《人机接口技术》PPT课件

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1、人机接口是指单片机的输入输出设备，包括输入键盘、开关按钮和显示装置、打印机等。通过单片机的人机接口设备，向单片机输入命令和数据，了解单片机运行的状态和显示相关的工作参数。10.1.开关接口开关是一种有二个可选择的、有固定位置的装置，主要用于向单片机输入电平信号。通过拨动开关的位置，使单片机得到一个固定不变的电平信号，用于向单片机输入控制命令或数据，开关信号可以通过机械式开关、电子式开关等方式产生。10.1.1机械式开关接口的基本应用在大多数情况下，都是使用机械式开关来产生二个固定的位置得到0、l电平信号。图10.1是开关通过单片机的I/O口输入电平信号的电路。图10.1开关输入电路

2、在图10.1中共有3个开关，K0–K2，电阻R0–R2为上拉电阻，开关在断开状态时，+5V电压通过上拉电阻向P1.0–P1.2口输入一个高电平信号，开关在闭合状态时，P1.0–P1.2口直接接地，接收到一个低电平信号。由于开关的断开和闭合状态是稳定的，所以输入单片机的I/O口的电平信号也是稳定的，在编写程序时，只要读取P1.0–P1.2端口的0、1状态，就可以知道开关断开和闭合的状态。基本判别语句有：JBP1.0Re1;语句用于当Pl.0=l，则程序转Rel执行。或JNBP1.0Re2;语句用于当P1.0=0，则程序转Re2执行在图10.1的电路中，通过K0–K2三个开关,可以向单

3、片机输入三个开关的不同电平信号，表示三种命令，单片机通过对三个开关状态的判别执行相应的程序。在图10.1电路中，对K0–K2三个开关的断开和闭合状态的组合，还可以获得8个不同的电平信号，通过应用程序，向单片机输入8个不同的命令信号或数据。由于这种开关一次设置后能一直保持，在很多单片机应用系统中，使用这种开关来向系统输入某些固定不变的常数。也可以通过单片机扩展电路来设计开关接口电路。如图10.2是通过74LS244电路来进行设计的。图10.2开关接口电路的扩展设计图10.2中的74LS244是八同相三态缓冲器，可以接入8个开关量信号。74LS244的数据输入端与单片机CPU的P0口

4、相连接，用于8位数据的传送，CPU的P2.7和P3.7相或后作为74LS244的片选信号，在74LS244被选中的情况下，三态缓冲器打开，开关量信号进入CPU内存。在没有被选中时，三态缓冲器关闭，开关量信号被阻隔，无法进入CPU。也可以通过P2口的其他地址线，设计多个74LS244集成电路，扩展更多的开关量。在编写程序读取开关的状态与前面有所不同，74LS244应该被单片机看作是一个外存储单元，基本语句有：MOVDPTR,#7FFFH;设置74LS244集成电路的片选地址值MOVXA,@DPTR;将八个开关量的状况读入单片机内通过上述两个语句，就可以把扩展的8个开关量所表示的命令或

5、数据读入单片机内存,并作相应的处理。10.1.2电子式开关接口的基本应用除了使用机械式开关装置设计开关接口电路外，还可以应用光电传感器、接近开关、霍尔传感器等电子元器件设计成0、l电平信号输入单片机，完成开关量输入的作用。图10.3为光电传感器的应用电路。图10.3光电传感器开关接口应用电路图10.3中的D为红外发光二极管，R1为限流电阻，T是光电接收三极管，R2为取样电阻。D在+5V的作用下，产生红外光线，当红外光线没有被挡住时，T导通饱和向CPU输入一个O电平信号，当红外光线被挡住时，T截止向CPU输入一个1电平信号。光电传感器的二极管大多采用砷化镓红外二极管，接收三极管输出电

6、流较小，在0.5-5毫安左右,接收三极管与晶体三极管组成的达林顿输出型，输出电流可达20–30mA，可以直接驱动继电器等功率器件。表10.1和10.2是光电传感器的基本参数。向单片机输入开关信号,就能对红外光线进行控制。根据发光二极管与接收三极管的不同位置设计的开关接口电路，可以应用于计数、位置状态、转速等多方面的测试。图10.4是转速测量电路。图10.4光电传感器在转速测量中的应用在图10.4中,带透光方孔的转盘与要测量转速的传动轴相连结，轴转动时，带动带透光方孔的转盘一起转动，使红外接收三极管断续地接收到发光二极管发出的红外光，在其输出端产生一系列脉冲电平信号，单片机通过对输入

7、的脉冲电平信号进行计数，就可以测量出该转动装置的转速了。设转速为S，转动盘上有N个方孔，单片机在l秒钟内的计数值为M，则S=M/N(转/秒)。很显然，N值越大，测量的转速越精确。在图10.5中，红外发光二极管和红外接收三极管分别安装在产品流水线传送带的二边，每当传送带上有一个产品经过，就会遮挡红外光线一次，使红外接收三极管的输出一个脉冲电平信号。单片机对输入的脉冲信号进行计数，就可以对产品的产量进行统计。图10.5光电传感器在产量计数中的应用图10.6是位置检测电路。