第 四 講 鍵 盤 及 其 接 口 技 術(shù)本 章 要 點(diǎn)1 按 鍵 的 抖 動(dòng) 干 擾 及 其 解 決 方 法 。2 獨(dú) 立 式 鍵 盤 的 結(jié) 構(gòu) 原 理 及 其 接 口 電 路 。3 矩 陣 式 鍵 盤 的 結(jié) 構(gòu) 原 理 及 其 行 掃 描 法 。4 編 碼 器 及 其 編 碼 鍵 盤 接 口 電 路 。 引 言 在 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 除 了 與 生 產(chǎn) 過(guò) 程 進(jìn) 行 信 息 傳遞 的 過(guò) 程 輸 入 輸 出 設(shè) 備 以 外 ， 還 有 與 操 作 人 員 進(jìn) 行 信息 交 換 的 常 規(guī) 輸 入 設(shè) 備 和 輸 出 設(shè) 備 。 鍵 盤 是 一 種 最 常用 的 輸 入 設(shè) 備 ,它 是 一 組 按 鍵 的 集 合 ， 從 功 能 上 可 分 為數(shù) 字 鍵 和 功 能 鍵 兩 種 ， 作 用 是 輸 入 數(shù) 據(jù) 與 命 令 ， 查 詢和 控 制 系 統(tǒng) 的 工 作 狀 態(tài) ， 實(shí) 現(xiàn) 簡(jiǎn) 單 的 人 機(jī) 對(duì) 話 。 鍵 盤 接 口 電 路 可 分 為 編 碼 鍵 盤 和 非 編 碼 鍵 盤 兩 種類 型 。 編 碼 鍵 盤 采 用 硬 件 編 碼 電 路 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 鍵 的 編 碼 ，每 按 下 一 個(gè) 鍵 ， 鍵 盤 便 能 自 動(dòng) 產(chǎn) 生 按 鍵 代 碼 。 編 碼 鍵盤 主 要 有 BCD碼 鍵 盤 、 ASCII碼 鍵 盤 等 類 型 。 非 編 碼 鍵盤 僅 提 供 按 鍵 的 通 或 斷 狀 態(tài) , 按 鍵 代 碼 的 產(chǎn) 生 與 識(shí) 別由 軟 件 完 成 。 引 言 編 碼 鍵 盤 的 特 點(diǎn) 是 使 用 方 便 ， 鍵 盤 碼 產(chǎn) 生速 度 快 ， 占 用 CPU時(shí) 間 少 ， 但 對(duì) 按 鍵 的 檢 測(cè) 與消 除 抖 動(dòng) 干 擾 是 靠 硬 件 電 路 來(lái) 完 成 的 ， 因 而 硬件 電 路 復(fù) 雜 、 成 本 高 。 而 非 編 碼 鍵 盤 硬 件 電 路簡(jiǎn) 單 ， 成 本 低 ， 但 占 用 CPU的 時(shí) 間 較 長(zhǎng) 。 4.1 鍵 盤 輸 入 電 路主 要 知 識(shí) 點(diǎn) :n 5.1.1 鍵 盤 的 抖 動(dòng) 干 擾n 5.1.2 抖 動(dòng) 干 擾 的 消 除 4.1.1 鍵 盤 的 抖 動(dòng) 干 擾 由 于 機(jī) 械 觸 點(diǎn) 的 彈 性 振 動(dòng) ， 按 鍵 在 按 下 時(shí) 不 會(huì)馬 上 穩(wěn) 定 地 接 通 而 在 彈 起 時(shí) 也 不 能 一 下 子 完 全 地 斷開 ， 因 而 在 按 鍵 閉 合 和 斷 開 的 瞬 間 均 會(huì) 出 現(xiàn) 一 連 串的 抖 動(dòng) ， 這 稱 為 按 鍵 的 抖 動(dòng) 干 擾 ， 其 產(chǎn) 生 的 波 形 如圖 5-1所 示 ， 當(dāng) 按 鍵 按 下 時(shí) 會(huì) 產(chǎn) 生 前 沿 抖 動(dòng) ， 當(dāng) 按鍵 彈 起 時(shí) 會(huì) 產(chǎn) 生 后 沿 抖 動(dòng) 。 這 是 所 有 機(jī) 械 觸 點(diǎn) 式 按鍵 在 狀 態(tài) 輸 出 時(shí) 的 共 性 問(wèn) 題 ， 抖 動(dòng) 的 時(shí) 間 長(zhǎng) 短 取 決于 按 鍵 的 機(jī) 械 特 性 與 操 作 狀 態(tài) ， 一 般 為 10100ms，此 為 鍵 處 理 設(shè) 計(jì) 時(shí) 要 考 慮 的 一 個(gè) 重 要 參 數(shù) 。 前 沿 抖 動(dòng) 后 沿 抖 動(dòng)圖 6-2 按 鍵 的 抖 動(dòng) 干 擾閉 合 穩(wěn) 定 釋 放 穩(wěn) 定鍵 按 下 鍵 釋 放 4.1.2 抖 動(dòng) 干 擾 的 消 除 按 鍵 的 抖 動(dòng) 會(huì) 造 成 按 一 次 鍵 產(chǎn) 生 的開 關(guān) 狀 態(tài) 被 CPU誤 讀 幾 次 。 為 了 使 CPU能正 確 地 讀 取 按 鍵 狀 態(tài) ， 必 須 在 按 鍵 閉 合或 斷 開 時(shí) ， 消 除 產(chǎn) 生 的 前 沿 或 后 沿 抖 動(dòng) ，去 抖 動(dòng) 的 方 法 有 硬 件 方 法 和 軟 件 方 法 兩種 。 圖 5-2 濾 波 延 時(shí) 消 抖 電 路2R V5+1R1V 2V 圖 5 - 3 濾 波 延 時(shí) 消 抖 電 路 SiVoV( D i)( D i) 2 軟 件 方 法 軟 件 方 法 是 指 編 制 一 段 時(shí) 間 大 于 100ms的 延時(shí) 程 序 ， 在 第 一 次 檢 測(cè) 到 有 鍵 按 下 時(shí) ， 執(zhí) 行 這段 延 時(shí) 子 程 序 使 鍵 的 前 沿 抖 動(dòng) 消 失 后 再 檢 測(cè) 該鍵 狀 態(tài) ， 如 果 該 鍵 仍 保 持 閉 合 狀 態(tài) 電 平 ， 則 確認(rèn) 為 該 鍵 已 穩(wěn) 定 按 下 ， 否 則 無(wú) 鍵 按 下 ， 從 而 消除 了 抖 動(dòng) 的 影 響 。 同 理 ， 在 檢 測(cè) 到 按 鍵 釋 放 后 ，也 同 樣 要 延 遲 一 段 時(shí) 間 ， 以 消 除 后 沿 抖 動(dòng) ， 然后 轉(zhuǎn) 入 對(duì) 該 按 鍵 的 處 理 。 4.2 非 編 碼 獨(dú) 立 式 鍵 盤主 要 知 識(shí) 點(diǎn) :n 5. 2.1 查 詢 法 接 口 電 路n 5. 2.2 中 斷 法 接 口 電 路 4. 2.1 查 詢 法 接 口 電 路 現(xiàn) 以 3個(gè) 按 鍵 為 例 ， 圖 5-3即 為 獨(dú) 立 式 鍵 盤 查 詢法 接 口 電 路 。 按 鍵 S0、 S1、 S2分 別 通 過(guò) 上 拉 電 阻 與CPU的 數(shù) 據(jù) 線 D0、 D1、 D2相 連 ， 當(dāng) 按 鍵 Si閉 合 時(shí) ， 數(shù) 據(jù)線 直 接 接 地 ， 因 而 CPU讀 入 Di=0； 當(dāng) 按 鍵 Si斷 開 時(shí) ， 數(shù)據(jù) 線 通 過(guò) 上 拉 電 阻 接 到 正 電 源 ， 因 而 CPU讀 入 Di=1。 該 接 口 電 路 實(shí) 現(xiàn) 的 功 能 為 ： 查 詢 檢 測(cè) 是 否 有 鍵 按下 ， 如 有 鍵 閉 合 ， 則 消 除 抖 動(dòng) ， 再 判 斷 鍵 號(hào) ， 然 后 轉(zhuǎn)入 相 應(yīng) 的 鍵 處 理 。 其 程 序 流 程 如 圖 5-4所 示 。 采 用 查 詢 法 時(shí) ， 必 須 保 證 CPU每 隔 一 定 時(shí) 間 主 動(dòng)地 去 掃 描 按 鍵 一 次 ， 該 掃 描 時(shí) 間 間 隔 應(yīng) 小 于 兩 次 按 鍵的 時(shí) 間 間 隔 ， 否 則 會(huì) 有 按 鍵 不 響 應(yīng) 的 情 形 。 顯 然 這 種方 式 占 用 CPU時(shí) 間 比 較 多 。 圖 5-3 獨(dú) 立 式 鍵 盤 結(jié) 構(gòu) 原 理 圖 5-4 獨(dú) 立 式 鍵 盤 結(jié) 構(gòu) 原 理D0 V5+D1D2 S0S1S2 圖 5-4獨(dú) 立 式 鍵 盤 查 詢 法 程 序 流 程 圖開 始有 鍵 閉 合 否 ?N Y延 時(shí) 1 0 0 m s消 除 鍵 抖 動(dòng)有 鍵 閉 合 否 ?N YN YN YN YD 0= 0 ?D 1= 0 ?D 2= 0 ? S 0鍵 功 能 程 序S 2鍵S 1鍵 序程能功 序程能功圖 5 -5 獨(dú) 立 式 鍵 盤 查 詢 法 程 序 流 程 圖 4.2.2中 斷 法 接 口 電 路n 仍 以 3個(gè) 按 鍵 為 例 ， 圖 5-5是 一 個(gè) 爐 溫 控 制 系 統(tǒng) 的 功能 鍵 分 配 圖 ， S0、 S1、 S2分 別 代 表 自 動(dòng) /手 動(dòng) 切 換 、 爐溫 參 數(shù) 顯 示 和 爐 溫 參 數(shù) 打 印 功 能 。 這 是 在 上 述 查 詢 法接 口 電 路 的 基 礎(chǔ) 上 ， 再 把 按 鍵 S0、 S1、 S2的 數(shù) 據(jù) 輸 出 線經(jīng) 過(guò) 與 非 門 和 反 相 器 后 與 8255A的 選 通 輸 入 信 號(hào) PC4相連 ， 8255A的 PC3發(fā) 出 中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) 經(jīng) 中 斷 控 制 器 8259A與 CPU的 中 斷 請(qǐng) 求 引 腳 相 連 ， 這 是 一 種 典 型 的 中 斷 法鍵 盤 接 口 電 路 。 工 作 過(guò) 程 如 下 ： 當(dāng) CPU對(duì) 8255A初 始 化 （ 8255A的 A口工 作 于 方 式 1 輸 入 ） 后 ， CPU即 執(zhí) 行 主 程 序 。 當(dāng) 按 下 S0鍵即 表 示 要 進(jìn) 入 自 動(dòng) 控 制 狀 態(tài) ， 此 時(shí) 與 之 相 連 的 I/O口 線 呈現(xiàn) 為 低 電 平 的 同 時(shí) ， 與 非 門 輸 出 為 高 電 平 ， 經(jīng) 反 相 器 變?yōu)?低 電 平 ， 使 8255A端 口 A的 選 通 輸 入 信 號(hào) PC4 有 效 ， 則PA0 PA2引 腳 接 收 并 存 入 3個(gè) 按 鍵 的 “ 0” 或 “ 1” 狀 態(tài) ，當(dāng) 恢 復(fù) 成 高 電 平 后 ， 經(jīng) TSIT時(shí) 間 ， 8255A的 PC3發(fā) 出 INTRa中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) ， 經(jīng) 中 斷 控 制 器 8259A向 CPU申 請(qǐng) 中 斷 ， CPU響 應(yīng) 中 斷 后 ， 即 轉(zhuǎn) 到 中 斷 服 務(wù) 程 序 中 。 中 斷 服 務(wù) 程 序 依次 查 詢 按 鍵 的 通 斷 狀 態(tài) ， 當(dāng) 查 詢 到 是 自 動(dòng) /手 動(dòng) （ 即 S0=0）時(shí) ， 則 轉(zhuǎn) 到 自 動(dòng) /手 動(dòng) 控 制 子 程 序 的 入 口 地 址 ， 從 而 使 系統(tǒng) 進(jìn) 入 自 動(dòng) 控 制 狀 態(tài) 。 如 果 沒(méi) 有 鍵 按 下 ， 則 相 應(yīng) 的 I/O口線 均 為 高 電 平 ， 也 不 會(huì) 產(chǎn) 生 中 斷 信 號(hào) ， CPU繼 續(xù) 運(yùn) 行 主 程序 。 圖 5-5獨(dú) 立 式 鍵 盤 中 斷 法 接 口 電 路 0S1S2S V5+圖 5-6 獨(dú) 立 式 鍵 盤 中 斷 法 接 口 電 路PA0PA1PC3 PA2PC4PA3PA7RD PA5PA4PA6RDCPU8088 8255AINTRa8259A STBaIR3INTRINT D7D0D7D0 鍵 盤 中 斷 服 務(wù) 子 程 序 ， 與 查 詢 方 式 相 似 ， 在 保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)后 ， 首 先 調(diào) 用 100mS延 時(shí) 子 程 序 去 除 抖 動(dòng) ， 然 后 依 次 查 鍵號(hào) ， 并 轉(zhuǎn) 入 鍵 功 能 處 理 程 序 ， 最 后 恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng) 、 中 斷 返 回 。顯 然 ， 查 詢 順 序 代 表 了 按 鍵 的 排 隊(duì) 優(yōu) 先 級(jí) 。 采 用 中 斷 法 時(shí) ， CPU對(duì) 按 鍵 而 言 是 被 動(dòng) 方 式 ， 在 無(wú) 鍵按 下 時(shí) 不 占 用 CPU時(shí) 間 ， 因 而 CPU有 更 多 的 時(shí) 間 執(zhí) 行 其 他程 序 。 上 述 分 析 說(shuō) 明 ： 獨(dú) 立 式 鍵 盤 接 口 電 路 簡(jiǎn) 單 靈 活 ， 軟 件結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 但 每 個(gè) 按 鍵 必 須 占 用 一 根 I/O口 線 ， 在 按 鍵 數(shù)量 較 多 時(shí) ， 需 要 占 用 較 多 的 I/O口 線 。 比 如 64個(gè) 按 鍵 ， 需要 有 64根 線 ， 不 僅 連 線 復(fù) 雜 ， 查 詢 按 鍵 的 時(shí) 間 也 較 長(zhǎng) 。故 這 種 鍵 盤 電 路 只 適 合 于 按 鍵 數(shù) 量 比 較 少 的 小 型 控 制 系統(tǒng) 或 智 能 控 制 儀 表 中 。 4.3 非 編 碼 矩 陣 式 鍵 盤主 要 知 識(shí) 點(diǎn) :n 5.3.1 矩 陣 式 鍵 盤 的 結(jié) 構(gòu) 組 成n 5.3.2 矩 陣 式 鍵 盤 的 程 序 設(shè) 計(jì) 4.3.1 矩 陣 式 鍵 盤 的 結(jié) 構(gòu) 組 成v 矩 陣 式 鍵 盤 又 叫 行 列 式 鍵 盤 ， 是 用 I/O口 線 組 成 的 行 、 列矩 陣 結(jié) 構(gòu) ， 在 每 根 行 線 與 列 線 的 交 叉 處 ， 二 線 不 直 接 相 通 而是 通 過(guò) 一 個(gè) 按 鍵 跨 接 接 通 。 采 用 這 種 矩 陣 結(jié) 構(gòu) 只 需 M根 行 輸出 線 和 N根 列 輸 入 線 ， 就 可 連 接 M N個(gè) 按 鍵 。 通 過(guò) 鍵 盤 掃描 程 序 的 行 輸 出 與 列 輸 入 就 可 確 認(rèn) 按 鍵 的 狀 態(tài) ， 再 通 過(guò) 鍵 盤處 理 程 序 便 可 識(shí) 別 鍵 值 。v 鍵 盤 與 CPU的 接 口 可 采 用 并 行 端 口 8255A、 鎖 存 器 或 緩沖 器 一 類 。 圖 5-6給 出 了 一 種 8 8非 編 碼 矩 陣 式 鍵 盤 的 接 口電 路 。 行 輸 出 電 路 由 行 掃 描 鎖 存 器 74LS273、 反 相 器 與 行線 X 0 X7連 接 組 成 ， 列 輸 入 電 路 由 三 態(tài) 緩 沖 器 74LS244與列 線 Y0 Y7以 及 上 拉 電 阻 組 成 。 X、 Y線 的 每 一 個(gè) 交 叉 處 跨接 一 個(gè) 鍵 ， 其 鍵 值 分 別 是 十 進(jìn) 制 數(shù) 的 01， 02， ， 64。該 鍵 盤 的 接 口 地 址 為 PORT1。 n 圖 5-6 矩 陣 式 鍵 盤 接 口 電 路 V5+4001 162432485633091725414957 08 6474LS244D1D2D3D4D5D6D70D D 1 D2 D3 D4 D5 D6 D70DCLKPORT174LS 138 74LS273IOWIOR 1G2G Y7Y0 Y Y YYYY1 2 43 65 XXXXXXXX12436507圖 5-7 矩 陣 式 鍵 盤 接 口 電 路 v 當(dāng) 鍵 盤 中 無(wú) 任 何 鍵 按 下 時(shí) ， 所 有 的 行 線 和 列 線 被 斷 開 且相 互 獨(dú) 立 ， 輸 入 線 Y0 Y7列 都 為 高 電 平 ； 當(dāng) 有 任 意 一 鍵 按 下 時(shí) ，則 該 鍵 所 在 的 行 線 與 列 線 接 通 ， 因 此 ， 該 列 線 的 電 平 取 決 于 該鍵 所 在 的 行 線 。 基 于 此 ， 產(chǎn) 生 了 “ 行 掃 描 法 ” 與 “ 線 反 轉(zhuǎn) 法 ”兩 種 識(shí) 別 方 法 。v 行 掃 描 法 又 稱 逐 行 零 掃 描 查 詢 法 ， 即 逐 行 輸 出 行 掃 描 信 號(hào)“ 0” ， 使 各 行 依 次 為 低 電 平 ， 然 后 分 別 讀 入 列 數(shù) 據(jù) ， 檢 查 此（ 低 電 平 ） 行 中 是 否 有 鍵 按 下 。 如 果 讀 得 某 列 線 為 低 電 平 ， 則表 示 此 （ 低 電 平 ） 行 線 與 此 列 線 的 交 叉 處 有 鍵 按 下 ， 再 對(duì) 該 鍵進(jìn) 行 譯 碼 計(jì) 算 出 鍵 值 ， 然 后 轉(zhuǎn) 入 該 鍵 的 功 能 子 程 序 入 口 地 址 ；如 果 沒(méi) 有 任 何 一 根 列 線 為 低 電 平 ， 則 說(shuō) 明 此 (低 電 平 )行 沒(méi) 有 鍵按 下 。 接 著 進(jìn) 行 下 一 行 的 “ 0” 行 掃 描 與 列 讀 入 ， 直 到 8行 全 部查 完 為 止 ， 若 無(wú) 鍵 按 下 則 返 回 。v 有 時(shí) 為 了 快 速 判 斷 鍵 盤 中 是 否 有 鍵 按 下 ， 也 可 先 將 全 部 行線 同 時(shí) 置 為 低 電 平 ， 然 后 檢 測(cè) 列 線 的 電 平 狀 態(tài) ， 若 所 有 列 線 均為 高 電 平 ， 則 說(shuō) 明 鍵 盤 中 無(wú) 鍵 按 下 ， 立 即 返 回 ； 若 要 有 一 列 的電 平 為 低 ， 則 表 示 鍵 盤 中 有 鍵 被 控 下 ， 然 后 再 如 上 那 樣 進(jìn) 行 逐 行 掃 描 。 n 圖 5-7 矩 陣 式 鍵 盤 掃 描 及 鍵 處 理 程 序 流 程 圖矩 陣 式 鍵 盤 掃 描 及 鍵 處 理 程 序 流 程 圖5 - 8圖有 鍵 按 下 否 ?N Y有 鍵 按 下 嗎 ?YN 鍵 值 寄 存 器 清 0輸 出 所 有 行 為 低 電 平輸 出 所 有 行 為 低 電 平延 時(shí) 1 0 0 m s輸 出 某 行 為 低 電 平此 行 有 鍵 按 下 ？行 鍵 值 加 0 8求 出 下 一 行 為 低 電 平 各 行 掃 描 完 ？返 回 YN 列 鍵 值 加 1列 值 右 移 1 位進(jìn) 位 位 為 0 嗎 ？計(jì) 算 鍵 值Y鍵 值 送 緩 沖 單 元轉(zhuǎn) 功 能 鍵 入 口 地 址N Y N n 對(duì) 于 鍵 盤 處 理 程 序 來(lái) 說(shuō) ， 求 得 鍵 值 并 不 是 目 的 。 如果 該 按 鍵 是 數(shù) 字 鍵 ， 就 應(yīng) 把 該 鍵 值 直 接 送 到 顯 示 緩 沖區(qū) 進(jìn) 行 鍵 值 的 數(shù) 字 顯 示 ； 如 果 該 按 鍵 是 功 能 鍵 ， 則 應(yīng)找 到 該 鍵 子 程 序 的 入 口 地 址 ， 轉(zhuǎn) 而 去 執(zhí) 行 該 鍵 的 功 能命 令 。 4.4 編 碼 鍵 盤主 要 知 識(shí) 點(diǎn) :n 5.4.1 二 進(jìn) 制 編 碼 器n 5.4.2 編 碼 鍵 盤 接 口 電 路 n 圖 5-8 二 進(jìn) 制 編 碼 鍵 盤 接 口 電 路 A 1G S O 2 O 1 O 0 E iU 2E o C D 4 5 3 2 B G S O 2 O 1 O 0 E iU 1E o C D 4 5 3 2 BA 2A 3A 4S 1 5 S 8 S 7 S 0+ 5 VR 2 C 1EC 2B 1 B 2 B 3 F H S T BI GR 1 D 0D 1D 2D 3 + 5 V 圖 5 -9 二 進(jìn) 制 編 碼 鍵 盤 接 口 電 路 S T B 7I 6I 5I 4I 3I 2I 1I 0I7I 6I 5I 4I 3I 2I 1I 0I 本 章 小 結(jié)n 鍵 盤 是 計(jì) 算 機(jī) 與 操 作 人 員 進(jìn) 行 信 息 交 換 的一 種 常 用 輸 入 設(shè) 備 。 n 鍵 盤 接 口 電 路 可 分 為 非 編 碼 鍵 盤 和 編 碼 鍵盤 兩 種 類 型 。 非 編 碼 鍵 盤 僅 提 供 按 鍵 的 通 或 斷狀 態(tài) , 按 鍵 代 碼 的 產(chǎn) 生 與 識(shí) 別 是 由 軟 件 完 成 的 ，當(dāng) 按 鍵 數(shù) 量 少 時(shí) ， 一 般 采 用 獨(dú) 立 式 鍵 盤 結(jié) 構(gòu) ；當(dāng) 按 鍵 數(shù) 量 較 多 時(shí) ， 常 采 用 矩 陣 式 鍵 盤 結(jié) 構(gòu) 。而 編 碼 鍵 盤 是 采 用 硬 件 編 碼 電 路 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 鍵 的 編碼 ， 每 按 下 一 個(gè) 鍵 ， 鍵 盤 電 路 便 能 自 動(dòng) 產(chǎn) 生 按鍵 代 碼 ， 編 碼 鍵 盤 主 要 有 BCD碼 鍵 盤 、 ASCII碼鍵 盤 等 類 型 。 本 章 小 結(jié)n 非 編 碼 鍵 盤 的 硬 件 電 路 簡(jiǎn) 單 ， 成 本 低 ， 但占 用 CPU的 時(shí) 間 較 長(zhǎng) 。 編 碼 鍵 盤 與 之 相 反 ， 硬件 電 路 復(fù) 雜 、 成 本 高 ， 但 使 用 方 便 ， 鍵 盤 碼 產(chǎn)生 速 度 快 ， 占 用 CPU時(shí) 間 少 。 對(duì) 按 鍵 抖 動(dòng) 干 擾的 消 除 ， 非 編 碼 鍵 盤 一 般 是 靠 軟 件 而 編 碼 鍵 盤一 般 是 靠 硬 件 電 路 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。n 在 一 般 的 小 型 單 片 機(jī) 測(cè) 控 系 統(tǒng) 中 主 要 使 用非 編 碼 鍵 盤 。 思 考 題n 1 簡(jiǎn) 述 鍵 盤 的 兩 種 類 型 及 其 特 點(diǎn) 。n 2 簡(jiǎn) 述 何 為 鍵 盤 的 抖 動(dòng) 干 擾 及 其 消 除 的 兩 種方 法 。n 3 分 析 說(shuō) 明 矩 陣 式 鍵 盤 電 路 的 逐 行 零 掃 描 法的 工 作 過(guò) 程 。 第 5講 顯 示 器 及 其 接 口 技 術(shù)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)1.掌 握 LED數(shù) 碼 管 顯 示 器 的 工 作 原 理 、 顯 示 方 式及 其 接 口 電 路 。 2.理 解 LCD液 晶 顯 示 器 的 結(jié) 構(gòu) 原 理 、 驅(qū) 動(dòng) 方 式 及其 接 口 電 路 。 3.了 解 圖 形 顯 示 畫 面 的 幾 種 形 式 與 功 能 作 用 。 引 言 在 計(jì) 算 機(jī) 控 制 中 ， 顯 示 裝 置 是 一 個(gè) 重 要 組成 部 分 ， 主 要 用 來(lái) 顯 示 生 產(chǎn) 過(guò) 程 的 工 藝 狀 況 與運(yùn) 行 結(jié) 果 ， 以 便 于 現(xiàn) 場(chǎng) 工 作 人 員 的 正 確 操 作 。常 用 的 顯 示 器 件 有 顯 示 記 錄 儀 、 發(fā) 光 二 極 管 顯示 器 LED、 液 晶 顯 示 器 LCD、 大 屏 幕 顯 示 器 和圖 形 顯 示 器 終 端 CRT。 n顯 示 記 錄 儀 -是 以 模 擬 方 式 連 續(xù) 顯 示 和 記 錄 過(guò) 程 參 數(shù) 的 動(dòng) 態(tài) 變 化 ， 但 其價(jià) 格 都 很 貴 ， 在 目 前 的 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 已 很 少 采 用 。n LED數(shù) 碼 管 -由 于 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 體 積 小 、 功 耗 低 、 配 置 靈 活 、 顯 示 清晰 、 可 靠 性 高 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 目 前 已 被 微 型 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 及 智 能 化 儀 表 廣 泛采 用 。nLCD-則 以 其 功 耗 極 低 的 特 點(diǎn) ， 占 據(jù) 了 從 電 子 表 到 計(jì) 算 器 ， 從 袖 珍 儀 表到 便 攜 式 微 型 計(jì) 算 機(jī) 等 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 。nCRT終 端 -CRT終 端 以 其 圖 文 并 茂 的 直 觀 生 動(dòng) 畫 面 ， 可 以 顯 示 生 產(chǎn) 過(guò) 程中 的 各 種 畫 面 及 報(bào) 表 ， 如 生 產(chǎn) 流 程 圖 、 顯 示 報(bào) 警 圖 、 趨 勢(shì) 曲 線 圖 、 狀 態(tài)和 回 路 查 詢 圖 等 ,在 很 多 微 型 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 特 別 在 DDC， SCC以 及 DCS控 制 系 統(tǒng) 中 ， 大 都 采 用 CRT操 作 臺(tái) 進(jìn) 行 監(jiān) 視 和 控 制 。 5.1 LED數(shù) 碼 管 顯 示 器n 引 言n 5.1.1 LED 顯 示 器 的 工 作 原 理 n 5.1.2 LED顯 示 器 的 顯 示 方 式n 5.1.3 LED顯 示 器 接 口 電 路 6.1.1 LED 顯 示 器 工 作 原 理 LED（ 發(fā) 光 二 極 管 Light Emitting Diode的 英 文 縮 寫 ）是 利 用 PN結(jié) 把 電 能 轉(zhuǎn) 換 成 光 能 的 固 體 發(fā) 光 器 件 ， 根 據(jù) 制 造 材料 的 不 同 可 以 發(fā) 出 紅 、 黃 、 綠 、 白 等 不 同 色 彩 的 可 見(jiàn) 光 來(lái) 。LED的 伏 安 特 性 類 似 于 普 通 二 極 管 ， 正 向 壓 降 約 為 2伏 左 右 ，工 作 電 流 一 般 在 10 -20 mA之 間 較 為 合 適 。 LED顯 示 器 有 多 種 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 單 段 的 圓 形 或 方 形 LED常 用 來(lái) 顯 示 設(shè) 備 的 運(yùn) 行 狀 態(tài) ， 8段 LED可 以 顯 示 各 種 數(shù) 字 和字 符 ， 所 以 也 稱 為 LED數(shù) 碼 管 ， 其 外 形 如 圖 7-2所 示 。 8段LED在 控 制 系 統(tǒng) 中 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 ， 其 接 口 電 路 也 具 有 普 遍 借鑒 性 。 因 此 ， 我 們 介 紹 8段 LED數(shù) 碼 管 顯 示 器 。 8段 LED顯 示 器 的 結(jié) 構(gòu) 與 工 作 原 理 如 圖 7-3所 示 。1 2 3 4 5678910 a bcdef g dp COM(c) 共 陽(yáng) 極(b) 共 陰 極(a) 段 排 列 COMabcdefgdp abcdefgdpg f COM a be d COM c dp 圖 6-1 8段 LED顯 示 器 的 結(jié) 構(gòu) 原 理 8段 LED通 過(guò) 不 同 段 點(diǎn) 亮 時(shí) 的 組 合 ， 可 以 顯 示 09、 AF等 十 六 進(jìn)制 數(shù) 。 顯 然 ， 將 單 片 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 輸 出 口 與 LED各 段 引 腳 相 連 ， 控 制 輸 出 的 數(shù)據(jù) 就 可 以 使 LED顯 示 不 同 的 字 符 。 通 常 把 控 制 LED數(shù) 碼 管 發(fā) 光 顯 示 字 符 的 8位 字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 稱 為 段 選 碼 或 者 字 符 譯 碼 ， 如 圖 7-4所 示 。DDDDDDDD012345 67圖 6-2 8段 LED顯 示 器 段 選 碼 原 理 圖COMabcdefgdp 5.1.2 LED顯 示 器 顯 示 方 式 在 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 常 利 用 n個(gè) LED顯 示 器 構(gòu) 成 n位 顯 示 。通 常 把 點(diǎn) 亮 LED某 一 段 的 控 制 稱 為 段 選 ， 而 把 點(diǎn) 亮 LED某 一 位 的控 制 稱 為 位 選 或 片 選 。 根 據(jù) LED顯 示 器 的 段 選 線 、 位 選 線 與 控制 端 口 的 連 接 方 式 不 同 ， LED顯 示 器 有 靜 態(tài) 顯 示 與 動(dòng) 態(tài) 顯 示 兩種 方 式 ， 下 面 以 4個(gè) 共 陰 極 LED的 組 合 為 例 進(jìn) 行 說(shuō) 明 。1、 靜 態(tài) 顯 示2、 動(dòng) 態(tài) 顯 示 1 靜 態(tài) 顯 示 方 式4個(gè) LED組 合 的 靜 態(tài) 顯 示 電 路 如 圖 6-3所 示 圖 7-5LED靜 態(tài) 顯 示 方 式abcdefgdp abcdefgdp abcdefgdp abcdefgdp G NDCOM COM COM COMI/O(1) I/O(2) I/O(3) I/O(4) 圖 6-3 LED靜 態(tài) 顯 示 方 式 2 動(dòng) 態(tài) 顯 示 方 式abcdefgdp abcdefgdp abcdefgdp abcdefgdpC O M C O M C O M C O MI/O (1) D 0D 1D 2D 3 I/O (2)圖 7-6 LED動(dòng) 態(tài) 顯 示 方 式LED動(dòng) 態(tài) 顯 示 電 路 如 圖 6-4所 示 圖 6-4 LED動(dòng) 態(tài) 顯 示 方 式 5.1.3 LED顯 示 器 接 口 電 路 控 制 系 統(tǒng) 中 的 LED顯 示 電 路 ， 除 了 要 完 成 把 字 符 轉(zhuǎn) 換成 對(duì) 應(yīng) 的 段 選 碼 的 譯 碼 功 能 以 外 ， 還 要 具 有 數(shù) 據(jù) 鎖 存 與驅(qū) 動(dòng) 的 功 能 。 其 中 ， 譯 碼 功 能 可 以 通 過(guò) 硬 件 譯 碼 器 完 成 ，也 可 通 過(guò) 軟 件 編 程 實(shí) 現(xiàn) ； 而 數(shù) 據(jù) 鎖 存 與 驅(qū) 動(dòng) 只 有 依 賴 硬件 電 路 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。 結(jié) 合 上 面 討 論 的 兩 種 顯 示 方 式 ：v 1 靜 態(tài) 顯 示 接 口 電 路v 2 動(dòng) 態(tài) 顯 示 接 口 電 路 1 靜 態(tài) 顯 示 電 路 靜 態(tài) 顯 示 方 式 的 關(guān) 鍵 是 多 個(gè) LED需 與 多 個(gè) I/O并 行 口相 連 ， 一 般 的 并 行 I/O口 如 8255A或 鎖 存 器 只 具 備 鎖 存 功能 ， 還 要 有 硬 件 驅(qū) 動(dòng) 電 路 ， 再 配 以 軟 件 譯 碼 程 序 。 目 前廣 泛 使 用 一 種 集 鎖 存 、 譯 碼 、 驅(qū) 動(dòng) 功 能 為 一 體 的 集 成 電路 芯 片 ， 以 此 構(gòu) 成 靜 態(tài) 顯 示 硬 件 譯 碼 接 口 電 路 。 如 美 國(guó)RCA公 司 的 CD4511B是 4位 BCD碼 7段 十 進(jìn) 制 鎖 存 譯 碼 驅(qū) 動(dòng)器 ， 美 國(guó) MOTOROLA公 司 的 MC14495是 4位 BCD碼 7 段 十六 進(jìn) 制 鎖 存 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 器 。 下 面 以 CD4511B為 例 ， 說(shuō) 明 其 接口 電 路 。 如 圖 6-5所 示 。 dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b aPORT0BCAGGG BA1 Y0Y1 COM COM COM COMLED LEDLEDLED1 2 43AAAAA46523IOW 74LS138 +5VD0D4321DDDDDD567 PORT1 圖 6-5 LED靜 態(tài) 顯 示 硬 件 譯 碼 接 口 電 路B ACDCD4511BU1 abcdefg B ACDCD4511BU2 abcdefg B ACDCD4511BU3 abcdefg B ACDCD4511BU4 abcdefgBLLTLE BLLTLE BLLTLE BLLTLE 2 動(dòng) 態(tài) 顯 示 電 路 動(dòng) 態(tài) 顯 示 接 口 電 路 的 關(guān) 鍵 是 由 兩 個(gè) I/O 并 行 端 口分 別 進(jìn) 行 段 選 碼 與 位 選 碼 的 鎖 存 ， 除 了 需 要 配 置 驅(qū)動(dòng) 電 路 以 外 ， 譯 碼 掃 描 功 能 則 完 全 由 軟 件 編 程 來(lái) 完成 。 圖 6-6給 出 4個(gè) LED組 成 的 動(dòng) 態(tài) 顯 示 軟 件 譯 碼 接 口電 路 ， 4個(gè) 共 陰 極 LED顯 示 器 的 段 選 線 對(duì) 應(yīng) 并 接 ， 由一 片 8D觸 發(fā) 器 74LS374（ U1） 進(jìn) 行 段 選 控 制 ， 其 間 串有 8個(gè) 三 極 管 以 正 向 驅(qū) 動(dòng) LED的 陽(yáng) 極 ， 此 可 稱 為 段 選通 道 。 4個(gè) LED的 端 由 另 一 片 74LS374（ U2） 進(jìn) 行 位選 控 制 ， 其 間 接 有 達(dá) 林 頓 陣 列 驅(qū) 動(dòng) 器 MC1413（ 內(nèi) 含 7對(duì) 復(fù) 合 三 極 管 ） 以 對(duì) LED的 陰 極 進(jìn) 行 反 向 驅(qū) 動(dòng) ， 此 構(gòu)成 了 位 選 通 道 。 圖 6-6 LED動(dòng) 態(tài) 顯 示 軟 件 譯 碼 接 口 電 路dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b a dp g f e d c b aGNDOC 1413COMCLKU 2374 PORT7Y 7 BBBB CCCC1 12 234 43+5VD 1D 2D 30D 1Q 2Q 3Q 0QBCAGGG BA1 Y 0 YYYYYY124365CLKOC1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D0DD 1D 2D 3D 4D 5D 6D 70D 1Q 2Q 3Q 0Q 465QQQQ 7U 1374 COM COM COM COMLED LEDLEDLED 1 2 43+5VAAAAA 46523IOW 138 PORT0D 1D 2D 30D LED動(dòng) 態(tài) 掃 描 流 程 圖 如 圖 6-7所 示 。 指 向 緩 沖 區(qū) 首 址取 顯 示 位 指 針取 要 顯 示 的 數(shù)將 數(shù) 變 為 段 選 碼送 段 選 碼 到 段 選 通 道送 位 選 碼 到 位 選 通 道延 遲 一 定 時(shí) 間是 最 右 邊 位 嗎 ？YN 退 出修 改 緩 沖 區(qū)指 針 和 位 碼 圖 6 - 7 L E D 動(dòng) 態(tài) 顯 示 軟 件 譯 碼 程 序 流 程 圖 5.2 LCD液 晶 顯 示 器n 引 言n 5.2.1 LCD顯 示 器 結(jié) 構(gòu) 原 理 n 5.2.2 LCD顯 示 器 驅(qū) 動(dòng) 方 式 n 5.2.3 段 位 式 LCD接 口 電 路 n 5.2.4 點(diǎn) 陣 式 LCD接 口 電 路 引 言 液 晶 顯 示 器 LCD(Liquid Crystal Display )是 一 種 利 用 液 晶 的 扭 曲 /向 列 效應(yīng) 制 成 的 新 型 顯 示 器 ， 它 具 有 功 耗 極 低 、體 積 小 、 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) 、 價(jià) 格 廉 等 特 點(diǎn) ，目 前 已 廣 泛 應(yīng) 用 在 各 種 顯 示 領(lǐng) 域 ， 尤 其 在袖 珍 儀 表 和 低 功 耗 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 中 。 LCD可 分為 段 位 式 、 字 符 式 和 點(diǎn) 陣 式 三 種 。 如 右 圖所 示 。 圖 數(shù) 字 萬(wàn) 用 表 5.2.1 LCD顯 示 器 結(jié) 構(gòu) 原 理 LCD(液 晶 顯 示 器 Liquid Crystal Display的 英 文縮 寫 )是 借 助 外 界 光 線 照 射 液 晶 材 料 而 實(shí) 現(xiàn) 顯 示 的 被 動(dòng)顯 示 器 件 。 液 晶 是 一 種 介 于 液 體 與 固 體 之 間 的 熱 力 學(xué)的 中 間 穩(wěn) 定 相 ， 在 一 定 的 溫 度 范 圍 內(nèi) 既 有 液 體 的 流 動(dòng)性 和 連 續(xù) 性 ， 又 有 晶 體 的 各 向 異 性 。 5.2.2 LCD顯 示 器 驅(qū) 動(dòng) 方 式 LCD的 驅(qū) 動(dòng) 方 式 一 般 有 直 接 驅(qū) 動(dòng) （ 靜 態(tài) 驅(qū) 動(dòng) ） 和 多 極 驅(qū)動(dòng) （ 時(shí) 分 割 驅(qū) 動(dòng) ） 兩 種 方 式 。 采 用 直 接 驅(qū) 動(dòng) 的 LCD電 路 中 ，顯 示 器 件 只 有 一 個(gè) 背 極 （ 即 下 玻 璃 電 極 基 板 ） ， 但 每 個(gè) 字 符段 都 有 獨(dú) 立 的 引 腳 ； 而 多 極 驅(qū) 動(dòng) 的 LCD電 路 中 ， 顯 示 器 具 有多 個(gè) 背 極 ， 各 字 符 段 按 點(diǎn) 陣 結(jié) 構(gòu) 排 列 ， 這 是 顯 示 字 段 較 多 時(shí)常 采 用 的 驅(qū) 動(dòng) 方 式 。 圖 6-10為 段 位 式 7段LCD的 電 極 配 置 及 譯 碼驅(qū) 動(dòng) 電 路 ， 7個(gè) 字 段 的幾 何 排 列 順 序 與 LED的“ 日 ” 字 型 相 同 。 A、 B、C、 D為 二 進(jìn) 制 BCD碼 的輸 入 端 ， 譯 碼 器 的 7段輸 出 a、 b、 c、 d、 e、 f、g引 腳 分 別 接 7個(gè) 字 段 驅(qū)動(dòng) 電 路 的 控 制 端 Y， 公共 端 接 一 定 周 期 的 方 波信 號(hào) 。 圖 7-15 7段 液 晶 顯 示 器 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 電 路abcdefg COMABCD 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) LCD7段譯碼器a bcdfe g XYXY 5.2.3 段 位 式 LCD接 口 電 路 1、 硬 件 電 路 同 8段 LED數(shù) 碼 管 一 樣 ， 段 位 式 LCD與 CPU的 顯 示 接口 電 路 也 有 多 種 。 我 們 仍 討 論 上 文 的 直 接 驅(qū) 動(dòng) 方 式 ，現(xiàn) 以 6位 LCD靜 態(tài) 顯 示 電 路 為 例 。 如 圖 6-11所 示 ， 使 用單 片 機(jī) 的 一 個(gè) 8位 并 行 I/O口 作 為 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 以 及 6片 BCD7段 譯 碼 驅(qū) 動(dòng) 器 4056、 2片 4位 液 晶 顯 示 驅(qū) 動(dòng) 器 4054、 1片4-16譯 碼 器 4514和 1片 單 穩(wěn) 多 諧 振 蕩 器 4047， 就 組 成 了一 個(gè) 完 整 的 LCD顯 示 接 口 電 路 。 P1.0 4514 +5VOUTRCRC4047K0010.047 F COM 圖 7-16 6位 LCD靜 態(tài) 顯 示 電 路 A B C Dabcdefg4056 A B C Dabcdefg4056 A B C Dabcdefg4056P1.1P1.2P1.3 A B C Dabcdefg4056 A B C Dabcdefg4056 A B C Dabcdefg4056 I1 I2 I3 I4O1O2O3O44054 I1 I2 I3 I4O1O2O3O44054P1.4P1.5P1.6P1.7 ABCIBT S0S0S1S7S6S5S4S3D STR 單 片 機(jī) DFST 5.2.4 點(diǎn) 陣 式 LCD接 口 電 路n 引 言n 1、 液 晶 模 塊 接 線 原 理n 2、 液 晶 模 塊 指 令 說(shuō) 明n 3 軟 件 初 始 化 n 4、 應(yīng) 用 舉 例 引 言 點(diǎn) 陣 式 LCD不 但 可 以 顯 示 字 符 ， 而 且 可 以 顯 示 各 種 圖 形 及漢 字 。 把 點(diǎn) 陣 式 LCD與 配 套 或 選 定 的 驅(qū) 動(dòng) 器 、 控 制 器 集 成 在 一起 ， 就 組 成 點(diǎn) 陣 式 圖 形 液 晶 顯 示 模 塊 ， 控 制 器 的 種 類 很 多 ，比 如 日 本 東 芝 的 T6963, 日 立 的 HD61880,精 工 的SED1330/SED1335等 。 現(xiàn) 以 12864點(diǎn) 陣 式 LCD液 晶 顯 示 模 塊 為 例加 以 說(shuō) 明 。 液 晶 顯 示 模 塊 12864主 要 由 行 /列 驅(qū) 動(dòng) 器 及 128 64全 點(diǎn) 陣液 晶 顯 示 器 組 成 。 內(nèi) 部 含 有 國(guó) 標(biāo) 一 級(jí) 、 二 級(jí) 簡(jiǎn) 體 中 文 字 庫(kù) 和128個(gè) 16 8點(diǎn) 的 ASCII字 符 集 。 可 以 同 時(shí) 顯 示 8 4個(gè) （ 16 16點(diǎn) 陣 ） 漢 字 和 圖 形 顯 示 。 它 與 CPU的 接 口 連 線 可 采 用 并 行 或 串行 兩 種 方 式 。 1、 液 晶 模 塊 接 線 原 理 圖 6-12 液 晶 模 塊 與 單 片 機(jī) 并 行 連 接 原 理 圖 圖 6-12為 液 晶 模 塊 與 單 片 機(jī) 的 并 行 連 接 原 理 圖 ， 表 6-4為 其 引 腳 功 能 描 述 。引腳 引 腳 名 稱 電 平 功 能 描 述1 VSS 0V 電 源 地2 VCC +5V 電 源 正3 VEE 05V 液 晶 顯 示 器 驅(qū) 動(dòng) 電 壓 ， 用 來(lái) 調(diào) 整 液 晶 顯 示 的 對(duì)比 度4 RS H/L RS=“ H” ,表 示 D7-D0為 顯 示 數(shù) 據(jù) ， RS=“ L” ,表 示 D7-D0為 控 制 指 令5 R/W H/L R/W=“ H” ,E=“ H” ,數(shù) 據(jù) 被 讀 到 D7-D0，R/W=“ L” ,E=“ H L” ,D7-D0數(shù) 據(jù) 被 寫 到 IR或 DR6 E H/L 使 能 信 號(hào)714 D0D7 H/L 數(shù) 據(jù) 線 15 BL_EN H/L 背 光 源 使 能16 BL_VDD 4.2V 背 光 源 電 壓 2 液 晶 模 塊 指 令 說(shuō) 明 3 軟 件 初 始 化 5 應(yīng) 用 舉 例 液 晶 字 符 顯 示 的 RAM地 址 與 32個(gè) 字 符 顯 示 區(qū) 域 有 著 一 一 對(duì) 應(yīng) 的 關(guān) 系 ， 其對(duì) 應(yīng) 關(guān) 系 如 表 6-6所 示 ， 應(yīng) 注 意 其 排 列 類 似 于 隔 行 掃 描 。 使 用 時(shí) 還 應(yīng) 注 意 以 下 3點(diǎn) ： （ 1） 要 在 某 一 個(gè) 位 置 顯 示 中 文 字 符 時(shí) ， 應(yīng) 先 設(shè) 定 顯 示 字 符 位 置 ， 即 先設(shè) 定 顯 示 地 址 ， 再 寫 入 中 文 字 符 編 碼 。（ 2） 顯 示 ASCII字 符 過(guò) 程 與 顯 示 中 文 字 符 過(guò) 程 相 同 。 不 過(guò) 在 顯 示 連 續(xù)字 符 時(shí) ， 只 須 設(shè) 定 一 次 顯 示 地 址 ， 由 模 塊 自 動(dòng) 對(duì) 地 址 加 1指 向 下 一 個(gè) 字 符 位置 ， 否 則 ， 顯 示 的 字 符 中 將 會(huì) 有 一 個(gè) 空 ASCII字 符 位 置 。（ 3） 當(dāng) 字 符 編 碼 為 2字 節(jié) 時(shí) ， 應(yīng) 先 寫 入 高 位 字 節(jié) ， 再 寫 入 低 位 字 節(jié) 。 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH 例 如 在 第 3行 第 1、 2列 顯 示 “ 液 晶 ” 兩 個(gè) 中 文 字 符 時(shí) ， 寫 入 RAM的 地 址 應(yīng) 為88H ,89H 。 具 體 過(guò) 程 如 下 ：首 先 ， 應(yīng) 根 據(jù) ST7920-BIG 5中 文 字 形 碼 (不 同 的 液 晶 模 塊 采 用 的 字 庫(kù) 編 碼 可 能 不同 ， 如 有 的 使 用 ST7920-G B簡(jiǎn) 體 中 文 字 型 )， 查 找 “ 液 ” 字 的 編 碼 為 “ B247” , “ 晶 ” 字 的 編 碼 為 “ B4B9” .在 進(jìn) 行 了 軟 件 初 始 化 后 ， 其 軟 件 編 程 步 驟 如 下 ：步 驟 1: 令 RS， R/W為 低 電 平 ； (表 示 后 面 送 入 的 內(nèi) 容 是 指 令 )步 驟 2: 送 88H 到 D7-D0； (設(shè) 定 顯 示 的 位 置 ， 第 三 行 第 一 列 )步 驟 3: 令 RS為 高 電 平 ， R/W為 低 電 平 ； （ 表 示 后 面 送 入 的 內(nèi) 容 是 數(shù) 據(jù) ）步 驟 4: 送 B2H 到 D7-D0;（ 先 送 高 位 字 節(jié) ）步 驟 5: 送 47H 到 D7-D0; （ 后 送 低 位 字 節(jié) ， 顯 示 “ 液 ” 字 ）步 驟 6: 令 RS， R/W為 低 電 平 ； (表 示 后 面 送 入 的 內(nèi) 容 是 指 令 )步 驟 7: 送 89H 到 D7-D0； (設(shè) 定 顯 示 的 位 置 ， 第 三 行 第 二 列 ) 步 驟 8: 令 RS為 高 電 平 ， R/W為 低 電 平 ； （ 表 示 后 面 送 入 的 內(nèi) 容 是 數(shù) 據(jù) ）步 驟 9: 送 B4H 到 D7-D0; （ 先 送 高 位 字 節(jié) ） 步 驟 10: 送 B9H 到 D7-D0; （ 后 送 低 位 字 節(jié) ， 顯 示 “ 晶 ” 字 ） 5.3 圖 形 顯 示 器n 引 言n 6.3.1 圖 形 顯 示 器 概 述 n 6.3.2 圖 形 顯 示 畫 面 引 言 除 了 小 型 控 制 裝 置 采 用 數(shù) 字 顯 示 的 LED和 LCD外 ，大 中 規(guī) 模 的 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 圖 形 顯 示 器 已 是必 不 可 少 的 一 種 人 機(jī) 界 面 方 式 ， 它 能 一 目 了 然 地展 示 出 圖 形 、 數(shù) 據(jù) 和 事 件 等 各 種 信 息 ， 以 便 操 作者 直 觀 形 象 地 監(jiān) 視 和 操 作 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過(guò) 程 。 這 種 方 式 的 硬 件 接 口 技 術(shù) 十 分 成 熟 ， 其 顯 示 器及 其 控 制 電 路 已 成 為 計(jì) 算 機(jī) 控 制 的 一 種 基 本 配 置 ，而 軟 件 設(shè) 計(jì) 一 般 是 借 助 于 工 控 組 態(tài) 軟 件 或 高 級(jí) 語(yǔ)言 如 VB、 VC等 來(lái) 完 成 的 。 5.3.1 圖 形 顯 示 器 概 述常 用 的 圖 形 顯 示 器 有 兩 種 ： CRT顯 示 器 和 TFT平 面 顯 示 器 。 1、 CRT顯 示 器 陰 極 射 線 管 CRT（ Cathod Ray Tube） 顯 示 器 由 一個(gè) 圖 形 監(jiān) 示 器 和 相 應(yīng) 的 控 制 電 路 組 成 。 在 工 業(yè) 計(jì) 算 機(jī)中 ， 插 入 一 塊 VGA/TVGA圖 形 控 制 板 即 可 實(shí) 現(xiàn) 功 能 很 強(qiáng)的 圖 象 顯 示 功 能 。 目 前 ， CRT顯 示 方 式 因 其 硬 件 技 術(shù) 成熟 、 軟 件 支 持 豐 富 、 價(jià) 格 比 較 低 廉 而 成 為 計(jì) 算 機(jī) 控 制系 統(tǒng) 中 應(yīng) 用 最 多 的 一 種 圖 形 顯 示 技 術(shù) ， 可 以 滿 足 大 部分 工 業(yè) 控 制 現(xiàn) 場(chǎng) 的 一 般 性 需 要 。 5.3.2 圖 形 顯 示 畫 面n 引 言n 1 總 貌 畫 面 n 2 分 組 畫 面 n 3 點(diǎn) 畫 面 n 4 流 程 圖 畫 面 n 5 趨 勢(shì) 曲 線 畫 面 n 6 報(bào) 警 顯 示 畫 面 n 7 操 作 指 導(dǎo) 畫 面 引 言 采 用 圖 形 顯 示 器 和 鍵 盤 作 人 機(jī) 接 口 終 端 , 可 以 直 觀 形 象 地 監(jiān) 視 和 操 作 工 業(yè) 生 產(chǎn) 過(guò) 程 。 所設(shè) 計(jì) 出 的 顯 示 畫 面 ， 既 要 反 映 出 整 個(gè) 生 產(chǎn) 的 工藝 流 程 ， 又 要 便 于 單 元 操 作 控 制 ； 既 要 有 實(shí) 時(shí)動(dòng) 態(tài) 數(shù) 據(jù) ， 又 要 有 歷 史 記 憶 功 能 。 從 而 使 得 一臺(tái) 圖 形 顯 示 終 端 完 全 替 代 傳 統(tǒng) 的 儀 表 盤 及 其 盤面 上 的 調(diào) 節(jié) 器 、 指 示 儀 、 記 錄 儀 、 報(bào) 警 儀 、 模擬 屏 以 及 開 關(guān) 按 鈕 、 指 示 燈 等 。 n 早 期 的 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 者 是 用 匯 編 語(yǔ) 言 來(lái) 編 寫 畫 面 程 序的 ， 后 來(lái) 多 采 用 功 能 強(qiáng) 大 的 高 級(jí) 語(yǔ) 言 ， 現(xiàn) 在 的 控 制廠 商 陸 續(xù) 推 出 了 人 機(jī) 對(duì) 話 式 的 系 統(tǒng) 組 態(tài) 軟 件 ， 諸 如美 國(guó) 的 Intouch、 Fix和 德 國(guó) 的 Wincc， 國(guó) 內(nèi) 的 組 態(tài) 王 、力 控 、 MCGS和 Controx等 。 利 用 這 些 專 用 組 態(tài) 軟 件可 以 方 便 地 組 態(tài) 成 各 種 需 要 的 顯 示 畫 面 。n 常 用 的 顯 示 畫 面 有 總 貌 畫 面 、 分 組 畫 面 、 點(diǎn) 畫面 、 流 程 圖 畫 面 、 趨 勢(shì) 曲 線 畫 面 、 報(bào) 警 顯 示 畫 面 、操 作 指 導(dǎo) 畫 面 等 等 。 n 當(dāng) 被 控 量 或 控 制 回 路 較 多 時(shí) ， 操 作 員 要 逐 個(gè) 地 監(jiān) 視 判 斷 各過(guò) 程 參 數(shù) 是 否 正 常 ， 并 據(jù) 此 對(duì) 控 制 回 路 進(jìn) 行 操 作 是 很 困 難 的 。為 此 ， 在 總 貌 顯 示 畫 面 上 用 顏 色 、 閃 光 或 音 響 來(lái) 最 大 限 度 地 顯示 出 多 個(gè) 控 制 回 路 的 運(yùn) 行 狀 態(tài) 。n 圖 6-14 給 出 一 個(gè) 中 央 空 調(diào) 控 制 系 統(tǒng) 的 總 貌 畫 面 ， 用 棒 狀圖 表 示 控 制 回 路 的 偏 差 ， 用 小 方 塊 指 示 控 制 回 路 的 報(bào) 警 狀 態(tài) ，每 個(gè) 棒 圖 或 方 塊 的 顏 色 表 示 1個(gè) 工 位 點(diǎn) （ 參 數(shù) ） ， 一 般 8個(gè) 工 位點(diǎn) 為 一 組 ， 每 幅 畫 面 可 顯 示 約 40個(gè) 組 、 320個(gè) 點(diǎn) 。 如 此 ， 就 有可 能 把 整 個(gè) 大 型 控 制 系 統(tǒng) 的 幾 百 個(gè) 參 數(shù) 集 中 顯 示 在 一 、 二 個(gè) 畫面 上 。 1 總 貌 畫 面 v 總 貌 顯 示 畫 面 中 的 每 一 組 即 8個(gè) 工 位 點(diǎn) ， 對(duì) 應(yīng) 一幅 分 組 畫 面 ， 如 圖 6-15所 示 。 以 棒 圖 或 方 塊 方 式 同 時(shí)顯 示 8個(gè) PID控 制 回 路 或 開 關(guān) 狀 態(tài) ； 用 數(shù) 字 、 光 柱 表 示被 控 量 PV、 給 定 值 SP、 偏 差 量 DV和 控 制 量 OUT； 用 文字 表 示 回 路 的 的 工 位 號(hào) 或 名 稱 以 及 運(yùn) 行 狀 態(tài) ， 如 自 動(dòng)AUT、 手 動(dòng) MAN、 串 級(jí) CAS等 。v 在 分 組 畫 面 上 ， 操 作 員 可 對(duì) 控 制 回 路 進(jìn) 行 必 要 的操 作 ， 如 改 變 SP、 OUT、 AUT、 MAN等 。 此 時(shí) ， 操 作 員可 把 每 個(gè) 顯 示 回 路 當(dāng) 作 一 臺(tái) 虛 擬 的 儀 表 調(diào) 節(jié) 器 來(lái) 操 作， 所 以 分 組 畫 面 也 稱 為 控 制 畫 面 。 2 分 組 畫 面 v 分 組 顯 示 畫 面 中 的 每 一 個(gè) 工 位 點(diǎn) ， 對(duì) 應(yīng) 一 幅 點(diǎn) 顯 示畫 面 ， 如 圖 6-16所 示 。 以 棒 圖 、 曲 線 、 文 字 三 種 方 式 顯示 該 PID控 制 回 路 的 各 種 參 數(shù) ， 如 被 控 量 PV、 給 定 值 SP、偏 差 量 DV和 控 制 量 OUT、 比 例 帶 P、 積 分 時(shí) 間 I、 微 分 時(shí)間 D等 ； 并 用 PV、 SP和 OUT三 條 趨 勢(shì) 曲 線 表 示 回 路 的 運(yùn) 行狀 態(tài) 。v 在 點(diǎn) 畫 面 上 ， 操 作 員 可 對(duì) 該 PID控 制 回 路 的 各 種 參數(shù) 進(jìn) 行 調(diào) 整 ， 所 以 點(diǎn) 畫 面 也 稱 單 回 路 顯 示 畫 面 或 調(diào) 整畫 面 3 點(diǎn) 畫 面 v 原 來(lái) 的 儀 表 控 制 系 統(tǒng) 的 儀 表 盤 上 方 都 有 一 塊 用 實(shí) 物 模 型和 發(fā) 光 體 來(lái) 模 擬 生 產(chǎn) 流 程 的 大 型 模 擬 屏 ， 以 給 操 作 人 員 直 觀形 象 的 視 覺(jué) 。 與 此 類 似 ， 計(jì) 算 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 則 用 流 程 圖 畫 面 來(lái)進(jìn) 行 模 擬 顯 示 。v 流 程 圖 畫 面 是 用 各 種 圖 素 、 文 字 和 數(shù) 據(jù) 等 組 合 而 成 ， 在一 個(gè) 畫 面 上 顯 示 出 所 有 裝 置 回 路 的 圖 示 狀 況 和 工 藝 流 程 ； 除靜 止 畫 面 外 ， 還 有 色 彩 、 閃 光 、 圖 形 和 文 字 連 續(xù) 變 化 的 動(dòng) 態(tài)畫 面 標(biāo) 記 出 各 個(gè) 參 數(shù) 的 實(shí) 時(shí) 狀 態(tài) ， 給 人 以 總 攬 全 局 且 身 臨 其境 的 感 覺(jué) 。4 流 程 圖 畫 面 圖 6-17為 一 個(gè) 中 央 空 調(diào) 水 冷 控 制 系 統(tǒng) 的 工 藝 流 程模 擬 圖 。 畫 面 上 十 分 形 象 地 展 示 出 水 塔 、 水 泵 、 冷 凝器 、 蒸 發(fā) 器 、 壓 縮 機(jī) 、 風(fēng) 機(jī)