智能仪器的人机接口设计

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1、第4章智能仪器的人机接口设计4.1LED显示及接口设计4.2键盘与接口设计4.3键盘/显示器接口设计4.4LCD显示及接口设计4.5微型打印机及接口设计4.1LED显示及接口设计LED(light-emittingdiode)即发光二极管。特点：工作电压低、体积小、寿命长（约十万小时）、响应速度快（小于1μs）,颜色丰富（红、黄、绿）等，是智能仪器最长使用的显示器。LED的正向工作压降一般在1.2V~2.6V，发光工作电流在10mA~20mA，发光强度基本上于正向电流成正比，电路必须串联适当的限流电阻。LED很适于脉冲工作状态，在平均电流相

2、同的情况下，脉冲工作状态比直流工作状态产生的亮度增强20%左右LED显示器有单个、七段和点阵式等几种类型，其中单个LED显示器就是一个发光二极管，常用于仪器的电源或状态指示。下面我们将详细的介绍七段式LED显示器和点阵式LED显示器及接口设计。4.1.1七段LED显示器工作原理及接口设计一、七段LED显示器的结构硬件译码电路由锁存器、译码器、驱动器等组成。译码器一般有十六进制型和BCD型。用硬件译码电路实时性好，但电路复杂，成本较高，且只能译出十进制或十六进制的字符。硬件译码和软件译码图4-2硬件译码显示电路在智能仪器中通常采用简便易行的软

3、件译码法，其基本思想是预先在内存中建立一张段码表，根据要显示的数字或字符去查表获得对应的段码，将查得的段码经过驱动器后送至LED显示器，就可以显示出相应的数字或字符。LED显示器16进制数编码Dpgfedcba字型共阳极代码共阴极代码012345670F8H07H82H7DH92H6DH99H66H0B0H4FH0A4H5BH0F9H06H0C0H3FH880H7FH字型共阳极代码共阴极代码9ABCDEF灭0FFH00H8EH71H86H79H0A1H5EH0C6H39H83H7CH88H77H90H6FH根据位选线和段选线连接方法的不同，

4、LED显示器有两种不同的工作方式：静态显示方式和动态显示方式。二、七段LED显示器的工作方式（1）静态显示方式所谓静态显示，就是当显示器显示某个字符时，相应的段恒定的导通或截至，直到显示另一个字符为止。LED显示器工作于静态显示方式时，每位显示器都应有各自的锁存器用以锁存各自待显示的数字。因此，静态显示系统在每一次显示输出后能够保持显示不变，仅在待显数字需要改变时，才更新其数字显示器中锁存的内容。这种显示方式编程容易，占用机时少，显示稳定可靠，但占用较多的I/O口线。连接所有LED的位选均共同连接到+VCC或GND，每个LED的8根段选线分

5、别连接一个8位并行I/O口，从该I/O口送出相应的字型码显示字型。特点原理简单；显示亮度强，无闪烁；占用I/O资源较多。（2）动态扫描显示动态显示的系统中，微处理器或控制器应定时的对各个显示器进行扫描，显示器件分时轮流工作，每次只能使一个器件显示，但由于人的视觉暂留现象，仍感觉所有的器件都在同时显示。优点是使用硬件少，占用I/O少。缺点是占用机时长，只要不执行显示程序，就立刻停止显示。连接所有LED的段选线共同连接在一起共用一个8位I/O口，而每个LED的位选分别由一根相应的I/O口线控制。因此必须采用动态扫描显示方式，每一个时刻只选通其中

6、一个LED，同时在段选口送出该位LED的字型码。【例4-2】图4-8是一个典型的动态扫描8位LED显示接口电路，实现8个数码管依次显示0,1,2,……,7。该电路由74HC245提供段a~dp的驱动，74LS145提供COM1~COM8的驱动。#include#includevoiddelay(inti){charj;while(i--){for(j=0;j<=199;j++)_nop_();}}voiddisplay(void){unsignedchartable[9]={0x3f,0x06,0

7、x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f};unsignedchari;for(i=0;i<8;i++)//送显示数据{P2=i;P0=table[i];delay(10);}}voidmain(void){while(1){display();}}4.1.2点阵式LED显示器工作原理及接口设计优点：点阵式LED显示器是以点阵格式进行显示的，因而显示的符号比较逼真。缺点：点阵式显示器电路不足之处是接口电路及控制程序较复杂。LED点阵规模常见的有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16等等。LED点阵显示器

8、单块使用时，既可代替数码管显示数字，也可显示各种中西文字及符号，如5x7点阵显示器用于显示西文字母，5×8点阵显示器用于显示中西文，8x8点阵可以用于显示简单的中文文字，也可用于