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时间:2018-09-29
《新型人机交互接口电路的设计及应用(1)》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、新型人机交互接口电路的设计及应用(1)摘要主要介绍了TI公司的新型的16位超低功耗Flash型h6N30F44X系列单片机的结构、特性和功能及液晶显示器LCD的发光原理和类型,讨论了该系列单片机与ILD及键盘的人机接口电路的设计方案和相应的软件的实现方法,最后给出它在体内电刺激器的应用实例。关键词单片机;MSP430;LCD;人机交互接口1引言在当今的各种实时自动控制和智能化仪器仪表中,人机交互是不可缺少的一部分。一般而言,人机交互是由系统配置的外部设备来完成,但其实现方式有两种:一种是由MCU力口驱动芯片实现,如键盘显示控制芯片SK527
2、9A,串行数据传输数码显示驱动芯片MAX7219等等,这时显然MCU没有LCD的驱动功能。另一种就是MCU本身具有驱动功能,它通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式或I/O设备访问形式控制键盘和LCD实现人机对话。这里的MCU主要有世界各大单片机生产厂商开发的各种单片机,其中TI公司的MSP430系列因其许多独特的特性引起许多研究人员的特别关注,在国内外的发展应用正逐步走向成熟。LCD简介LCD(LiquidCrystalDisplay),即液晶显示器。液晶显示是通过环境光来显示信息的,它本身并不发光,因而功耗很低,只要求液晶周围有足
3、够的光强。LCD是人与机器沟通的重要界面,早期以显像管(CRT/CathodeRayTube)显示器为主,但随着科技不断进步,各种显示技术如雨后春笋般诞生。LCD由于具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势,逐渐占据显示的主流地位。LCD的类型,根据其分类方式的不同而不同。如根据LCD显示内容的不同可以分为段式LCD和点阵LCD。根据LCD驱动方式的不同可以分为静态驱动和多路驱动。MSP430F44X简介MSP430F44X系列是TI公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash型16位RISC指令集单片机[2]
4、。该系列单片机性价比相当高,在系统设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优势。它主要应用在各种要求极低功率消耗的场合,特别适合用于智能测量仪器、各种医疗器械、智能化家用电器和电池供电便携设备产品之中。.1系统结构MSP430F44X的系统结构,主要包括:CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、FLL+时钟系统(片内DCO+晶体振荡器)、看门狗定时器/通用目的定时器(WatchDog)、ADCl2(12位A/D)、比较器A(精确的模拟比较器,常用于斜边(Slope)A/D转换)、复位电压控制/电源电压管理、基本定时器(Basi
5、cTimerl)、定时器(Timer-a和Timer-B)、LCD控制器/比较器(多达160段)、硬件乘法器、I/O口和串行口[4]。系列中各种具体的型号稍有差别。在本次设计中,具体选择MSP430F449作为人机接口电路的设计具有许多独到的优势。这一点,读者可以根据TI公司相关的数据手册进行比较。.2片内外模块特性MSP430F44X具有丰富的片内外围模块,其明显的特点是:具有48条I/0口线的6个并行口P1-P6,其中P1、p2具有中断能力,同时具有2个可用于UART/SPI模式选择的串行口(USART0和USARTl);内含12位的A
6、/D转换器ADCl2,快速执行8×8、8×16、16×16乘法操作并立即得到结果的硬件乘法器;多达160段的LCD控制器/比较器,可以实现多种方式的驱动显示;可以实现UART、PWM、斜坡ADC的16位Timer-A和16位Timer-B;非常灵活的时钟系统,既可用32768Hz的钟表晶振产生低频时钟,也可以用450kHz-8MHz的晶体产生高频时钟,同时还可以使用外部时钟源或者用不同控制频率的DCO;多达几十kB的Flash空间,这样数据既可以保存在片内的Flash信息存储器,也可保存在程序的Hash中的剩余空间。接口电路设计.1接口电路
7、简图及说明典型应用电路示意图。在该图中,LCD类型和键盘种类及数目的选择、下拉电阻的数值大小都必须认真考虑,硬件设计要满足一定的工作时序关系,复位时预留缓冲时间和悬空部分引脚,晶振的选择要在适当的数值,必须保证交流驱动的频率在30Hz-1000Hz范围内,其具体的情况请详细参考TI公司的相关资料[3]。段型液晶显示屏EDS820A简介一般而言,LCD分为笔段型和点阵字符型及点阵图形型。笔段型主要是显示数字,常用于计数、计量和计时;点阵字符型用于显示数字和西文字符;点阵图形型用于显示图形及字符。本设计中用到的EDS820A就是由西安新敏电子科
8、技有限公司生产的笔段型LCD。是该显示屏的各个引脚的逻辑功能表。显而易见,该产品EDS820A是5位的液晶显示屏,它只有4个DP,用于显示小数点;COM端也只有一个,所以该LCD
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