键盘 LCD显示器 触摸屏技术 串行总线数据通信 PTR2000无线数据传输 第三章 人机对话与数据通信 键盘 LCD显示器 触摸屏技术 串行总线数据通信 PTR2000无线数据传输

3.1 键盘 键盘的种类：键盘上闭合键的识别是由专用 硬件实现的，称为编码键盘，靠软件实现的称为非编码键盘。 3.1 键盘 键盘的种类：键盘上闭合键的识别是由专用 硬件实现的，称为编码键盘，靠软件实现的称为非编码键盘。 键盘的接口必须解决下列的一些问题： （1）决定是否有键按下； （2）如有键按下，决定是哪一个键被按下； （3）确定被按键的读数； （4）反弹跳—按键抖动的消除。 （5）处理同时按键既同时有一个以上的按键。

3.1.1 非编码键盘 1. 独立连接式非编码键盘 +V 10kΩ*4 µP 接 口

2.矩阵式非编码键盘 行扫描法 线反转法 识别按键的方法 行 线 x2 x1 x0 y0 y1 y2 y3 列线 4 8 9 5 1 2 3 4 8 9 5 1 2 3 7 6 A B 10KΩ*3 +5V 行 码 列 码 0键：1 1 0 1 1 1 0 1键：1 1 0 1 1 0 1 2键：1 1 0 1 0 1 1 3键：1 1 0 0 1 1 1 4键：1 0 1 1 1 1 0 5键：1 0 1 1 1 0 1 A键：0 1 1 1 0 1 1

线反转法 并 行 接 口 1 +5V 并 行 接 口 1 +5V

非编码键盘接口 P2.7 P2.0 WR RD ALE P0 8031 CE IO/M D0~D7 PA7 PA0 PC0 PC1 PC2 +5V 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 5.1K×4 1K 20µF RESET 8155 PA6 PA5 PA4 PA3 PA2 PA1

编码键盘的基本任务是识别按键，提供按键读数，一个高质量的编码键盘还应具有反弹跳、处理同时按键等功能. . 3.1.2 键盘信号的获取方法有三种： . 程序扫描法 中断扫描法 定时中断法 键盘监控程序设计方法有 . 直接分析法 状态矩阵法 3.1.3 编码键盘 . 编码键盘的基本任务是识别按键，提供按键读数，一个高质量的编码键盘还应具有反弹跳、处理同时按键等功能. . 静态编码器—普通编码器如74148 可编程键盘/显示接口 如8279

静态式编码器接口 a）接口电路 b）真值表 A0’ A1’ A2’ 键 1 2 3 4 5 6 7 00 11 110 A2 10 6 1 1 2 3 4 5 6 7 00 11 110 A2 10 6 1 A2’ 1 11 A1 2 7 1 A1’ 12 3 A0 13 9 1 A0’ 4 1 74148 5 EI 2 8 6 3 7 4 a）接口电路 b）真值表

CLK 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL2 RL1 RL0 A0 ALE 74LS373 8051 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 SL0 SL1 SL2 74LS138 Y0~Y7 BIC 8708 8279 VCC P2.7 CS +5V WR WR a b c d e f g dp B0 B1 B2 B3 A0 A1 A2 A3 RD RD BIC 8708 INT1 IRQ 20µF RESET +5V 2K CNTL SHIFT +5V

3.2 数码显示技术 3.2.1 LCD数码显示 液晶显示是一种功耗极低的被动式显示器件。其优点为：工作电流比LED小几个数量级，尺寸小，厚度约为LED的1/3等。 LCD的驱动方式:驱动方式由电极引线的选择确定。既LCD选定后，其驱动方式也就随之确定了。 静态驱动 迭加驱动(时分驱动)

迭加驱动方式通常采用电压平均法。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、 3.2.1、七段LCD显示器 静态驱动方式 VA 1 =1 LCD A B C 不显示 显 示 VB VC VA-VC 迭加驱动方式: 迭加驱动方式通常采用电压平均法。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。

硬件译码的LCD驱动接口---ICM7211 七位宽 驱动器 锁存器 可编程 4/7译码器 4位 锁存使能 2位 2/4 译码器 ≥1 one shot 振荡器 ÷128 使能检测器 背光板驱动器 BP 输入/输出 输入 数据 DS1 DS2 CS1 CS2 第4位段输出 第3位段输出 第2位段输出 第1位段输出

ICM7211AM与8031单片机的接口 =1 BP P1.1 ICM7211 P1.2 P1.3 D0 D1 D2 D3 DS1 DS2 CS1 CS2 =1 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P2.7 WR 单 片 机

3.2.2、字符式LCD显示器 LCM-512-01A点阵字符式液晶显示模块: 自带驱动IC和液晶显示控制IC。该模块上的控制器是HD44780内部有字符发生器和显示数据存储器，可显示96个ASCII字符和92个特殊字符。 控制器 LCD 显 示 屏 驱 动 器 E R/W RS DB0DB7 VDD VO VSS

二. 模块各管脚的功能为： ①Vss： 地线输入端。 ②VDD： +5V电源输入端。 二. 模块各管脚的功能为： ①Vss： 地线输入端。 ②VDD： +5V电源输入端。 ③Vo： 液晶显示面板亮度调节，通过10~20K的电阻接到+5V和地之间起调节亮度的作用。图3-13所示为Vo的接法。 ④RS： 寄存器选择信号输入线。当其为低电平时，选通指令寄存器；为高电平时选通数据寄存器。 ⑤R/W： 读/写信号输入线。低电平为写入，高电平为读出。 ⑥E： 使能信号输入线。读状态下，高电平有效；写状态下，下降沿有效。 ⑦~(14) D0~D7： 数据总线。可以选择4位总线或8位总线操作，选择4位总线操作时使用D4~D7。

三、HD44780指令集 1.清显示命令: 0 0 0 0 0 0 0 1(执行时间1.64ms) 3:输入方式: 0 0 0 0 0 1 I/D S(执行时间40µs) 设置光标、显示画面移动的方向。I/D=1，AC自动加1， 光标右移一个字符位。S=0无效，S=1有效。 4.显示开关控制: 0 0 0 0 1 D C B 。 其中:D=1时开显示;D=0时关显示 C=1时光标显示;C=0时光标消失 B=1为闪烁启用;B=0时闪烁关闭 5.光标、显示画面移动： 0 0 0 1 S/C R/L * * 其中：S/C=1为显示画面位移；S/C=0为光标位移 R/L=1为右移；R/L=0为左移 6.功能设置: 0 0 1 DL N F * * 。 其中:DL=1表示数据总线有效位长为8位;DL=0表总线为4位. N=1表示字符行为两行;N=0表示字符行为一行. F=1表示字体为5×10点阵;F=0为5×7点阵. (高4有效)

9.读BF及AC值: BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 7.CGRAM地址设置: 0 1 A5 A4 A3 A2 A1 A0 。 8.DDRAM地址设置: 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 。 9.读BF及AC值: BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 10.写数据 。 。 11.读数据。 。 P0.0~0.7 80C31 373 138 + DB7~0 R/W RS E RD WR

3.2.3 图形式LCD显示器 一、MGLS-19264模块的内部电路结构 61203A 64 192×64点 61202 Vcc Vo GND Vo /CSA DB0~7 /CSB D/I R/W E 64

二、引出线的功能 1． VCC：模块+5V电源输入端。 2． GND：地线输入端。 3． VO： 显示亮度调节。 4．CSA、CSB：芯片选择控制。其值为00时选通HD61202（1），即选择左屏有效；值为01时选通HD61202（2），即选择中屏有效；值为10时选通HD61202（3），对应的选择右屏有效。 5．D/I：数据、指令选择。D/I=1时进行数据操作；D/I=0时写指令或读状态。 6．R/W：读写选择信号。R/W=1为读选通；R/W=0为写选通。 7．E：读写使能信号。在E的下降沿，数据被写入HD61202；在E高电平期间，数据被读出。 8．DB0~DB7：数据总线。

三、HD61202显示RAM的地址结构 Y address 0 1 2 3 61 62 63 ROW1 PAGE0 ROW8 X=0 DB0 DB7 PAGE1 PAGE7 PAGE6 X=0 X=1 X=6 X=7 ROW1 ROW8 ROW9 ROW16 ROW49 ROW56 ROW57 ROW64 Y address 0 1 2 3 61 62 63

四.HD61202的指令系统 1.显示开/关指令 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0 0 0 1 1 显示起始行(0-63) R/W D/I B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1/0 0 0 1 1 显示起始行(0-63) 0 0 1 0 1 1 1 页号 0 0 0 1 显示列地址 1 1 BUSY 0 ON/OFF RESET 0 0 0 0 0 1 写数据 1 1 显示数据读 1.显示开/关指令 DB0=1时显示RAM内容 2.显示起始行设置 3.页设置指令 4.列地址设置指令 5.读状态指令 BUSY=1表忙; ON/OFF=1显示关闭; RESET=1复位状态 . 6.写数据指令 7.读数据指令

五、直接访问方式接口电路 80C31 373 10KΩ P0.0~P0.7 DB0~DB7 RD WR P2.7 P2.6 -5V D/I R/W VCC V0 E /CSA /CSB A0 A1

3.3 触摸屏简介 一、触摸屏的类型 1.按触摸屏的结构进行分类 嵌入式(内置式)结构 外挂式 2.按触摸屏的检测手段进行分类 红外式 3.3 触摸屏简介 一、触摸屏的类型 1.按触摸屏的结构进行分类 嵌入式(内置式)结构 外挂式 2.按触摸屏的检测手段进行分类 红外式 电阻式 电容式 表面声波式

电阻触摸屏 电阻触摸屏的主要部分是一块多层的复合电阻薄膜. 它最大的特点是不怕油污，灰尘，水。电阻触摸屏 共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料, 不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个 触摸屏而导致报废。常用在PDA等手持设备或其它.

红外触摸屏以光束阻断技术为基本原理，不需要 在原来的显示器表面覆盖任何材料.其主要优点是价 格低廉、安装方便、可以用在各档次的计算机上。 缺点:发光二极管寿命比较短，影响了整个触摸屏的 寿命;红外线触摸屏由于依靠感应红外线运作，外界 光线变化会影响其准确性,且红外线触摸屏不防水不 防污物，甚至非常细小的外来物体也会导致误差， 影响性能。近来红外触摸技术有较大突破.主要应用 在较大尺寸上.

电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个 电极使用，是利用人体的电流感应进行工作的. 电容 式触摸屏是众多触摸屏中最可靠、最精确的一种,但 价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种。缺点是反光严 重,最大缺点是漂移.

表面声波触摸屏是众多触摸屏中较可靠、较精确的一 种且其价格比适中，是现时触摸屏市场很畅销的产品。 它具有低辐射、不耀眼、不怕震、抗干扰强等特点；抗 刮伤性良好，不受温度、湿度等环境因素影响，寿命长 透光率高，能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只 需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应。 灰尘、油污等对其表面影响较大。

性能 类别 红外 四线 电阻 电容 表面 声波 五线 价格 低 高 较高 清晰度   字符图 象模糊 很好 较好 透光率 100% 90% 98% 95% 色彩 失真 有

分辨率 1000*720 4096*4096 防刮擦   主要缺陷 一般，怕 硬物敲击 非常好且 不怕硬物 一般，怕锐器 野蛮 使用 外框易碎 差 一般 不怕 好但锐器 反应 速度 50-300ms 10-20ms 15-24ms 10ms 材料 塑料框架或 透光外壳 多层玻璃或 塑料复合膜 四层复合膜 纯玻璃 多层玻璃或塑料复合膜 多点 触摸 左上角 中心点 智能判断

ADS7843是一个内置12位模数转换、低导通电阻 模拟开关的串行接口芯片。

3.4 串行总线数据通讯 3.4.1、RS-232C总线标准及应用 引脚号 信号名称 方 向 信 号 功 能 1 DCD PC机←仪器 3.4 串行总线数据通讯 3.4.1、RS-232C总线标准及应用 引脚号 信号名称 方 向 信 号 功 能 1 DCD PC机←仪器 PC机收到远程信号（载波检测） 2 RXD PC机接收数据 3 TXD PC机→仪器 PC机发送数据 4 DTR PC机准备就绪 5 GND - 信号地 6 DSR 仪器准备就绪 7 RTS PC机请求发送数据 8 CTS 仪器已切换到接收状态（清除发送） 9 RI 通知PC机，线路正常（振铃指示）

电平转换芯片介绍 (1)驱动器的输出电平 逻辑0：+5V～+15V； 逻辑1：-5V~ -15V (2)接收器的输入检测电平 RS-232C使用的是负逻辑。 TXD RXD T1IN R1OUT T1OUT R2OUT R2IN T2OUT T2IN 11 6 10 9 7 8 8031 MAX232A

3.4.2、RS-422/485标准总线及其应用 RS-449与RS-232C的主要差别是信号的传输方式不同。RS-449接口是利用信号导线之间的电位差，可在1200m的双绞线上进行数字通信，速率可达90kb/s。由于RS-449系统用平衡信号差电路传输高速信号，所以噪声低，又可以多点或者使用公用线通信。 RS-422是RS-449标准的子集，规定了电气方面的要求。 RS-422A的传输率最大为10Mb/s，在此速率下，电缆允许长度为120m。如果采用较低传输速率，如90kb/s，最大距离可达1200m。 RS-485是RS-422A的变形。RS-422A为全双工，可同时发送和接收；RS-485则为半双工，在某一时刻，一个发送另一个接收。

RS-232C、RS-422A、RS485性能比较 接 口 性 能 RS-232C RS-422A RS-485 操作方式 单端 差动方式 接 口 性 能 RS-232C RS-422A RS-485 操作方式 单端 差动方式 最大距离/m 15(24kb/s) 1200(100kb/s) 最大速率 200kb/s 10Mb/s 最大驱动器数目 1 32 最大接收器数目 10 接收灵敏度 ±3V ±200mV 驱动器输出阻抗 300Ω 60kΩ 120kΩ 接收器负载阻抗 3～7kΩ >4kΩ >12kΩ 负载阻抗 100Ω 60 Ω 对共用点电压范围/ V ±25 -0.25～+6 -7～12

3.4.3、USB通用串行总线及应用 “Universal Serial Bus” 即插即用（plug-and-play），并能自动检测与配置系统的资源。 具有“热插拨“（hot attach &detach）的特性。 USB最多可以连接127个接口设备。 USB1.1的接口设备采用两种不同的速度： 12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速）。 USB 2.0的传输速度最高可达到480Mbps，也即是480Mbit/s.

（一）USB基本特性 USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游设备提供电源 . VBUS D— GND D+

USB系统的基本构架可以分为三个主要的部分：USB主机控制器/根集线器； USB集线器； USB设备。 Hub端口 USB设备 Hub

（二）USB的传输内幕 1．传输基础 2． 设备端点 3． 连接设备到主机（设备列举） 4． 传输类型 配置通信 应用通信 管理总线上的数据 PC到PC的通信 2． 设备端点 3． 连接设备到主机（设备列举） 4． 传输类型 控制传输 中断传输 批量传输 等时传输

（三）主机如何通信 分层驱动 驱动程序的选择 应 用 程 序 用户 模式 Win32 API调用函数 Win32子系统 硬件设备驱动程序 总线驱动程序 硬 件 Win32 API调用函数 I/O请求封包（IRP） 硬件特定接口 用户 模式 核心 USB的通信中使用的阶层式驱动程序

（四）USB接口器件及应用 USB专用接口芯片PDIUSBD12的主要特点： 高性能USB 接口器件集成了SIE FIFO 存储器收发器以及电压调整器 。 可与任何外部微控制器/微处理实现高速并行接口，2M 字节/秒 。 完全自治的直接内存存取DMA 操作 。 集成320 字节多结构FIFO 存储器 。 主端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输 。 在批量模式和同步模式下均可实现1M 字节/秒的数据传输速率 。 具有良好EMI 特性的总线供电能力 。

在挂起时可控制LazyClock 输出 。 可通过软件控制与USB 的连接 。 采用GoodLink 技术的连接指示器,在通讯时使LED 闪烁 。 可编程的时钟频率输出 。 符合ACPI OnNOW 和USB 电源管理的要求 。 内部上电复位和低电压复位电路 。 高于8kV 的在片静电防护电路减少了额外元件的费用 。 多中断模式实现批量和同步传输 。 双电源操作3.3±0.3V 或扩展的5V 电源,范围为3.6~5.5V 。

PDIUSBD12的引脚 功能 （1）DATA0~7：双向数据位。 （2）ALE：地址锁存使能。下降沿 关闭地址信息锁存。 （3）CS-N：片选。低电平有效。 （4）SUSPEND：器件处于挂起状态。 （5）CLKOUT：可编程时钟输出。 （6）INT-N：中断。低电平有效。 （7）RD-N：读选通。低电平有效。 （8）WR-N：写选通。低电平有效。 （9）DMREQ：DMA请求。

（10）DMACK：DMA应答。低电平有效。 （11）EOT-N：DMA传输结束。低电平有效。EOT-ND仅当DMACK-N和RD-N或WR-N一起激活时才有效。 （12）RESET-N：复位。低电平有效且不同步。片内上电复位电路，该管脚可固定接VCC。 （13）GL-N：GoodLink LED指示器。低有效。 （14）XTAL1，XTAL2：晶振连接端。如果采用外部时钟信号取代晶振，可连接XTAL1，XTAL2应当悬空。 （15）D+，D-：USB D+和D-数据线。 （16）VOUT3.3：3.3V调整输出。要使器件工作在3.3V，对VCC和VOUT3.3脚都提供3.3V。 （17）A0：地址位。A0=0，选择命令指令；A0=1，选择数据。该位在多路地址/数据总线配置时可忽略，应将其接高电平。

PDIUSBD12与微控制器的接口

3.5 PTR2000无线数据传输 3.5.1 无线数传基础 调制解调器的功能 3.5.1 无线数传基础 调制解调器的功能 调制过程是在发送端把数字信号变换成能被模拟信道传输的模拟信号，这是一种数/模变换过程，完成调制功能的设备是调制器； 解调过程是在接收端再把接收到的模拟信号转换成数字信号，这是一种模/数变换过程，完成解调功能的设备是解调器。 调制解调器的构成 调制解调器的分类

3.5.2 PTR2000无线收发模块的应用 PTR2000的特性 接收发射合一 .国际通用的数传频段433MHz FSK（频移键控）调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合 采用DDS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好。   灵敏度高，达到-105dBm .发射功率最大+10dBm   低工作电压（2.7V），功耗小，接收状态250uA，待机状态仅为8uA.   具有两个频道，特别满足需要多信道工作的特殊场合   工作速率最高可达20Kbit/s（也可在较低速率下工作如9600bps) 可直接接CPU串口使用如8031，也可以接计算机RS232接口，软件编程非常方便   由于采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证  

PTR2000的管脚说明 (1)VCC：正电源Vcc，接2.7V~5.25V (2) CS：频道选择。CS＝0，选择工作频道1，既 433.92MHz;CS=1,选择频道0，既434.33MHz。 (3) DO：数据输出。 (4) DI：数据输入 。 (5) GND：电源地。 (6) PWR：节能控制。PWR＝1，正常工作状态；PWR＝0，待机微功耗状态 。 (7) TXEN：发送接收控制。TXEN＝1时，模块为发送状态；TXEN＝0时，模块为接收状态。

PTR2000 接口电路 89c51 典型应用 RXD P1.0 P1.1 P1.2 VCC CS DO PTR2000 DI GND PWR TXEN 1 2 3 4 5 6 7 89c51 P1.0 P1.1 P1.2 TXD RXD 典型应用