计算机控制系统 第2版 教学课件 作者 李正军 第3章.ppt

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1、第3章人机接口技术在计算机控制系统中，为了实现人机对话或某种操作，需要一个人机接口（HMI-HumanMachineInterface或MMI-ManMachineInterface），通过设计一个过程运行操作台（或操作面板）来实现。由于生产过程各异，要求管理和控制的内容也不尽相同，所以操作台（面板）一般由用户根据工艺要求自行设计。操作台（面板）的主要功能如下：输入和修改源程序。显示和打印中间结果及采集参数。对某些参数进行声光报警。启动和停止系统的的运行。选择工作方式，如自动/手动（A/M）切换。各种功能键的操作。显示生产工艺流程。为了完成上述功能

2、，操作台一般由数字键、功能键、开关、显示器和各种输入输出设备组成。3.1独立式键盘接口设计3.1.1键盘的特点及确认键盘是计算机控制系统中不可缺少的输入设备，它是人机对话的纽带，它能实现向计算机输入数据、传送命令。1．键盘的特点键盘实际上是一组按键开关的组合。通常，按键所用开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断作用。一个按键开关通过机械触点的断开、闭合过程，其波形如图3-1所示。键按下键闭合前沿抖动后沿抖动图3-1按键抖动波形按键的稳定闭合期长短则是由操作人员的按键动作决定的，一般为零点几秒到几秒的时间。2．按键的确认一个按键的电路如图3-

3、2所示。当按键S按下时，VA=0，为低电平；当按键S未按下时，VA=1，为高电平。反之，当VA=0时，表示按键S按下；当VA=1时，表示按键S未按下。键的闭合与否，反应在电压上就是呈现出高电平或低电平，如果高电平表示断开的话，那么低电平则表示闭合，所以对通过电平的高低状态的检测，便可确认按键按下与否。图3-2按键电路+5VVA10kΩS3．消除按键的抖动消除按键抖动的方法有两种：硬件方法和软件方法。（1）硬件方法采用RC滤波消抖电路或RS双稳态消抖电路。（2）软件方法如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，因此，常采用软件的方法进行消抖。独立式按键就是各

4、按键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其它输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单。但每个按键需占用一根输入口线，在按键数量较多时，输入口浪费大，电路3.1.2独立式按键扩展实例结构显得很复杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。1．采用可编程并行接口采用8255A可编程并行输入输出接口扩展独立式按键的电路如图3-3所示。图3-3采用8255A扩展独立式按键10kΩ×8S1S2S3S4S5S6S7S8PA0PA1PA2PA3PA

5、4PA5PA6PA7+5V8255A当某一键按下时，对应位为0，用位检测可以识别按键的工作状态。2．采用三态缓冲器采用74HC245三态缓冲器扩展独立式按键的电路如图3-4所示。图3-4采用74HC245扩展独立式按键D0D1D2D3D4D5D6D7KEYCS74HC2451A1B2A2B3A3B4A4B5A5B6A6B7A7B8A8BGDIRS1S2S3S4S5S6S7S8+5V10kΩ×8在图3-4中，KEYCS为读键值口地址。按键S1~S8的键值为00H~07H，如果这八个按键均为功能键，为简化程序设计，可采用散转程序设计方法。假设背景机为M

6、CS51及其兼容单片微控制器，则程序设计如下：KEYPR：MOVDPTR，#JPTAB；跳转首地址送DPTRMOVA，KEYBUF；从键值缓冲区KEYBUF中取键值MOVB，AADDA，BADDA，B；键值乘3JMP@A+DPTR；转到相应地址JMTAB：LJMPS1PR；转S1功能处理程序LJMPS2PR；转S2功能处理程序LJMPS3PR；转S3功能处理程序LJMPS4PR；转S4功能处理程序LJMPS5PR；转S5功能处理程序LJMPS6PR；转S6功能处理程序LJMPS7PR；转S7功能处理程序LJMPS8PR；转S8功能处理程序3.2矩阵

7、式键盘接口设计矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图3-5所示，一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘。很明显，在按键数量较多的场合，矩阵键盘与独立式按键键盘相比，要节省很多的I/O口。图3-5矩阵式键盘结构10kΩ+5V01231456728910113121314154123410kΩ10kΩ10kΩ按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到+5V上。平时无按键动作时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平

8、决定。列线电平如果为低，则行线电平为低；列线电平如果为高，则行线电平亦为高。矩阵式键盘结构如图3-5所示。矩阵键盘按键的识