几个问题,3按键防抖动技术 对于采用机械弹性开关的键盘: (1)由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合 及断开的瞬间必然伴随有一连串的抖动。 (2)其波形如 图3-1 所示。抖动过程的长短由按键的 机械特性决定，一般为 1020ms。,微机控制技术,311 键盘设计需解决的几个

4、问题,图31 按键抖动信号波形,微机控制技术,311 键盘设计需解决的几个问题,可以从硬件及软件两方面排除抖动的影响解决。 （1）硬件防抖技术 滤波防抖电路 利用 RC 积分电路对于干扰脉冲的吸收作用。 只要选择好时间常数，就能在按键抖动信号 通过此滤波电路时，消除抖动的影响。 滤波防抖电路图，如图3 - 2所示。,微机控制技术,311 键盘设计需解决的几个问题,图32 滤波防抖电路,微机控制技术,311 键盘设计需解决的几个问题,分析: K 未按下，电容两端电压为 0，非门输出为1。 K 刚按下时: C 两端电压不可能产生突变， (尽管在触点接触过程中可能出现抖动) 适当选取 R1、R2、C

5、 值，可保证电容 C 两 端的充电电压波动不超过非门的开启电压 （ TTL 为 0.8 V ），非门的输出将维持高电平。 同理，K 断开时，由于电容 C 经过电阻 R2 放电， C 两端的放电电压波动不会超过门的关闭电 压，因此，门的输出也不会改变。,微机控制技术,311 键盘设计需解决的几个问题,总之: 只要 R1、R2 和 C 的时间常数选取得当， 确保电容 C 由稳态电压充电到开启电压， 或放电到关闭电压的延迟时间 等于 或 大于 10ms， 该电路就能消除抖动的影响。,微机控制技术,311 键盘设计需解决的几个问题, 双稳态防抖电路 用两个与非门构成一个 RS 触发器 即形成双稳态防抖

6、电路。,微机控制技术,图33 双稳态防抖电路图,311 键盘设计需解决的几个问题,（2）软件防抖方法 当第一次检测到有键按下时，先用软件延时 （10ms20ms），而后再确认该键电平是否仍维持 闭合状态电平。若保持闭合状态电平；则确认此 键确已按下，从而消除了抖动的影响。 (3) 两种方法的比较 采用硬件防抖: N个键就必须配有 N个防抖电路。 采用硬件防抖: 费机时。,微机控制技术,312 少量功能键接口技术,设计思路 对于具有少量功能键的系统， 多采用相互独立的接口方法， 即每个按键接一根输入线， 各键的工作状态互不影响。 采用硬件中断或 软件查询方法均可实现其键盘 接口。 采用中断方式接

7、口的硬件电路图，如图3.4所示。,微机控制技术,采用中断方式接口的硬件电路图,图3.4 操作功能键硬件接线图,微机控制技术,312 少量功能键接口技术,分析: 按键 SB7SB0 各具一种功能。 全开时，对应的各条列线全部为高电平， 使 74LS30 输出 0，反向后为 1，不产生中断。 其中某键被按下， 端变作高电平，申请中断。 CPU 响应后， 用查询的方法找出被按下的功能键。 再通过软件查找出功能键服务程序的入口地址。 查询的过程决定了键功能的优先权。,微机控制技术,3. 13 矩阵键盘接口技术, 键数量比较多的系统之中常采用矩阵式键盘。 矩阵式键盘 : 由行线和列线组成， 按键设置在行

8、、列结构的交叉点上， 行列线分别连在按键开关的两端。 列线通过上拉电阻接至正电源，以使无键按下时列线处于高 电平状态。 键盘与微型机的连接方法是采用 I0 接口芯片/锁存器 ( 8155、8255等)/(74LS273、74LS244，74LS373等),微机控制技术,3. 13 矩阵键盘接口技术,键盘处理程序的关键是如何识别键码,微机控制技术, 微型机对按键识别的办法是“扫描”。 两种扫描法: 程控扫描法 中断扫描法。,1 程控扫描法,图35 采用8255A 接口的48 键盘矩阵,微机控制技术,1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 1 1 1 1,1 1 1 1 0 1 1 1,1

9、 0 1 1,1 1 0 1,0 1 1 1,3. 13 矩阵键盘接口技术,（1）电路分析 8255A 端口C 行扫描 端口A 读入列值 8255A 控制口、端口A、端口B、端口C的地址: 8003H，8000H，8001H、8002H。 48 = 32个键。 键编号依次为:0、1、2、31E、1F,称其为键值。 通过键译码程序找出每个键的键值， 根据键值确定其是功能键还是数字键，并分别进行处理。,微机控制技术,3. 13 矩阵键盘接口技术,（2）程控扫描方法 判断是否有键按下。 通过 PC口 使所有的行输出均为低电平， 从端口A 读入列值。 如果读人值为 FFH, 无键按下。 如果读人值不为

10、 FFH, 有键按下。 去除键抖动。 若有键按下，延时 1020ms，再一次判断有无键按下， 如果此时仍有键按下，则认为键盘上确有一个键被按下。,微机控制技术,3. 13 矩阵键盘接口技术, 求闭合键的键值。 对键盘逐行扫描。 使 PC00，读入列值，若等于FFH，说明该行无键按下。 再对下一行进行扫描（即令PC10） 直至发现列值不等于FFH，则说明该行有键按下。 求出其键值。 求键值。 键值= 8键行值 列值 例如，X2 行 Y3 列键被按下，求其键值。,微机控制技术,键值计算过程,(1) 求行值: X0行,（PC00），行值=FFH,无键按下，行值00H十08H； Xl行,（PC10），

11、行值=FFH,无键按下，行值08H+08H=10H X2行,（PC20），行值FFH），则行值寄存器10H， (2) 求列值。 将列值读数逐位右移， 第一次移位，移出位=1，列值00H十01H01H； 第二次移位，移出位=1，列值00H十01H+102H； 第三次移位, 移出位=1，列值01H十01H十01H03H； 第四次移位，移出位=0，列值03H，不变。 (3) 将行值与列值相加 键值行值+列值=10H十03H13H，故该键值为13H=19D,3. 13 矩阵键盘接口技术, 为保证键每闭合一次，CPU只作一次处理， 程序中需等闭合键释放后才对其进行处理。 完成上述任务的程控扫描程序流程图

12、， 如图3-6所示。,微机控制技术,微机控制技术,图36 程控扫描法程序流程图,ORG 0200H KEYPRO：ACALL DISUP ；调用显示子程序 ACALL KEXAM ；检查是否有键按下 JZ KEYPRO ；若无键按下，则转KEYPRO，继续等待并检查 ACALL D10ms ；若有键按下，延时10ms，以防止抖动 ACALL KEXAM ；再次检查是否有键按下 JZ KEYPRO ；若无键按下，则转KEYPRO KEY1： MOV R2,#0FEH ；输出使X0行为低电平 MOV R3,#00H ；列值寄存器清零 MOV R4,#00H ；行值寄存器清零 KEY2： MOV D

13、PTR,#8200H ；指向8255A C口 MOV A,R2 ；扫描第一 MOVX DPTR,A MOV DPTR,#8000H ；指向8255A A口 MOVX A,DPTR ；读入列值 CPL A ANL A,#0FFH JNZ KEY3 ；有键按下，转求列值,MOV A,R4 ；无键按下，行值寄存器加8H ADD A,08H MOV R4,A MOV A,R2 ；求下一行为低电平模型 RL A MOV R2,A JB ACC.4,KEY2 ；判断各行是否全部扫描完毕，未完，继续 AJMP KEYPRO ；若全部扫描完毕，等待下一次按键 KEY3：CPLA ；恢复列值模型 KEY4：IN

14、C R3 ；求列值 RRC A JC KEY4 KEY5：ACALL D10ms ACALL KEXAM JNZ KEY5 ；若有键按下，转KEY5，等待键释放,MOV A,R4 ；计算键值 ADD A,R3 MOV BUFF,A ；存键值 AJMP KEYADR ；转查找功能键入口地址子程序 D10ms：MOV R5,#14H ；延时10ms子程序 DL： MOV R6,#10FFH DL0： DJNZ R6,DL0 DJNZ R5,DL RET BUFF EQU 30H KEXAM：MOV DPTR,#8200H ；指向C口 MOV A,#00H ；输出使所有行均为低电平 MOV DPTR

15、,A MOV DPTR,#8000H ；指向A口 MOV A,DPTR ；读入列值数据 CPL A ANL A,0FFH RET,求功能键地址转移程序 图3.7 求功能键地址转移程序的流程图,ORG 8000H KEYADR： MOV A,BUFF CJNE A,#0FH,KYARD1 AJMP DIGPRO ；等于F，转数字键处理 KYARD1： JC DIGPRO ；小于F，转功能键处理 KEYTBL： MOV DPTR,#JMPTBL ；建立功能键地址表指针 CLR C ；清进位 SUBB A,#10H RL A JMP A+DPTR ；转相应的功能键处理程序 BUFF EQU 30H,JMPTBL AJMP AAA ；转到16个功能键的相应入口地址 AJMP BBB AJMP CCC AJMP DDD AJMP EEE AJMP FFF AJMP GGG AJMP HHH AJMP III AJMP JJJ AJMP KKK AJMP LLL AJMP MMM AJMP NNN AJMP OOO AJMP PP