【正文】 電子競賽培訓 人機界面及程序設計 主講教師：傅林 電子工程系 Email： 電子競賽培訓 主要內(nèi)容 1. 基本知識 2. LED顯示器接口及程序設計 3. LCD顯示器接口及程序設 4. 鍵盤接口及程序設計 電子競賽培訓 ： 人機界面含義 ? 人機界面，也叫人機接口，是人和計算機進行交互的接口，具有信息輸入 /輸出的功能；有廣義和狹義之分 ? 狹義的人機界面指供系統(tǒng)使用者控制輸入、觀察結(jié)果的接口 ? 廣義人機界面是指凡是人能夠進行輸入控制、觀看到輸出結(jié)果或效果的輸入輸出接口，比如球場的記分牌，不僅是給操作者看的；外控 LED顯示護欄燈，也不只是操作者一人才能夠控制的。 電子競賽培訓 實際系統(tǒng)中必不可少的組成：人機界面 微 型 計 算 機 8 9 C 5 1人 機 界 面（ 鍵 盤 、 L C D ）執(zhí) 行 模 塊數(shù) 據(jù) 采 集 及 處 理模 塊通 信 模 塊人機界面是系統(tǒng)必不可少的組成部分 電子競賽培訓 ： LED顯示器實物 電子競賽培訓 LED實物 電子競賽培訓 LED參數(shù) 電子競賽培訓 LED參數(shù) 電子競賽培訓 發(fā)光二極管的驅(qū)動 發(fā)光二極管正常發(fā)光時，電流約為 5~10mA，壓降 1V左右。 限流電阻 R=(5V1V)/8mA=500 Ω +5V 500 引腳輸出低電平時，發(fā)光二極管導通。 電子競賽培訓 LED應用領域 電子競賽培訓 LED應用實例 電子競賽培訓 LED應用實例 電子競賽培訓 顯示器應用實例效果 電子競賽培訓 顯示器應用實例效果 電子競賽培訓 數(shù)碼顯示器常識 ?在一些只需要簡單顯示的儀器中 ， 常用數(shù)碼管顯示信息； ?類型：發(fā)光二極管顯示器 ， 簡稱 LED(Light Emitting Diode) ； 液 晶 顯 示 器 ， 簡稱 LCD(Liquid Crystal Display)；熒光管顯示器 。 ?LED、 LCD有兩種顯示結(jié)構(gòu)；段顯示 (8段 ， “ 米 ” 字型等 )和點陣顯示 (5X7， 5X8， 8X8點陣等 )。 ?LED示又分為固定段顯示和可以拼裝的大型字段顯示 ， 此外還有共陽極和共陰極之分等 。 ?三種顯示器中，以熒光管顯示器亮度最高，發(fā)光二極管次之，而液晶顯示器最弱； ?液晶顯示器有帶背光和不帶背光之分，帶背光的液晶顯示器既可以在有外部光源處使用，也可以在黑暗中使用；不帶背光的液晶顯示器只能靠外部光源才能看清。 電子競賽培訓 ?一般地，發(fā)紅光的 LED每段流過 5mA的平均電流，亮度就可以了， 7mA電流會更亮些， 10mA以上也不會再亮多少，但長期運行于 10mA以上會縮短其壽命。最大電流平均值不得超過 30mA； ?在應用中，通常設置為 5～ 10mA。在動態(tài)掃描顯示情況下，瞬時電流較大，但平均電流不要超過 10mA； ?LED顯示器允許的反向電壓最大值為 5V，此時的反向電流一般小于 10μA； ?小尺寸的 LED顯示器每段只有一個發(fā)光二極管，其正向壓降約為 ，一般最大不大于 2V。大尺寸的 LED顯示器每段可能由數(shù)個發(fā)光二極管串聯(lián)，每段壓降也相應的要增大。 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 電子競賽培訓 LED數(shù)碼顯示器 ? LED輪廓數(shù)碼管、護欄管：采用超高亮度的 RGB（紅綠藍）三色 LED作為發(fā)光源，在 PCB電路板上按紅綠藍順序呈直線形排列，以專用驅(qū)動芯片控制，構(gòu)成變化無窮的色彩和圖形。外殼采用阻燃 PC塑料制作，強度高、抗沖擊、抗老化、防紫外線，防塵、防潮，防護等級達 IP65。利用光學原理設計，透光合理，可視角度大。例如凱鴻越公司的 LED護欄管具有功耗小，無熱量、耐沖擊，長壽命等優(yōu)點。 LED護欄管內(nèi)置微電腦控制程序或者外接控制器，即可實現(xiàn)流水、漸變、跳變、追逐等多種色彩斑斕的動態(tài)效果。 LED護欄管在大型燈飾工程應用中，連接電腦同步控制系統(tǒng)，更可顯示播放文字、圖案、動畫、視頻及各種燈光效果，體現(xiàn)了現(xiàn)代光電技術、計算機技術與燈光藝術的完美結(jié)合。 LED護欄管廣泛應用于橋梁、建筑物、道路、河堤、風景區(qū)、娛樂場所、廣告招牌裝飾等多種場合。 電子競賽培訓 LED數(shù)碼顯示器 ? LED數(shù)碼管特點 ? 杜絕缺筆少畫 ,發(fā)光不均 ,采用固體光源，不含汞； ? 解決了漏電，防損防潮，防崩燈超硬度 PCB組成超長壽命； ? 改變傳統(tǒng)灌膠模式，可拆裝返修 LED數(shù)碼管； ? 高亮發(fā)光，超低功耗，低電壓（ )燈珠； ? PCB與外殼無間隙，相扣牢固，外型美觀，提升產(chǎn)品檔次。 ? 應用 ? 通過對其不同的管腳輸入相對的電流，會使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。 ? 價格便宜 使用簡單 在電器 特別是家電領域應用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。 電子競賽培訓 LED點陣模塊 ? LED點陣模塊概述 ? LED點陣模塊指的是利用封裝 8*8的模塊組合點元板形成模塊，而LED模組應用中一般指兩類產(chǎn)品：一種是用插燈或表貼封裝做成的單元板，常用戶外門頭單紅屏、戶外全彩屏，室內(nèi)全彩屏等；另外 ,用做夜間裝飾的發(fā)光字串也被稱為 LED模組。 LED點陣指用封裝 8*8的模塊，再組合成單元板，這樣的單元板稱為點陣點元板，一般用于室內(nèi)單色，雙色顯示屏用。 LED點陣顯示模塊可顯示漢字、圖形、動畫及英文字符等；顯示方式有靜態(tài)、橫向滾動、垂直滾動和翻頁顯示等。單塊模塊控制驅(qū)動 12塊（最多可控制 24塊） 8X8點陣，共 16X48點陣（或 32X48點陣），是單塊 MAX7219（或 PS721 HD727 ZLG7289及8279等類似 LED顯示驅(qū)動模塊）的 12倍（或 24倍）?？刹捎谩凹壜?lián)”的方式組成任意點陣大顯示屏。顯示效果好，功耗小，且比采用MAX7219電路的成本更低。 電子競賽培訓 LED點陣模塊封裝 ? 三合一表貼 :就是指三個發(fā)光點封裝在同一個點里面的合成。 ? 三合一亞表貼 :是指由三個方燈在一條直線上排列成一個像素，意思是說價格亞于表貼 ,但顯示效果又和表貼的效果一樣。 ? 三合一分離表貼 :是指紅、綠、藍三個發(fā)光點分開封裝的 ,封裝后又和亞表貼的一樣排列成一個像素點。 電子競賽培訓 LED顯示器接口及程序設計 8段 LED顯示器接口及程序設計 米字 LED段顯示器接口及程序設計 LED點陣顯示器接口及程序設計 返回本章首頁 電子競賽培訓 8段 LED顯示器接口 LED 8段顯示器結(jié)構(gòu)與原理 : LED8段顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件在微機應用系統(tǒng)中通常使用的是七段 LED。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種，如圖 1所示。七段顯示塊與微機接口非常容易。如表 1所示。 電子競賽培訓 8段 LED顯示器接口 LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理 LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。 （ a） 管腳配置 （ b） 共陰極 （ c） 共陽極 圖 1 七段 LED顯示塊 e 電子競賽培訓 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 結(jié)構(gòu)種類 ?常用的 LED發(fā)光器件有兩類：段顯示（數(shù)碼管）和點陣顯示。八段 LED顯示器 (數(shù)碼管 )系發(fā)光器件的一種； ?數(shù)碼管內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符?？捎脕盹@示 0～ A、 B、 C、 D、 E、F及小數(shù)點“ .”等字符。 ?常見數(shù)碼管有 10根管腳。其中COM為公共端； abcdefgd pc o ma bfgc o mcd pde數(shù)碼管 電子競賽培訓 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 結(jié)構(gòu)種類 ?根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式可分為共陰極 (各二極管的陰極連接在一起 )和共陽極 (各二極管的陽極連接在一起 )兩種。 ?使用時，共陰極數(shù)碼管公共端接地，共陽極數(shù)碼管公共端接電源。每段發(fā)光二極管需 5～ 10mA的驅(qū)動電流才能正常發(fā)光。 abcdefgd pc o ma bfgc o mcd pdec o mabfgcd pdec o mabfgcd pde (b)共陰極； (c)共陽極 (a)管腳排列 八段 LED顯示器 電子競賽培訓 ?八段顯示器的原理 abcdefgd pc o ma bfgc o mcd pdec o mabfgcd pdec o mabfgcd pde共陰結(jié)構(gòu) 共陽結(jié)構(gòu) 電子競賽培訓 共陰極 LED顯示器的發(fā)光二極管的公共陰極接地，而陽極通過限流電阻接到驅(qū)動芯片的輸出口線上，當某個驅(qū)動口線為高電平時，該發(fā)光二極管有電流通過而發(fā)光，相應的段被顯示。 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 共陽極 LED顯示器的發(fā)光二極管的公共陽極接高電平，而陰極通過限流電阻接到驅(qū)動芯片的輸出口線上，當某個驅(qū)動口線為低電平時，該發(fā)光二極管有電流通過而發(fā)光，相應的段被顯示。 電子競賽培訓 ?數(shù)碼管段碼的編碼： ? 8段正好是一個字節(jié)，通常采用如下編碼方式。（這種編碼需單片機數(shù)據(jù)總線的D0..D7分別和數(shù)碼管的 a、 b、 c、 …dp 對應相連。 如圖所示 ） dp g f e d c b a 最高位 最低位 電子競賽培訓 ?根據(jù) LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理可知，通過給每段提供不同的數(shù)據(jù)， LED顯示器就能顯示出不同形狀的字符，因此，我們把數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)稱為“字形碼”或“字段碼”。 ?不同的字符有不同的字形碼，而且還與 LED顯示器是共陰極或是共陽極接法密切相關。 d p g f e d c b aD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0字形碼數(shù)據(jù)格式 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 電子競賽培訓 ?表 1 七段 LED的段選碼 電子競賽培訓 abcdefgd pc o ma bfgc o mcd pdeLED顯示器的字形 (段 )碼表 顯示字符 字形碼 顯示字符 字形碼 共陰極 共陽極 共陰極 共陽極 0 3FH C0H A 77H 88H 1 06H F9H B 7CH 83H 2 5BH A4H C 39H C6H 3 4FH B0H D 5EH A1H 4 66H 99H E 79H 86H 5 6DH 92H F 71H 8EH 6 7DH 82H — 40H BFH 7 07H F8H P 73H 8CH 8 7FH 80H P. F3H 0CH 9 6FH 90H 熄滅 00H FFH 8段 LED顯示器的結(jié)構(gòu)與原理 共陽極和共陰極的字段碼互為反碼 。 電子競賽培訓 ?數(shù)碼管的顯示代碼表 。共陽極 7段數(shù)碼管驅(qū)動段碼表 pgfedcba C0H 11000000B 。0 F9H 11111001B 。1 A4H 10100100B 。2 B0H 10110000B 。3 99H 10011001B 。4 92H 10010010B 。5 82H 10000010B 。6 F8H 11111000B 。7 80H 10000000B 。8 90H 10010000B 。9 。共陰極 7段數(shù)碼管驅(qū)動段碼表 。 pgfedcba 3FH DB 00111111B 。0 06H DB 00000110B 。1 5BH DB 01011011B 。2 4FH DB 01001111B 。3 66H DB 01100110B 。4 6DH DB 01101101B 。5 7DH DB 01111101B 。6 07H DB 00000111B 。7 7FH DB 01111111B 。8 6FH DB 01101111B 。9 電子競賽培訓 ?CPU和數(shù)碼管的連接 P 1. 0P 1. 1P 1. 2P 1. 3P 1. 4P 1. 5P 1. 6P 1. 7U180511234567abcdefg8dp9GND