胡永旭
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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
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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。
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。
通;当前拨码盘拨位数码指示器的显示数据为4时,仅有4引脚与A导通,其余三
个引脚与A均不导通。拨码盘从0拨到9,A引脚与8、4、2、1四个引脚的导通
的状态如上表所示。此表中的0表示输入控制线A与输出线不通,表中的1表示
输入控制线A与输出线相通。
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② BCD码拨盘的接口设计方法 a. 静态接口方法
+5V
MOV A , P1
XCHD A , @R0
; 百位值送（30H). 0~3
INC R0
MOV P1 , #0DFH
; P1.5=0
MOV A , P1
SWAP A
MOV @R0 , A
; 十位值送（31H）.4~7
MOV P1 , #0EFH
; P1.4=0
MOV A , P1
XCHD A , @R0
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常用输入设备
控制开关
拨码码盘
键盘
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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
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。
从5个引脚上分别焊接引线的方式使用.
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位置
8
4
2
1
0
0
0
0
0
1
000Fra bibliotek12
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 由于机电的结合，大大强化了机械系统的功
性价格 能，使整个机电系统具有高性能的价格比。
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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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。
史密斯触 发器的输出
高电平 低电平
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II. 拨盘输入接口设计
① BCD码拨盘的结构
BCD码结构如右图：
它由处于前面板的拨码盘和处于后侧
板的接线端组成。拨码盘由上下两个
拨盘按钮和夹在按钮中间的拨位数码
指示器组成。拨位数码指示器是可随
拨盘的拨动进行转动0～9十个数字,用
以显示拨码盘当前数值。上面的拨码
; 个位值送（31H）.0~3
RET
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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
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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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 R0 , #30H
MOV P1 , #7FH
; P1.7=0
MOV A , P1
SWAP A
MOV @R0 , A
; 千位值送（30H）.4~7
MOV P1 , #0BFH
; P1.6=0
由上述可知，BCD码可以直接与控 P1.3
制微机的并行口或扩口相连，以
P1.2
BCD码形式输入信息。右图示出了 P1.1
BCD码拨盘与8031的P1口的接口电 P1.0
路。从图中可以看出，每一片拨盘
占用4根I/O口线，8031可以通过P1
口直接读取拨盘数据。
8 4 2 1
5.1kΩ×4
当系统需要输入N位十进制数时， 可以选N片拨盘拼接，但如按上图 接法，需要占用4N根I/O口线。为 节省I/O口线，可采用动态接口方 法。
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
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
&
P1.1
&
P1.2
&
P1.3
8031
P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
&
8421 8421 8421 8421
A
A
A
A
4片BCD码拨盘与8031动态接口电路
+5V
当进行读码盘操 作时，先将p1.7 置成低电平，将 P1.4、P1.5、P1.6 置成高电平，此 时从P1.0~P1.3读 取的即为第四位 码盘（千位）的 值。同理，读取 其它各位。