第3章人機對話與數(shù)據(jù)通信

第三章人機對話與數(shù)據(jù)通信鍵盤LCD顯示器觸摸屏技術(shù)串行總線數(shù)據(jù)通信PTR2000無線數(shù)據(jù)傳輸周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室3.1鍵盤鍵盤的種類：鍵盤上閉合鍵的識別是由專用硬件實現(xiàn)的，稱為編碼鍵盤，靠軟件實現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。鍵盤的接口必須解決下列的一些問題：（1）決定是否有鍵按下；（2）如有鍵按下，決定是哪一個鍵被按下；（3）確定被按鍵的讀數(shù)； （4）反彈跳—按鍵抖動的消除。（5）處理同時按鍵既同時有一個以上的按鍵。周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室一、非編碼鍵盤1.獨立連接式非編碼鍵盤μP接口+5V10kΩ*4周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室2.矩陣式非編碼鍵盤識別按鍵的方法行掃描法線反轉(zhuǎn)法行線x2x1x0y0y1y2y3列線0489512376AB10KΩ*3+5V行碼列碼0鍵：1101110

1鍵：1101101

2鍵：1101011

3鍵：1100111

4鍵：1011110

5鍵：1011101

A鍵：0111011

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室線反轉(zhuǎn)法并行接口11010000+5V+5V并行接口11011011+5V+5V周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室P2.7P2.0WRRDALEP08031CEIO/MWRRDALED0~D7PA7PA0PC0PC1PC2PC3+5V

01234567

89101112131415

1617181920212223

24252627282930315.1K×4+5V1K20μFRESET8155PA6PA5PA4PA3PA2PA1非編碼鍵盤接口周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室二、鍵盤信號的獲取方法有三種：

程序掃描法中斷掃描法定時中斷法鍵盤監(jiān)控程序設計方法有：

直接分析法狀態(tài)矩陣法三、編碼鍵盤

編碼鍵盤的基本任務是識別按鍵，提供按鍵讀數(shù)，一個高質(zhì)量的編碼鍵盤還應具有反彈跳、處理同時按鍵等功能.

靜態(tài)編碼器—普通編碼器如74148

可編程鍵盤/顯示接口如8279

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室靜態(tài)式編碼器接口11101234567101112131234897674148EIA0A1A2A2’A1’A0’A0’A1’A2’鍵01234567000011110011001101010101a）接口電路b）真值表周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室D0D1D2D3D4D5D6D7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7ALEP2.7RDINT18051RL7RL6RL5RL4RL3RL2RL1RL0CLKA0WRRDIRQ74LS373RESETSHIFTCNTL20μF+5V2KSL0SL1SL2827974LS138Y0~Y7VCC+5V1514131211109876543210BIC8708dpBIC8708+5VfgcedbaB0B1B2B3A0A1A2A3CSWR周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室3.2數(shù)碼顯示技術(shù)液晶顯示是一種功耗極低的被動式顯示器件。其優(yōu)點為：工作電流比LED小幾個數(shù)量級，尺寸小，厚度約為LED的1/3等。LCD的驅(qū)動方式:驅(qū)動方式由電極引線的選擇確定。既LCD選定后，其驅(qū)動方式也就隨之確定了。靜態(tài)驅(qū)動迭加驅(qū)動(時分驅(qū)動)一、LCD數(shù)碼顯示LiquidCrystalDisplay周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室七段LCD顯示器靜態(tài)驅(qū)動方式

VA1=1LCDABC不顯示顯示VBVCVA-VC迭加驅(qū)動方式:

迭加驅(qū)動方式通常采用電壓平均法。其占空比有1/2、1/8、1/12、1/16、1/32、1/64等，偏比有1/2、1/3、1/5、1/7、1/9等。

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室硬件譯碼的LCD驅(qū)動接口ICM7211

七位寬驅(qū)動器七位寬鎖存器可編程4/7譯碼器七位寬驅(qū)動器七位寬鎖存器可編程4/7譯碼器七位寬驅(qū)動器七位寬鎖存器可編程4/7譯碼器七位寬驅(qū)動器七位寬鎖存器可編程4/7譯碼器4位鎖存使能2位鎖存使能2/4譯碼器≥1oneshot振蕩器÷128使能檢測器背光板驅(qū)動器BP輸入/輸出輸入數(shù)據(jù)DS1DS2振蕩器輸入CS1CS2第4位段輸出第3位段輸出第2位段輸出第1位段輸出周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室ICM7211AM與8031單片機的接口

BPICM7211D0D1D2D3DS1DS2CS1CS2=1

=1=1=1P1.1P1.2P1.3P1.4P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P2.7WR單片機周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室二、字符式LCD顯示器

LCM-512-01A點陣字符式液晶顯示模塊:

自帶驅(qū)動IC和液晶顯示控制IC。該模塊上的控制器是HD44780內(nèi)部有字符發(fā)生器和顯示數(shù)據(jù)存儲器，可顯示96個ASCII字符和92個特殊字符。

控制器LCD顯示屏驅(qū)動器

ER/WRSDB0DB7VDDVOVSS周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（一）、

模塊各管腳的功能為：①Vss：地線輸入端。②VDD：+5V電源輸入端。③Vo：液晶顯示面板亮度調(diào)節(jié)，通過10~20K的電阻接到+5V和地之間起調(diào)節(jié)亮度的作用。圖3-13所示為Vo的接法。④RS：寄存器選擇信號輸入線。當其為低電平時，選通指令寄存器；為高電平時選通數(shù)據(jù)寄存器。⑤R/W：讀/寫信號輸入線。低電平為寫入，高電平為讀出。⑥E：使能信號輸入線。讀狀態(tài)下，高電平有效；寫狀態(tài)下，下降沿有效。⑦~(14)D0~D7：

數(shù)據(jù)總線?？梢赃x擇4位總線或8位總線操作，選擇4位總線操作時使用D4~D7。

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（二）、HD44780指令集1.清顯示命令:

00000001(執(zhí)行時間1.64ms)2.光標返回命令:0000001*(執(zhí)行時間1.64ms)

3.輸入方式:

000001I/DS(執(zhí)行時間40μs)設置光標、顯示畫面移動的方向。I/D=1，AC自動加1，光標右移一個字符位。S=0無效，S=1有效。

4.顯示開關(guān)控制:00001DCB其中:D=1時開顯示;D=0時關(guān)顯示C=1時光標顯示;C=0時光標消失B=1為閃爍啟用;B=0時閃爍關(guān)閉5.光標、顯示畫面移動：0001S/CR/L**

其中：S/C=1為顯示畫面位移；S/C=0為光標位移R/L=1為右移；R/L=0為左移

6.功能設置:001DLNF**其中:DL=1表示數(shù)據(jù)總線有效位長為8位;DL=0表總線為4位.N=1表示字符行為兩行;N=0表示字符行為一行.F=1表示字體為5×10點陣;F=0為5×7點陣.(高4有效)周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室7.CGRAM地址設置:01A5A4A3A2A1A08.DDRAM地址設置:1A6A5A4A3A2A1A09.讀BF及AC值:BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC010.寫數(shù)據(jù)。11.讀數(shù)據(jù)。

P0.0~0.780C31373138+DB7~0R/WRSERDWR周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室三、圖形式LCD顯示器（一）、MGLS-19264模塊的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)61203A

192×64點

61202

61202

61202VccGNDVo/CSADB0~7/CSBD/IR/W

E64646464周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（二）、引出線的功能1．

VCC：模塊+5V電源輸入端。2．

GND：地線輸入端。3．

VO：顯示亮度調(diào)節(jié)。4．CSA、CSB：芯片選擇控制。其值為00時選通HD61202（1），即選擇左屏有效；值為01時選通HD61202（2），即選擇中屏有效；值為10時選通HD61202（3），對應的選擇右屏有效。5．D/I：數(shù)據(jù)、指令選擇。D/I=1時進行數(shù)據(jù)操作；D/I=0時寫指令或讀狀態(tài)。6．R/W：讀寫選擇信號。R/W=1為讀選通；R/W=0為寫選通。7．E：讀寫使能信號。在E的下降沿，數(shù)據(jù)被寫入HD61202；在E高電平期間，數(shù)據(jù)被讀出。8．DB0~DB7：數(shù)據(jù)總線。周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（三）、HD61202顯示RAM的地址結(jié)構(gòu)

PAGE0DB0

DB7

PAGE1DB0

DB7

PAGE7DB0

DB7

PAGE6DB0

DB7X=0X=1X=6X=7ROW1

ROW8ROW9

ROW16ROW49

ROW56ROW57

ROW64

Yaddress0123616263周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（四）、HD61202的指令系統(tǒng)1.顯示開/關(guān)指令DB0=1時顯示RAM內(nèi)容2.顯示起始行設置3.頁設置指令4.列地址設置指令5.讀狀態(tài)指令BUSY=1表忙;ON/OFF=1顯示關(guān)閉;RESET=1復位狀態(tài).6.寫數(shù)據(jù)指令7.讀數(shù)據(jù)指令R/WD/IB7B6B5B4B3B2B1B00000111111/00011顯示起始行(0-63)0010111頁號0001顯示列地址11BUSY0ON/OFFRESET000001寫數(shù)據(jù)11顯示數(shù)據(jù)讀周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（五）、直接訪問方式接口電路80C3137310KΩP0.0~P0.7DB0~DB7

RDWRP2.7P2.6-5VD/IR/WVCCV0E/CSA/CSBA0A1周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室3.3觸摸屏簡介一、觸摸屏的類型1.按觸摸屏的結(jié)構(gòu)進行分類嵌入式(內(nèi)置式)結(jié)構(gòu)外掛式2.按觸摸屏的檢測手段進行分類紅外式電阻式電容式表面聲波式周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室電阻觸摸屏電阻觸摸屏的主要部分是一塊多層的復合電阻薄膜.它最大的特點是不怕油污，灰塵，水。電阻觸摸屏共同的缺點是因為復合薄膜的外層采用塑膠材料,不知道的人太用力或使用銳器觸摸可能劃傷整個觸摸屏而導致報廢。常用在PDA等手持設備或其它.周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室

紅外觸摸屏以光束阻斷技術(shù)為基本原理，不需要在原來的顯示器表面覆蓋任何材料.其主要優(yōu)點是價格低廉、安裝方便、可以用在各檔次的計算機上。缺點:發(fā)光二極管壽命比較短，影響了整個觸摸屏的壽命;紅外線觸摸屏由于依靠感應紅外線運作，外界光線變化會影響其準確性,且紅外線觸摸屏不防水不防污物，甚至非常細小的外來物體也會導致誤差，影響性能。近來紅外觸摸技術(shù)有較大突破.主要應用在較大尺寸上.

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室

電容屏在原理上把人體當作一個電容器元件的一個電極使用，是利用人體的電流感應進行工作的.

電容式觸摸屏是眾多觸摸屏中最可靠、最精確的一種,但價錢也是眾多觸摸屏中最昂貴的一種。缺點是反光嚴重,最大缺點是漂移.

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室

表面聲波觸摸屏是眾多觸摸屏中較可靠、較精確的一種且其價格比適中，是現(xiàn)時觸摸屏市場很暢銷的產(chǎn)品。它具有低輻射、不耀眼、不怕震、抗干擾強等特點；抗刮傷性良好，不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，壽命長透光率高，能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒有漂移，只需安裝時一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應?；覊m、油污等對其表面影響較大。

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室性能類別紅外四線電阻電容表面聲波五線電阻價格低低高高較高清晰度

字符圖象模糊字符圖象模糊很好較好透光率100%90%90%98%95%色彩失真

有有

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室分辨率1000*7204096*40964096*40964096*40964096*4096防刮擦

主要缺陷一般，怕硬物敲擊非常好且不怕硬物一般，怕銳器野蠻使用外框易碎差一般不怕好但銳器反應速度50-300ms10-20ms15-24ms10ms10ms材料塑料框架或透光外殼多層玻璃或塑料復合膜四層復合膜純玻璃多層玻璃或塑料復合膜多點觸摸左上角中心點中心點智能判斷中心點周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室

ADS7843是一個內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導通電阻模擬開關(guān)的串行接口芯片。

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室3.4串行總線數(shù)據(jù)通訊一、RS-232C總線標準及應用引腳號信號名稱方向信號功能1DCDPC機←儀器PC機收到遠程信號（載波檢測）2RXDPC機←儀器PC機接收數(shù)據(jù)3TXDPC機→儀器PC機發(fā)送數(shù)據(jù)4DTRPC機→儀器PC機準備就緒5GND-信號地6DSRPC機←儀器儀器準備就緒7RTSPC機→儀器PC機請求發(fā)送數(shù)據(jù)8CTSPC機←儀器儀器已切換到接收狀態(tài)（清除發(fā)送）9RIPC機←儀器通知PC機，線路正常（振鈴指示）周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室電平轉(zhuǎn)換芯片介紹

(1)驅(qū)動器的輸出電平邏輯0：+5V～+15V；邏輯1：-5V~-15V(2)接收器的輸入檢測電平邏輯0：＞+3V；邏輯1：＜-3VRS-232C使用的是負邏輯。

TXDRXDRXDTXDT1INR1OUTT1OUTR2OUTR2INT2OUTR2OUTT2IN11611610610610610696967676868680318031MAX232AMAX232A周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室二、RS-422/485標準總線及其應用RS-449與RS-232C的主要差別是信號的傳輸方式不同。RS-449接口是利用信號導線之間的電位差，可在1200m的雙絞線上進行數(shù)字通信，速率可達90kb/s。由于RS-449系統(tǒng)用平衡信號差電路傳輸高速信號，所以噪聲低，又可以多點或者使用公用線通信。

RS-422是RS-449標準的子集，規(guī)定了電氣方面的要求。

RS-422A的傳輸率最大為10Mb/s，在此速率下，電纜允許長度為120m。如果采用較低傳輸速率，如90kb/s，最大距離可達1200m。RS-485是RS-422A的變形。RS-422A為全雙工，可同時發(fā)送和接收；RS-485則為半雙工，在某一時刻，一個發(fā)送另一個接收。

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室RS-232C、RS-422A、RS485性能比較接口性能RS-232CRS-422ARS-485操作方式單端差動方式差動方式最大距離/m15(24kb/s)1200(100kb/s)1200(100kb/s)最大速率200kb/s10Mb/s10Mb/s最大驅(qū)動器數(shù)目1132最大接收器數(shù)目11032接收靈敏度±3V±200mV±200mV驅(qū)動器輸出阻抗300Ω60kΩ120kΩ接收器負載阻抗3～7kΩ>4kΩ>12kΩ負載阻抗3～7kΩ100Ω60Ω對共用點電壓范圍/V±25-0.25～+6-7～12周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室三、USB通用串行總線及應用

“UniversalSerialBus”

USB具有如下一些特點：

USB接口統(tǒng)一了各種接口設備的連接頭，

即插即用（plug-and-play），并能自動檢測與配置系統(tǒng)的資源。

具有“熱插撥“（hotattach&detach）的特性。

USB最多可以連接127個接口設備。

USB1.1的接口設備采用兩種不同的速度：

12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速）。

USB2.0的傳輸速度最高可達到480Mbps，也即是480Mbit/s.周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（一）USB基本特性

USB采用四線電纜，其中兩根是用來傳送數(shù)據(jù)的串行通道，另兩根為下游設備提供電源

.VBUSD—GNDD+VBUSD+D—GND周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室USB系統(tǒng)的基本構(gòu)架可以分為三個主要的部分：USB主機控制器/根集線器；

USB集線器；

USB設備。主機根集線器Hub端口USB設備Hub周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（二）USB的傳輸

1．傳輸基礎配置通信

應用通信

管理總線上的數(shù)據(jù)

PC到PC的通信

2．

設備端點

3．

連接設備到主機（設備列舉）

4．

傳輸類型控制傳輸

中斷傳輸

批量傳輸?shù)葧r傳輸

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（三）主機如何通信

分層驅(qū)動

驅(qū)動程序的選擇

應用程序Win32子系統(tǒng)硬件設備驅(qū)動程序總線驅(qū)動程序硬件Win32API調(diào)用函數(shù)I/O請求封包（IRP）I/O請求封包（IRP）硬件特定接口用戶模式核心模式

USB的通信中使用的階層式驅(qū)動程序周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（四）USB接口器件及應用

USB專用接口芯片PDIUSBD12的主要特點：高性能USB接口器件集成了SIEFIFO存儲器收發(fā)器以及電壓調(diào)整器?？膳c任何外部微控制器/微處理實現(xiàn)高速并行接口，2M字節(jié)/秒。完全自治的直接內(nèi)存存取DMA操作。集成320字節(jié)多結(jié)構(gòu)FIFO存儲器。主端點的雙緩沖配置增加了數(shù)據(jù)吞吐量并輕松實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸。在批量模式和同步模式下均可實現(xiàn)1M字節(jié)/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。具有良好EMI特性的總線供電能力。周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室在掛起時可控制LazyClock

輸出。可通過軟件控制與USB的連接。采用GoodLink

技術(shù)的連接指示器,在通訊時使LED閃爍?？删幊痰臅r鐘頻率輸出。符合ACPIOnNOW

和USB電源管理的要求。內(nèi)部上電復位和低電壓復位電路。高于8kV的在片靜電防護電路減少了額外元件的費用。多中斷模式實現(xiàn)批量和同步傳輸。雙電源操作3.3±0.3V或擴展的5V電源,范圍為3.6~5.5V

。周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室PDIUSBD12的引腳功能（1）DATA0~7：雙向數(shù)據(jù)位。（2）ALE：地址鎖存使能。下降沿關(guān)閉地址信息鎖存。（3）CS-N：片選。低電平有效。（4）SUSPEND：器件處于掛起狀態(tài)。（5）CLKOUT：可編程時鐘輸出。（6）INT-N：中斷。低電平有效。（7）RD-N：讀選通。低電平有效。（8）WR-N：寫選通。低電平有效。（9）DMREQ：DMA請求。周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室（10）DMACK：DMA應答。低電平有效。（11）EOT-N：DMA傳輸結(jié)束。低電平有效。EOT-ND僅當DMACK-N和RD-N或WR-N一起激活時才有效。（12）RESET-N：復位。低電平有效且不同步。片內(nèi)上電復位電路，該管腳可固定接VCC。（13）GL-N：GoodLinkLED指示器。低有效。（14）XTAL1，XTAL2：晶振連接端。如果采用外部時鐘信號取代晶振，可連接XTAL1，XTAL2應當懸空。（15）D+，D-：USBD+和D-數(shù)據(jù)線。（16）VOUT3.3：3.3V調(diào)整輸出。要使器件工作在3.3V，對VCC和VOUT3.3腳都提供3.3V。（17）A0：地址位。A0=0，選擇命令指令；A0=1，選擇數(shù)據(jù)。該位在多路地址/數(shù)據(jù)總線配置時可忽略，應將其接高電平。

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室PDIUSBD12與微控制器的接口

周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室基于CY7C68001的USB接口設計

基于CY7C68001芯片實現(xiàn)USB2.0接口，工作在高速（480Mbps）或全速（12Mbps）模式下。

CY7C68001作為DSP的外設，采用異步存儲器接口與其相連接。該芯片支持4個可配置端點，這4個端點共享一個4KBFIFO空間；支持控制節(jié)點0，用于處理USB傳輸?shù)纳暾?；擁?位或16位外部主控制器接口，該接口可實現(xiàn)包括DSP在內(nèi)的多數(shù)標準微處理器連接，并可設為同步或異步接口（FIFO的讀寫和通常的外圍I/O寄存器的訪問相同，并可通過EPXPKTLENH寄存器中的WRODWIDE位設置為8位或16位接口）。周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室CY7C68001與DSP的接口如圖所示：周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室

CY7C68001具有兩個外部接口：●命令接口：用來訪問CY768001寄存器、Endpoint0緩沖器及描述表；●FIFO數(shù)據(jù)接口：用來訪問4個1K字節(jié)的FIFO中的數(shù)據(jù)。

CY7C68001EZ-USBSX2有三個地址引腳，用來選擇FIFOs或者指令接口。地址選擇符合下列表格，F(xiàn)IFO地址分配設置如表所示：周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室表

地址分配表訪問空間類型FIFOADR[2:0]FIF02000FIF04001FIF06010FIF08011命令口100保留101保留110保留111周鵬安徽工程大學電氣工程學院電科教研室

CY7C68001除了存儲器接口外，還有1個中斷信號USBINT#和4個狀態(tài)信號（READY、FLAGA、FLAGB和FLAGC）。中斷信號USBINT#占用DSP的外部中斷XINT1#，狀態(tài)信號READY、FLAGA、FLAGB和FLAGC配置在DSP的USB/UART狀態(tài)寄存器（USB_STS）中，可由DSP查詢。USB調(diào)試流程如圖所示：周鵬安徽工程大學電氣工