单片机实验3 单片机人机接口设计
基于51单片机的人机接口电路设计(贺铁梅)2012.09.08

基于51单片机的人机接口电路设计一、功能描述键盘和显示是单片机应用系统中实现人机对话的一种基本形式,两种接口设计的好坏,直接影响到人机接口的友好程度。
在对一个系统进行操作时,往往离不开人与机器的对话,人机接口界面可以满足人与机器之间的交流。
可以通过按键将所需要信号与信息输入给系统,经过系统处理后,所期待的效果又可以通过屏幕来显示出来,这样就可以很好的达到人与机器的交流目的。
二、硬件电路图基于51单片机的人机接口电路如图1.1所示。
电路结构包括基本的复位电路、晶振电路、串口程序下载电路、键盘电路及屏幕显示电路。
图1.1 基于51单片机的人机接口电路设计显示电路键盘控制AT89C51图1 人机接口电路结构框图复位电路 晶振电路三、接口定义接口定义说明包括单片机的I/O 口的定义、中断的选择。
在键盘电路中引入了外部中断方式0,减少了CPU 的工作强度。
屏幕接口电路采用的是并行工作方式,51单片的的I/O 口较多,采用并行方式可以增大数据传输的速度,可以将信息实时显示。
具体接口定义如表1.1所示。
表1 A T89C51接口定义I/O 口 定义引脚号 引脚名 接口说明 备注 1~8 P1口 接矩阵键盘 10 RXD 接MAX232 11TXD 接MAX23212 /INT0 接74ls13四输入与非门输出引入中断21 P2.0 接屏幕的RST 22 P2.1 接屏幕的RS 23 P2.2 接屏幕的RW 24 P2.3 接屏幕的E32~38 P0口接屏幕的数据口DB0~DB7 中断类型 中断方式 按键中断中断方式0四、程序流程图1、主程序在主程序中,执行两个任务:1)初始化,键盘初始化,屏幕初始化;2)判断中断是否发生。
程序开始,进行初始化,若有中断发生,则屏幕有相应的显示;若无中断发生,则屏幕不显示或保留原显示,继续等待中断发生。
主程序流程图如图2.1所示。
2、初始化初始化函数主要包括键盘初始化和屏幕初始化。
单片机输入输出接口设计及其在工业自动化系统中的应用研究

单片机输入输出接口设计及其在工业自动化系统中的应用研究概述随着工业自动化技术的发展,单片机作为一个重要的控制核心,广泛应用于各种自动化设备中。
单片机的输入输出接口设计是工业自动化系统中的核心环节之一,它对于系统的功能实现和性能提升具有重要影响。
本文将探讨单片机输入输出接口的设计原理以及在工业自动化系统中的应用研究。
一、单片机输入输出接口设计原理单片机的输入输出接口设计涉及到外部设备与单片机之间的数据传输和控制。
在设计该接口时,需考虑接口类型、信号电平、数据处理等多方面因素。
1. 接口类型常见的单片机输入输出接口类型包括并行口、串行口、模拟输入输出等。
其中,并行口适用于大容量数据传输,串行口适用于远距离传输,而模拟输入输出适用于连续变化的信号处理。
根据不同的应用需求选择合适的接口类型。
2. 信号电平单片机输入输出接口的设计中需要考虑信号电平的匹配问题,当外部设备与单片机接口工作时,其电平匹配与兼容性对于成功传输数据起着至关重要的作用。
需要考虑到信号电平的高低电平范围、低电平电流、驱动能力等参数,以确保信号的稳定传输。
3. 数据处理在单片机输入输出接口设计中,数据的处理是关键环节之一。
通过对输入信号的采集、处理和输出信号的生成,实现单片机与外部设备之间的数据交互。
需要根据具体的应用需求选择合适的数据处理算法和相关技术,以提高系统的响应速度和精度。
二、单片机输入输出接口在工业自动化系统中的应用研究单片机输入输出接口在工业自动化系统中具有广泛的应用,涉及到工业控制、仪表检测、数据采集等方面。
1. 工业控制在工业自动化系统中,单片机输入输出接口设计是实现各种工业控制的基础。
通过与传感器、执行器、人机界面等设备的连接,单片机可以实现对温度、压力、流量等工艺参数的采集和控制。
通过合理的输入输出接口设计,可以实现对设备的实时监测和控制,提高工业生产的效率和质量。
2. 仪表检测单片机输入输出接口设计在仪表检测领域也有重要应用。
单片机课程设计参考题目

单片机课程设计参考题目1.交通灯控制系统设计2.数字密码锁3.数字时钟4.万年历5.基于单片机的点阵显示屏6.基于单片机的LCD显示7.简易电子琴设计8.数字温度计设计9.倒计时器设计10.数字电压表11.串行通信(单片机之间或单片机同PC之间)12.信号发生器13.简易计算器设计14.单片机人机接口设计(键盘和显示)15.循迹小车控制说明:1.参考题目只提供题目,具体设计的功能及性能参数由各位同学按照自己的实际情况确定,尽可能使设计具有一定的实用价值。
题目可以相同,但具体功能和参数不能完全一样,否则视为作弊,成绩均为不合格。
2.鼓励大家自拟题目,但需指导老师的同意。
3.选题必须在课程设计开始的前三天确定好,由班长(或学习委员)统计好各人的题目后,将汇总表发到邮箱:genxiangx@4.课程设计时间:第15周~第16周;答辩时间:第17周前三天。
答辩时提供设计报告和仿真结果(或实物),设计报告格式参照毕业设计格式,但不需要太详细。
在报告中说明课程设计的总体思路、方案选择、过程中碰到的难点和问题、问题的解决过程及解决方法,心得体会。
在报告中要有电路图和程序框图,上交的打印稿以附件的形式附程序源码。
在报告的最后附上“单片机课程设计成绩评定表”,将成绩评定表中成绩评定依据以上的项目填写好,以便在答辩时记录成绩。
5.答辩注意事项:答辩时对自己的设计进行演示和说明;绝不允许抄袭,不允许在网上下载别人的设计和报告,答辩时如果发现抄袭,则答辩不予通过。
允许参考,但不允许抄袭,参考是指先看懂别人的程序,然后自己编程,而不是照抄(复制)别人的某段程序,也不是在别人的程序基础做修改,所有的代码一定要自己写。
单片机与接口课程设计

单片机与接口课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解单片机的原理和结构,掌握其基本工作方式;2. 让学生掌握单片机与接口电路的连接方法,了解不同接口的功能和应用;3. 使学生了解并掌握单片机程序设计的基本方法,能编写简单的接口控制程序。
技能目标:1. 培养学生动手实践能力,能够独立完成单片机与接口电路的连接;2. 培养学生具备初步的程序调试能力,能够分析并解决简单的程序问题;3. 提高学生的团队协作能力,能够在小组合作中共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对单片机与接口技术学习的兴趣,激发学生的求知欲和探索精神;2. 培养学生严谨的科学态度,注重实践操作的安全性和准确性;3. 引导学生关注单片机技术在现实生活中的应用,提高学生的创新意识和实践能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程目标注重理论与实践相结合,以学生动手实践为主,培养学生对单片机与接口技术的应用能力。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决,为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 单片机原理与结构:介绍单片机的基本组成、工作原理,重点讲解CPU、存储器、输入输出接口等部分的功能和相互关系。
教材章节:第一章 单片机概述。
2. 单片机接口技术:讲解并演示常用的接口电路,如并行接口、串行接口、定时器/计数器接口等,分析各接口的特点和应用场景。
教材章节:第二章 单片机接口技术。
3. 程序设计基础:教授单片机程序设计的基本语法、流程控制和编程技巧,使学生能够编写简单的接口控制程序。
教材章节:第三章 单片机程序设计。
4. 实践操作:安排学生进行单片机与接口电路的连接、程序下载与调试,巩固所学知识,提高动手能力。
教材章节:第四章 实践操作。
5. 课程设计与案例分析:组织学生进行小组合作,完成课程设计任务,分析并解决实际问题,提高学生的综合应用能力。
教材章节:第五章 课程设计与案例分析。
教学内容安排和进度:本课程共计10课时,其中理论教学4课时,实践操作4课时,课程设计与分析2课时。
单片机与人机交互设计基于触摸屏和LCD的界面

单片机与人机交互设计基于触摸屏和LCD的界面现代科技的快速发展使得单片机在各个领域中得到了广泛应用。
而人机交互设计则成为了确保单片机能够高效运行的关键因素之一。
在众多人机交互设计中,基于触摸屏和液晶显示屏(LCD)的界面设计被证明是一种相对简单而有效的设计方案。
本文将重点探讨基于触摸屏和LCD的界面在单片机中的应用。
一、触摸屏和LCD的基本原理触摸屏主要是通过电容或者电阻的方式来感知用户触摸操作,并将触摸信息转化为数字信号传递给单片机进行处理。
而LCD则是通过液晶材料的光学特性来显示图像和文字。
触摸屏和LCD在单片机中的应用可以实现用户与系统的直接交互,使得操作更加简洁、直观。
二、触摸屏和LCD的优势和应用场景1. 优势:- 方便易用:通过触摸屏和LCD,用户可以直接点击、滑动等方式进行操作,避免了繁琐的物理按钮设计和控制。
- 信息展示清晰:LCD的高分辨率和色彩显示能力使得界面展示更加清晰、生动,为用户提供舒适的视觉体验。
- 界面设计灵活:通过软件设计,开发人员可以根据具体需求自由设计界面,实现更多样化的功能和操作方式。
2. 应用场景:- 智能家居控制:通过触摸屏和LCD,用户可以方便地控制家居设备,如调节灯光、温度、音量等。
- 工业控制系统:触摸屏和LCD可以在工业环境中应用,通过图像化的界面进行开关控制、参数调整等操作。
- 汽车导航系统:借助触摸屏和LCD,驾驶员可以方便地控制导航、音响等系统,提高驾驶的安全性和便利性。
三、触摸屏和LCD在单片机开发中的实现方式1. 硬件配置:单片机需要配合相应的触摸屏和LCD模块来完成交互设计。
常见的触摸屏包括电容触摸屏和电阻触摸屏,其中电容触摸屏在精度和响应速度上更有优势。
同时,为了提供图像显示功能,LCD模块通常需要支持合适的分辨率和显示颜色。
2. 软件开发:通过单片机的编程实现触摸屏和LCD的交互功能。
开发人员可以借助相关的开发工具进行代码编写和调试。
人机接口实验报告

一、实验目的1. 了解人机接口的基本概念和原理。
2. 掌握常见的人机交互设备的使用方法。
3. 通过实验,提高人机交互系统的设计能力和实际操作能力。
二、实验内容1. 人机接口基本概念和原理2. 常见的人机交互设备操作3. 人机交互系统设计三、实验环境1. 硬件环境:计算机、键盘、鼠标、触摸屏、显示器、打印机等。
2. 软件环境:操作系统、应用程序等。
四、实验步骤1. 人机接口基本概念和原理学习(1)了解人机接口的定义、作用和分类;(2)学习人机交互设备的原理和特点;(3)分析人机接口设计的原则和方法。
2. 常见的人机交互设备操作(1)键盘操作:学习键盘布局、按键功能、快捷键的使用;(2)鼠标操作:学习鼠标的基本操作、滚轮使用、鼠标指针的移动和定位;(3)触摸屏操作:学习触摸屏的原理、操作方法和注意事项;(4)显示器操作:了解显示器的分辨率、刷新率、色彩调整等参数;(5)打印机操作:学习打印机的连接、设置、打印文档等操作。
3. 人机交互系统设计(1)分析用户需求,确定人机交互系统的功能;(2)设计人机交互系统的界面布局、操作流程和交互方式;(3)实现人机交互系统功能,并进行测试和优化。
五、实验结果与分析1. 实验结果通过本次实验,我们掌握了人机接口的基本概念和原理,熟悉了常见的人机交互设备的操作方法,并成功设计了一个简单的人机交互系统。
2. 实验分析(1)人机接口是计算机系统的重要组成部分,直接影响用户的使用体验。
因此,在进行人机接口设计时,要充分考虑用户的需求,确保界面简洁、操作方便;(2)人机交互设备的选择和配置应根据实际应用场景和用户需求进行,以提高系统性能和用户体验;(3)在设计人机交互系统时,要遵循一定的设计原则,如一致性、直观性、易用性等,以降低用户的学习成本和误操作概率。
六、实验总结本次实验使我们对人机接口有了更深入的了解,提高了人机交互系统的设计能力和实际操作能力。
在今后的学习和工作中,我们将继续关注人机接口技术的发展,不断优化人机交互系统,为用户提供更好的使用体验。
第8章 单片机的人机接口技术

第4章 单片机汇编语言程序设计
8.3.1 8279的结构与原理
3. 扫描计数器 扫描计数器为键盘和显示器共用,可提供二者所需的扫描 信号。 它有两种工作方式,按编码方式工作时,计数器以二进制 方式计数,4位计数状态从扫描线SL3~SL0输出,为键盘 和显示器提供出16位扫描线;按译码方式工作时,扫描计 数器的低二位译码后从SL3~SL0输出,提供4选1的扫描译 码。 4. 回复缓冲器与键盘去抖动控制电路 在逐行列扫描时,回复线用来搜寻每一行列中闭合的键, 当某一键闭合时,去抖电路被置位,延时等待10ms后, 再检查该键是否仍处在闭合状态。 5.FIFO/传感器RAM和显示器RAM 8279具有多个先进先出的键输入缓冲器,并提供16个字 节的显示数据缓冲器。CPU将段数据写入显示缓冲器, 8279自动对显示器扫描,将其内部显示缓冲器中的数据在 显示器上显示出来。
第4章 单片机汇编语言程序设计
8.2 键盘及其接口
8.2.1 键盘的结构与原理
1.键盘的结构 独立式按键:直接用I/O口线构成的单个按键电路,其特 点是每个按键单独占用一根I/O口线,每个按键的工作不 会影响其它I/O口线的状态。 独立式按键电路、软件简单,但每个按键占用一根I/O口 线,因此,在按键较多时,I/O口线浪费较大。
第4章 单片机汇编语言程序设计
8.2.2 键盘接口电路
LK3: MOV DPTR,#0101H MOV A,R2 MOVX @DPTR,A INC DPTR INC DPTR MOVX A,@DPTR ANL A,#0FH MOV R4,A CJNZ A,#0FH,LK4 MOV A,R2 JNB ACC.7,LK8 RL A MOV R2,A INC R3 ; 指向 8155 口A ; 行扫描值送A ; 扫描 1 行 ; 指向 8155 口C ; ; 保留低 4 ; ; 列值非全“1” ; 行扫描值送A ; ; ; 行值存入R2 ; 行号加 1
单片机实验P3.3输入、P1口输出和步进电机控制实验

单⽚机实验P3.3输⼊、P1⼝输出和步进电机控制实验南昌航空⼤学实验报告⼆0⼀⼀年⼗⽉⼀⼗七⽇课程名称:单⽚微型机实验名称:P3.3输⼊、P1⼝输出和步进电机控制实验班级: 080611 学⽣姓名:学号: 08061108 指导教师评定:签名:⼀、实验⽬的1、掌握P3⼝、P1⼝简单使⽤;2、学习延时程序的编写和使⽤;3、了解步进电机控制的基本原理;4、掌握步进电机转动编程⽅法。
⼆、实验内容及要求1、P3.3输⼊、P1⼝输出实验1)P3.3⼝做输⼊⼝,外接⼀脉冲,每输⼊⼀个脉冲,P1⼝按⼗六进制加⼀。
P1⼝做输出⼝,编写程序,使P1⼝接的8个发光⼆极管L1—L8按16进制加⼀⽅式点亮发光⼆极管。
2)P1⼝是准双向⼝,它作为输出⼝时与⼀般的双向⼝使⽤⽅法相同,由准双向⼝结构可知:当P1⼝作为输⼊⼝时,必须先对它置⾼电平,使内部MOS管截⽌,因内部上拉电阻是20KΩ—40KΩ,故不会对外部输⼊产⽣影响。
若不先对它置⾼,且原来是低电平,则MOS管导通,读⼊的数据是不正确的。
3)延时⼦程序的延时计算问题。
对于延时程序:DELAY :MOV R6, #00HDELAY1:MOV R7, #80HDJNZ R7, $DJNZ R6, DELAY1查指令表可知MOV、DJNZ指令均需⽤两个机器周期,⽽⼀个机器周期时间长度为12/ 6.0MHZ,所以该段指令执⾏时间为:((80+1)×256+1)×2×(12÷6000000)=132.1ms。
图1 P3.3输⼊、P1图2 实验电路原理图2、步进电机控制实验1)从键盘上输⼊正、反转命令,转速参数和转动步数显⽰在显⽰器上,CPU再读取显⽰器上显⽰的正、反转命令,转速级数(16级)和转动步数后执⾏。
转动步数减为零时停⽌转动。
2)步进电机驱动原理是通过对它每相线圈中的电流和顺序切换来使电机作步进式旋转。
驱动电路由脉冲信号来控制,所以调节脉冲信号的频率便可改变步进电机的转速,微电脑控制步进电机最适合。
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keybuff=NO_KEY;
keydata=NO_KEY;
ke描输入
if(keydata!=NO_KEY)
{
keybuff=keydata;
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单片机原理及应用——单片机人机接口设计
Delay(); keydata=KeyScan(); if(keybuff!=keydata) keydata=NO_KEY; } return(keydata); }
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五、实验原理
1. LED 显示接口电路
VDD
2. 独立式按键接口电路
R
图 5 LED 接口电路
VDD
R K1 K2 K3
图 6 独立式按键电路
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单片机原理及应用——单片机人机接口设计
3. 程序流程图:
编写各个模块
设置独立式按键,定义端口
延 用 设判 时 于 定断 函 扫 消输 数 描 除入
else
keycode=NO_KEY; //如果没有输入,就赋值 keycode NO_KEY 的 值
return(keycode);
//返回 keycode 的值
}
unsigned char KeyInput(void)
//设定消除抖动的函数
{
unsigned char keybuff,keydata; //keybuff 是缓存 keydata 的变量
LED3
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
按键 1(加 按键 2(减
法)
法)
X
X
X=1,完成 加法功 能,若为 1,则由上 往下跳转 状态;X=0 则不变化
X=1,完成 减法功 能,若为 1 则由下 往上跳转 状态;X=0 则不变化
八、实验总结:
通过这次实验,我们掌握了单片机简单人机交互接口电路的设计方法;更 加进一步熟悉 C8051F020 单片机 I/O 口交叉开关设置和 I/O 端口的使用;同时 掌握独立式按键和 LED 显示接口电路和程序设计方法。
case UP : keycount++;if(keycount>15) keycount=0; //如果 keydata 是加法,就将 keycount 做加法运算 break;
case DOWN : if(keycount==0) keycount=15;else keycount--; //如果 keydata 是减法,就将 keycount 做减法运算
单片机原理及应用——单片机人机接口设计
一、实验目的 1. 掌握单片机简单人机交互接口电路的设计方法。 2. 进一步熟悉 C8051F020 单片机 I/O 口交叉开关设置和 I/O 端口的使用。 3. 掌握独立式按键和 LED 显示接口电路和程序设计方法。
二、实验内容 1. C8051F020 单片机按键(3 个)和 LED(4 个)显示接口电路设计、制作与调 试。 2. 用按键输入脉冲,在 P1 口按 16 进制计数方式点亮发光二极管。其中一个按 键为加法计数键,一个按键为减法计数键,最后一个为清零键。
#define CLEAR 0x0A
#define UP 0x0B
#define DOWN 0x0C
sbit key0=P1^0;
sbit key1=P1^1;
sbit key2=P1^2;
unsigned char code led[16]={0xFF,0xFE,0xFD,0xFC,0xFB,0xFA,0xF9,0xF8,0xF7,0xF6,0xF5,0xF4 ,0xF3,0xF2,0xF1,0xF0};//设定显示字数组共 16 位
void Delay()
//延时函数
{
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单片机原理及应用——单片机人机接口设计
unsigned int i; for(i=0;i<2000;i++); }
unsigned char KeyScan(void) //用于扫描输入的信号
{
unsigned char keycode;
if(key0==0)
三、实验说明 通过本实验,掌握单片机简单人机交互接口电路的设计、制作和调试方法和
程序设计方法。进一步熟悉 C8051F020 单片机的 I/O 口交叉开关和振荡器及配 置使用;熟悉 C 语言的模块化程序设计方法。
必须用模块化方法进行 C 语言程序设计。
四、实验仪器和设备 PC 机、Keil uVision2 软件,C8051F020 单片机,EC3 在线仿真器。
break; } P5=led[keycount]; //输出,将数组中的对应 keycount 赋值给 P5 Keyoff();
//停止输入 } } 七、实验结果:
通过 P1 端口与外电路板的连接实现用三个按键分别控制 4 盏 LDE 灯的显 示的功能。按键 0、1、2 分别控制 LDE 灯显示所译码的加、减、清零,(详细见 下表)符合实验设计的要求。
输 抖的 入 动截 的 的止 信 函函 号 数数 的
函
数
进入主函数,进行初始化设置 调用相应函数,获得按键的输入
N
有按键
输入?
Y
通过对按键的扫描,进行相 应的加减清零计数
将运算结果赋值给指定端口 P5
七、实验源代码:
#include<stdio.h>
#include<c8051f020.h>
#define NO_KEY 0xFF
{
unsigned char keycount=0;
unsigned char keydata;
OSCXCN = 0x67;
Delay();
//等待系统晶振延时
while(!(OSCXCN&0x80)); //检查系统晶振是否稳定
OSCICN = 0x88;
//如果晶振稳定了,就启用外部晶振
WDTCN=0xDE;
//通过延时 20ms 确认输入
void Keyoff(void)
//判断输入的截止
{
unsigned char keydata;
do
{
keydata=KeyScan();
}
while(keydata!=NO_KEY); //如果 keydata 无输入,就停止,否则不断扫描 输入
}
void main(void)
WDTCN=0xAD;
keydata=0x0A;
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单片机原理及应用——单片机人机接口设计
while(1) {
keydata=KeyInput(); switch(keydata) {
case CLEAR : keycount=0; //如果 keydata 是清零,就将 keydata 赋值为 0 break;
LED 灯与按键调试的显示表
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单片机原理及应用——单片机人机接口设计
按键 0(清 LED0 零)
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
LED1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1
LED2
0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
keycode=CLEAR; CLEAR 的值
//如果输入的是清零键,就赋值给 keycode
else if(key1==0)
的值
keycode=UP;
//如果输入的是加法键,就赋值给 keycode UP
else if(key2==0)
keycode=DOWN; //如果输入的是加法键,就赋值给 keycode DOWN 的 值