按钮为增量按钮,每按下一次,拨码盘
正相旋转1/10周,拨位数码指示器显示
的数值加1,连续按十次,数据将被还原;
下面的拨码按钮为减量按钮,每按下一
次,拨码盘反相旋转1/10周,拨位数码指
示器显示的数值减1。接线端向外引出
标有8、4、2、1、A的五个引脚。在实
际应用中,BCD拨码盘可以直接插入
BCD拨码盘插座中使用,也可以采取
胡永旭
1
了解人机接口的类型及特点 掌握输入接口的几种典型类型
及设计方法
掌握输出接口的几种典型类型
及设计方法
2
一．人机接口类型及特点
人机接口是操作者与机电系统（主要是控制）之间进行信息 交换的接口。 按照信息传递的方式分为两大类：
通过输入接口向系统输入各种控制命令和参数，对 系统进行控制。
通过输出接口向操作者反映系统的各个状态和参数以 及结果等信息。
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③ 点阵式LED显示器及接口设计
74LS06 P1.0 1
…
P1.6 1
8031
P3.0 1 P3.4 1
…
75452 75452
点阵式LED显示器接口电路
+5V
如图8031的P1口接行线，P3口接 列线。点阵式LED显示器的扫描 方式有：行扫描和列扫描。 列扫描：由列线控制口输出列选 通信息，每次扫描只有一列信号 有效，由P1口输出该列显示信息 行扫描：由行线控制口输出选通 信号，每次只有一行被选中，由 P3口输出相应列显示信息。
3
常用输入设备
控制开关
拨码码盘
键盘
5
① 专用性
人机接口的设计方案要根据产品的要求而定。对 二值性的控制参数，可采用控制开关；对一些少 量的数值参数可使用拨码码盘；当系统要求输入 控制命令和参数较多时，可使用行列式键盘。
② 低速性 与控制微机的工作速度相比，大多数人机接口设
备的工作速度是很低的，在进行人机接口设计时
三位静态显示接口
静态显示，就是当显示器显示某一个字时，相应的发光二极管恒定的导通和 截至。这种显示方式的每一位都需要一个8位输出口控制。当显示位数很少( 仅一、二位）时，采用静态显示方式是合适的。
18
…
…
b. 动态工作方式接口电路 7407
PB0 1
PB7 1 8155
75452
PA5 1 PA0 1
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③ LCD（ Liquid Crystal Display ）液晶显示器：LCD 的构造是在
两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平 的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射 出来产生画面 。
④ 打印机接口设计:打印机是机电产品中常用的一种硬拷贝输出设备， 尤其是微型打印机，以其体积小、价格低、接口简单被广泛使用。
从5个引脚上分别焊接引线的方式使用.
9
位置
8
4
2
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
2
0
0
1
0
3
0
0
1
l
4
0
1
0
0
5
0
1
0
1
6
0
1
1
0
7
0
1
1
l
8
1
0
0
0
9
1
0
0
1
BCD拨码盘的接线端是当前拨码盘位置的反映,拨码盘数码显示的数值直接
影响8、4、2、1四个引脚与公共引脚A的导通状态,例如,当前拨码盘拨位数
码指示器的显示数据为7时,上图中的4、2、1引脚均与A导通,8引脚与A不导
，要考虑速度匹配问题。
③ 高性能 性价格 比
由于机电的结合，大大强化了机械系统的功 能，使整个机电系统具有高性能的价格比。 所以在人机接口设计时，输入/输出设备也应 以小型、微型、廉价为原则。
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二．输入接口设计
I. 开关输入接口设计
左图为一简单开关输入电 路，通过对A点电位进行检测， 从而判断开关的状态。上拉 电阻R的阻值越小，当开关处 于断开状态（OFF）时，被传 输的高电平值越高，但是当 开关处于闭合状态（ON)时， 流过开关触电的电流就越大。 因此当采用这种电路时，上 拉电阻的阻值应在全面考虑 开关的触电电流和整个电路 的功耗电流后再确定。
进行实际接口设计时可以采用以下
开关：ON
发生抖动的时 间在10ms以下
两种方法去抖：
OFF
① 软件去抖 ，通过程序对输入 积分电路
ON
的开关信号进行处理，在检测到
积分后
开关状态后，延时一段时间以进 行检测，若两次检测到的开关状 史密斯
的输出
态相同则认为有效，否则按抖动 触发器
处理。
② 硬件去抖，采用如右图所示 的去抖电路。
P1.5
P1.4
8031 P1.0
0
P1.1 1
2
P1.2
3
P1.3
48C 59D 6 AE 7BF
+5V
上图示出了8031通过P1口与一个4×4键盘的接口电路，其中P1.7~P1.4作扫 描线，P1.3~P1.0作输出线。
15
③ 键输入程序设计方法
bP线 P线 若ac号闭的起.11d一释..送输不...73后合闭的次放判~~出出全判 法 部 的去PP使延则合。处后断11高为为断为送状除控时认是..理再40闭电““送的键在“态键制1为由处合，0平01出状0盘扫，的微有于m””理”键方的，，，低态s上描若机机效机,。的再法则这相然电，有线全械对，械键次为有一应后平若无部P抖键否抖1号读等列键地读，全键为动.的则动7键待上闭顺~，取并为闭“，一认 或P盘闭合没序方1P从 “合1方干为次.”1，4合。有读法，其1.，法上扰前闭3”若键键状~入为，则他其为全合所述P此态闭依1则无列方读引键仅.0键为合次列取做；从键 低电平键的闭键合的，行若号不加全上为其“所1”在，列则的有列 首号即键为闭该合键。键号。
; P1.7=0
; 千位值送（30H）.4~7 ; P1.6=0 ; 百位值送（30H). 0~3 ; P1.5=0
; 十位值送（31H）.4~7 ; P1.4=0 ; 个位值送（31H）.0~3
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III. 键盘输入接口设计
① 矩阵式键盘工作原理
Y0 Y1 Y2 Y3 +5V
X0 0
48 C
X1 1
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若希望将4位十进制数读入，并以压缩BCD码格式存入8031内部RAM 30H、31H中，则相应程序可设计如下：
MOV MOV MOV SWAP MOV MOV MOV XCHD INC MOV MOV SWAP MOV MOV MOV XCHD RET
R0 , #30H P1 , #7FH A , P1 A @R0 , A P1 , #0BFH A , P1 A , @R0 R0 P1 , #0DFH A , P1 A @R0 , A P1 , #0EFH A , P1 A , @R0
输入
波形
输A 入 口
R：上拉电阻
OFF：高电平 ON： 低电平
简单的开关输入电路
当开关电路使用带机械触电的开关 时，在开关进行开、闭的瞬间，由
开关：OFF
于开关簧片的反弹会导致输出信号 开关：ON
的抖动，即开关的触电在开、闭操 作的瞬间，因机械振动会导致输出 开关：OFF
信号产生不规则的波动，由于开关 的抖动使输入微机的信号变成如右 图所示的波形。
f
d
g
b
e
6
e
f
d
c
7 g
dp
8
dp
将发光二极管组成阵列，封装于标准 外壳中，即发光二极管显示器（LED 显示器）。以七段LED显示器最为常 用。引线有共阳极与共阴极两种结构 如图。
a b c d e f g dp
COM 共阳极
a b c d e f g dp
COM 共阴极
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② 七段LED显示器接口电路设计 a. 静态工作方式的接口电路 8255 PC0···PC7 PB0···PB7 PA0···PA7
8155扩展6位动态LED显示器的接口电路
+5V 当显示器工作时，单 片机通过8155的PA口 送扫描数据，其中只 有一位为高电平，经 75452后，只有一位 LED显示器的公共端 为低电平。同时，显 示位对应的数据通过 PB口送出。因此，只 有公共端为低的LED 显示器有显示，依次 改变PA口中为高电平 的位，则6位LED显示 器就顺序显示。当扫 描频率足够高时，由 于人眼的视觉暂留效 应，6位显示器便得到 连续稳定的显示。
59D
2
X2
3
X3
6 AE 7BF
键盘结构如上图，通常将行线通过上拉电阻接至+5V电源。当无键按下 时，行线与列线断开，行线呈高电平。当键盘上某键按下时，则该键对 应的行线与列线被短路。例如，7号键被按下闭合时，行线X3与列线Y1 被短路，此时X3的电平由Y1电位决定。
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② 键盘接口方法
P1.7 P1.6
⑤ CRT显示器接口：CRT(阴极摄像管显示器)可以实现复杂的文字 图像的显示，但驱动接口设计相对复杂。
⑥ 扬声器接口设计：在机电系统的人机接口设计中，常用扬声器或 蜂鸣器产生声音信号，以提示系统状态。蜂鸣器为一个双端子器件， 只要在两级间加上适当的电压，即可发声，但蜂鸣器音量较小，在噪 声较大的环境通常采用扬声器作声音输出，扬声器要求以音频信号驱 动。
单片BCD拨盘与8031的接口电路
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b. 动态接口方法
P1.0
&