01概述02人机接口设计.pptx

1 1第一节第一节 概概 述述接口的分类和特点：接口的分类和特点：按照接口所联系的子系统不同，以控制微机按照接口所联系的子系统不同，以控制微机(微电子系统微电子系统)为出发点，将接口分为为出发点，将接口分为人机接口人机接口与与机电接口机电接口两大类。两大类。2 2第二节第二节 人机接口设计人机接口设计一、人机接口类型及特点一、人机接口类型及特点一、人机接口类型及特点一、人机接口类型及特点人机接口：人机接口：人机接口：人机接口：操作者与机电系统操作者与机电系统操作者与机电系统操作者与机电系统(主要是控制微机主要是控制微机主要是控制微机主要是控制微机)之间进行之间进行之间进行之间进行信息交换的接口。信息交换的接口。信息交换的接口。信息交换的接口。人机接口分类：人机接口分类：人机接口分类：人机接口分类：按照信息的传递方向，可以分作两大类：按照信息的传递方向，可以分作两大类：按照信息的传递方向，可以分作两大类：按照信息的传递方向，可以分作两大类：输入接口与输出接口输入接口与输出接口输入接口与输出接口输入接口与输出接口 人机接口作用：人机接口作用：人机接口作用：人机接口作用：（）通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行（）通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行（）通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行（）通过输出接口向操作者显示系统的各种状态、运行参数及结果等信息；参数及结果等信息；参数及结果等信息；参数及结果等信息；（）通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预（）通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预（）通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预（）通过输入接口向机电系统输入各种控制命令，干预系统的运行状态，以实现所要求完成的任务。系统的运行状态，以实现所要求完成的任务。系统的运行状态，以实现所要求完成的任务。系统的运行状态，以实现所要求完成的任务。3 3常用的输入设备：常用的输入设备：常用的输入设备：常用的输入设备：控制开关、控制开关、控制开关、控制开关、BCDBCD二二二二十进制码拨盘、键盘等；十进制码拨盘、键盘等；十进制码拨盘、键盘等；十进制码拨盘、键盘等；常用的输出设备：常用的输出设备：常用的输出设备：常用的输出设备：状态指示灯、发光二极管显示器、液晶显示器、微型打印状态指示灯、发光二极管显示器、液晶显示器、微型打印状态指示灯、发光二极管显示器、液晶显示器、微型打印状态指示灯、发光二极管显示器、液晶显示器、微型打印机、阴极射线管显示器等，扬声器机、阴极射线管显示器等，扬声器机、阴极射线管显示器等，扬声器机、阴极射线管显示器等，扬声器设计人机接口时的要求：设计人机接口时的要求：设计人机接口时的要求：设计人机接口时的要求：1 1专用性专用性专用性专用性 人机接口的设计方案要根据产品的要求而定，来完成产品人机接口的设计方案要根据产品的要求而定，来完成产品人机接口的设计方案要根据产品的要求而定，来完成产品人机接口的设计方案要根据产品的要求而定，来完成产品特定的功能特定的功能特定的功能特定的功能 。例如：例如：例如：例如：简单的二值性的控制参数，采用控制开关；简单的二值性的控制参数，采用控制开关；简单的二值性的控制参数，采用控制开关；简单的二值性的控制参数，采用控制开关；少量的数值型参数的输入，使用少量的数值型参数的输入，使用少量的数值型参数的输入，使用少量的数值型参数的输入，使用BCDBCD码拨盘；码拨盘；码拨盘；码拨盘；当输入的控制命令和参数比较多时，使用行列式键盘等。当输入的控制命令和参数比较多时，使用行列式键盘等。当输入的控制命令和参数比较多时，使用行列式键盘等。当输入的控制命令和参数比较多时，使用行列式键盘等。4 42 2低速性低速性低速性低速性 在进行人机接口设计时，要考虑控制微机与接口设备间的在进行人机接口设计时，要考虑控制微机与接口设备间的在进行人机接口设计时，要考虑控制微机与接口设备间的在进行人机接口设计时，要考虑控制微机与接口设备间的速度匹配，提高控制微机的工作效率。速度匹配，提高控制微机的工作效率。速度匹配，提高控制微机的工作效率。速度匹配，提高控制微机的工作效率。3 3高性能价格比高性能价格比高性能价格比高性能价格比 在进行人机接口设计时，在满足功能要求前提下，输入、在进行人机接口设计时，在满足功能要求前提下，输入、在进行人机接口设计时，在满足功能要求前提下，输入、在进行人机接口设计时，在满足功能要求前提下，输入、输出设备配置以小型、微型、廉价型为原则。输出设备配置以小型、微型、廉价型为原则。输出设备配置以小型、微型、廉价型为原则。输出设备配置以小型、微型、廉价型为原则。5 5二、输入接口设计二、输入接口设计二、输入接口设计二、输入接口设计(一一一一)开关输入接口设计开关输入接口设计开关输入接口设计开关输入接口设计 对于一些二值化的控制命令和参数，可以采用简单的开关对于一些二值化的控制命令和参数，可以采用简单的开关对于一些二值化的控制命令和参数，可以采用简单的开关对于一些二值化的控制命令和参数，可以采用简单的开关做为输入设备，常用的开关有按钮、转换开关等做为输入设备，常用的开关有按钮、转换开关等做为输入设备，常用的开关有按钮、转换开关等做为输入设备，常用的开关有按钮、转换开关等 抖动时间长短，与机械特性有关，一般为抖动时间长短，与机械特性有关，一般为抖动时间长短，与机械特性有关，一般为抖动时间长短，与机械特性有关，一般为5 510ms10ms。按钮。按钮。按钮。按钮的稳定闭合期由操作员的按键动作决定，一般在几百微秒的稳定闭合期由操作员的按键动作决定，一般在几百微秒的稳定闭合期由操作员的按键动作决定，一般在几百微秒的稳定闭合期由操作员的按键动作决定，一般在几百微秒至几秒之间。至几秒之间。至几秒之间。至几秒之间。6 67 7(二)拨盘输入接口设计 1BCD码拨盘的结构 8 89 92BCD码拨盘的接口设计方法(1)静态接口方法 1010(2)动态接口方法 11111212(三)键盘输入接口设计 当需要操作者输入的指令或参数比较多时，可以选择键盘做为输入接口。1矩阵式键盘工作原理 1313方法：如果将行线接至控制微机的输入口，列线接至控制微机的输出口，则在微机控制下依次从Y0一Y3输出低电平，并使其它线保持高电平，则通过对X0X3的读取即可判断有无键闭合、哪一个键闭合。这种工作方式称为扫描工作方式，控制微机对键盘的扫描可以采取程控方式、定时方式，亦可以采取中断方式。14142键盘接口方法 15153键输入程序设计方法 在设计键输入程序时，应考虑下面四项功能：(1)判断键盘上有无键闭合(2)判别闭合键的键号(3)去除键的机械抖动 方法：读得键号后延时10ms，再次读键盘，若此键仍闭合则认为有效，否则认为前述键的闭合是由于机械抖动或干扰所引起的。(4)使控制微机对键的一次闭合仅作一次处理 方法：等待闭合键释放后再做处理。161617171818191920202121三、输出接口设计三、输出接口设计三、输出接口设计三、输出接口设计 输出接口是操作者对机电系统进行监测的窗口，通过输出输出接口是操作者对机电系统进行监测的窗口，通过输出输出接口是操作者对机电系统进行监测的窗口，通过输出输出接口是操作者对机电系统进行监测的窗口，通过输出接口，机电系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数接口，机电系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数接口，机电系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数接口，机电系统向操作者显示自身的运行状态、关键参数及运行结果等，并进行故障报警。及运行结果等，并进行故障报警。及运行结果等，并进行故障报警。及运行结果等，并进行故障报警。(一一一一)发光二极管显示器的接口设计发光二极管显示器的接口设计发光二极管显示器的接口设计发光二极管显示器的接口设计 1 1七段发光二极管显示器的基本结构七段发光二极管显示器的基本结构七段发光二极管显示器的基本结构七段发光二极管显示器的基本结构 (1)(1)发光二极管发光二极管发光二极管发光二极管 由透明半导体材料制造的在一定条件下产生自发辐射荧由透明半导体材料制造的在一定条件下产生自发辐射荧由透明半导体材料制造的在一定条件下产生自发辐射荧由透明半导体材料制造的在一定条件下产生自发辐射荧光的一个光的一个光的一个光的一个PNPN结，常用的发光二极管的工作电压为结，常用的发光二极管的工作电压为结，常用的发光二极管的工作电压为结，常用的发光二极管的工作电压为1.51.52.5V2.5V，电流为，电流为，电流为，电流为5 515mA15mA。2222R Rf f为限流电阻，为限流电阻，I If f与与R Rf f关系：关系：式中：式中：V Vcccc为电源电压；为电源电压；V Vf f为为VLEVLE正向压降；正向压降；V Vosos为驱动器压为驱动器压降。降。2323(2)(2)七段发光二极管显示器的基本结构七段发光二极管显示器的基本结构七段发光二极管显示器的基本结构七段发光二极管显示器的基本结构 将发光二极管组成阵列，封装于标准外壳中，可构成各种将发光二极管组成阵列，封装于标准外壳中，可构成各种将发光二极管组成阵列，封装于标准外壳中，可构成各种将发光二极管组成阵列，封装于标准外壳中，可构成各种发光二极管显示器发光二极管显示器发光二极管显示器发光二极管显示器(以下简称以下简称以下简称以下简称LEDLED显示器显示器显示器显示器)。24242 2七段七段七段七段LEDLED显示器接口电路显示器接口电路显示器接口电路显示器接口电路(1)(1)静态工作方式的接口电路静态工作方式的接口电路静态工作方式的接口电路静态工作方式的接口电路七段七段七段七段LEDLED显示器的接口电路设计有两个任务：显示器的接口电路设计有两个任务：显示器的接口电路设计有两个任务：显示器的接口电路设计有两个任务：一一一一提供正确的驱动逻辑；提供正确的驱动逻辑；提供正确的驱动逻辑；提供正确的驱动逻辑；二二二二提供提供提供提供LEDLED显示器的工作电流。显示器的工作电流。显示器的工作电流。显示器的工作电流。252574LS24574LS245起驱动器作用起驱动器作用(74LS245(74LS245最大吸收电流达最大吸收电流达24mA)24mA)，用以提供用以提供LEDLED显示器需要的电流，限流电阻选显示器需要的电流，限流电阻选300300，使，使LEDLED显示器的工作电流为显示器的工作电流为10mA10mA。262627272828(2)动态工作方式的接口电路29293030313132323点阵式点阵式LED显示器及接口显示器及接口 当显示信息比较复杂时，可以选用点阵式当显示信息比较复杂时，可以选用点阵式LED显示器显示器做输出设备。做输出设备。(1)点阵式点阵式LED显示器结构显示器结构 点阵式点阵式LED显示器由发光二极管矩阵组成，常用的有显示器由发光二极管矩阵组成，常用的有7行行5列和列和8行行8列两种。列两种。1.单个点阵单个点阵LED显示器能够显示各种字母、数字和常用的显示器能够显示各种字母、数字和常用的符号；符号；2.用多个点阵式用多个点阵式LED显示器可以显示图形、汉字以及表格显示器可以显示图形、汉字以及表格等。等。3333(2)点阵式LED显示器的接口设计 3434(三三)CRT显示器接口简介显示器接口简介 当希望输出接口有较强功能时可以选择当希望输出接口有较强功能时可以选择CRT(阴极射阴极射线管显示器线管显示器)做输出设备，它可以实现复杂的文字、图形做输出设备，它可以实现复杂的文字、图形显示。显示。CRT驱动接口设计相对复杂。为避免花费大量时间进驱动接口设计相对复杂。为避免花费大量时间进行行CRT接口设计，用户可以直接选用接口设计，用户可以直接选用CRT显示接口板，。显示接口板，。3535(四四)扬声器接口设计扬声器接口设计 采用扬声器或蜂鸣器产生声音信号，以提示系统状态，采用扬声器或蜂鸣器产生声音信号，以提示系统状态，如状态异常、工件加工结束等。如状态异常、工件加工结束等。3636