1、第3章 人机接口技术3.1 键盘接口设计3.2 LED显示器接口设计3.3 LCD显示器接口设计3.4 触摸屏技术3.5 打印机接口电路设计第第3 3章章 人机接口技术人机接口技术第3章 人机接口技术3.1.1 键盘的工作原理键盘的工作原理1.键盘的特点键盘的特点键盘实际上是若干按键开关的组合。通常，按键所用开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断作用。一个按键开关通过机械触点的断开、闭合过程，其波形如图3.1所示。3.1 3.1 键盘接口设计键盘接口设计第3章 人机接口技术图3.1 按键抖动波形第3章 人机接口技术2.按键的确认按键的确认一个按键的电路如图3.2所示。当按下按键S时，VA
2、=0，为低电平；当未按下按键S时，VA=1，为高电平。反之，当VA=0时，表示按键S被按下；当VA=1时，表示按键S未被按下。由按键电路的分析可见，按键闭合与否，反映在电压上就是呈现出高电平或低电平，如果高电平表示断开的话，那么低电平则表示闭合，所以通过电平高低状态的检测，便可确认按键按下与否。在工业过程控制和智能化仪器仪表中，为了缩小整个系统的规模，简化硬件电路，常常希望设置最少量的按键，获取更多的操作控制功能。第3章 人机接口技术图3.2 按键电路第3章 人机接口技术3.消除按键的抖动消除按键的抖动1)硬件消抖技术(1)RC滤波消抖电路。利用RC积分电路对干扰脉冲的吸收作用，选择好电路的时
3、间常数，就能在按键抖动信号通过此滤波电路时，消除抖动的影响，其电路如图3.3所示。只要R1、R2和C的值选取得当，确保电容C由稳态电压充电到开启电压，或放电到关闭电压的延迟时间等于或大于10 ms，该电路就能消除抖动的影响。第3章 人机接口技术图3.3 滤波消抖电路第3章 人机接口技术(2)RS双稳态消抖电路。用两个与非门构成一个RS触发器，即可构成双稳态消抖电路。其电路如图3.4所示。触发器一旦翻转，触点抖动便不会对其产生任何影响。第3章 人机接口技术图3.4 双稳态消抖电路第3章 人机接口技术2)软件消抖技术如果按键较多，硬件消抖无法胜任，常采用软件方法进行消抖。当第一次检测到有键按下时，
4、先执行一段10 ms20 ms的延时子程序，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态,电平则认为有键按下，从而消除了抖动的影响。但这种方法需要占用CPU的时间。第3章 人机接口技术3.1.2 独立式键盘接口设计独立式键盘接口设计1.采用可编程并行接口采用可编程并行接口采用8255A可编程并行输入/输出接口扩展独立式按键的电路如图3.5所示。第3章 人机接口技术图3.5 采用8255A扩展独立式按键电路图第3章 人机接口技术若背景机选用8C196CPU，8255A的口地址分配如下：PA口为7FFCH、PB口为7FFDH、PC口为7FFEH、控制口为7FFFH。程序设计如下：KBSC
5、AN：LD BX，#7FFCH ；口地址BXLDB AL，BX ；读键状态CMPB AL，#0FFH JZ DONE ；无键按下，转DONELCALL D10MS ；延时10ms，消抖动LD BX，#7FFCHLDB AL，BX ；重读第3章 人机接口技术CMPB AL，#0FFHJZ DONE ；无键按下，转DONEJBC AL，0，S1 ；转S1键处理JBC AL，1，S2 ；转S2键处理DONE：RETS1：S1键处理S2：S2键处理第3章 人机接口技术2.采用三态缓冲器采用三态缓冲器采用74HC245三态缓冲器扩展独立式按键的电路如图3.6所示。在图3.6中，KEYCS为读键值口地址。
6、按键S1S8的键值为00H07H，如果这8个按键均为功能键，为了简化程序设计，可采用散转程序设计方法。假设背景机为MCS51及其兼容单片微控制器，则程序设计如下：第3章 人机接口技术KEYPR：MOV DPTR，#JPTAB ；跳转首地址送DPTRMOV A，KEYBUF ；从键值缓冲区KEYBUF中取键值MOV B，AADD A，BADD A，B ；键值乘3JMP A+DPTR ；转到相应地址JPTAB：LJMP S1PR ；转S1功能处理程序LJMP S2PR ；转S2功能处理程序LJMP S3PR ；转S3功能处理程序LJMP S4PR ；转S4功能处理程序LJMP S5PR ；转S5功
7、能处理程序LJMP S6PR ；转S6功能处理程序LJMP S7PR ；转S7功能处理程序LJMP S8PR ；转S8功能处理程序HT第3章 人机接口技术图3.6 采用74HC245扩展独立式按键电路图第3章 人机接口技术3.1.3 矩阵式键盘接口设计矩阵式键盘接口设计矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。如图3.7所示，一个44的行、列结构可以构成16个按键的键盘。很明显，在按键数量较多的场合，矩阵式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/O口。第3章 人机接口技术图3.7 矩阵式键盘结构第3章 人机接口技术1.矩阵式键盘工作原理矩阵式键盘工作原理按
8、键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键动作时，行线处于高电平状态。而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定；列线电平如果为低，则行线电平为低；列线电平如果为高，则行线电平亦为高。行、列线电平状态的高低变化是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在行和列的电平，各按键彼此间相互影响，所以必须将行、列线信号配合起来并做适当的处理，才能正确地识别闭合键的位置。矩阵式键盘与微型计算机的连接，应用最多的方法是采用I/O接口芯片，如8155、8255等。有时为简单起见，也可采用锁
9、存器，如74LS273、74LS244、74LS373等。第3章 人机接口技术2.按键的识别方法按键的识别方法1)扫描法扫描法是由程序控制键扫描的方法，其原理如图3.7所示。下面介绍扫描法的具体步骤。(1)判断键盘有无键被按下。方法是让所有行线均置为零电平，检查(读)各列线电平是否有变化，如果有变化，则说明有键被按下，如果没有变化，则说明无键被按下。(2)去除按键抖动。编程时应考虑按键抖动的影响，通常采用软件延时的方法进行消抖处理。(3)若有键被按下，识别出具体的键值。识别具体键值的方法是逐行置零电平，其余各行置为高电平，检查各列线电平的变化。如果某列电平由高电平变为零电平，则可确定此行此列交
10、叉点处的按键被按下。第3章 人机接口技术2)线反转法扫描法要逐列扫描查询，当被按下的键处于最后1列时，则要经过多次扫描才能最后获得此按键所处的行列值。而线反转法则显得很简练，无论被按键是处于第1列还是最后1列，均只需经过两步便能获得此按键所在的行列值，线反转法的原理如图3.8所示。第3章 人机接口技术图3.8 线反转法原理图第3章 人机接口技术3.键盘的编码键盘的编码对于独立式键盘，由于按键的数目较少，可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一确定，所以分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字符，高4位是行号，低4位是列号，这样就非常直观。如12H表示第1行
11、第2列的按键，而A3H则表示第10行第3列的按键等。但是这种编码对于不同行的键，离散性大。例如，一个44的键盘，14H键与21H键之间间隔13，因此不利于散转指令。所以常常采用依次排列键号的方式对按键进行编码。以44键盘为例，可以对键号编码为01H，02H，03H，0EH，0FH，10H共16个。第3章 人机接口技术3.2.1 LED显示器的结构及显示原理显示器的结构及显示原理显示器是计算机系统不可缺少的设备，它是人机交互最基本的输出设备。当前的微机控制系统一般配置CRT显示器和液晶(LCD)显示器。而在一些专用系统或嵌入式系统中，往往只需要简单的字符显示功能，这时候只要用LED数码管或LCD
12、显示片就够了，同时还能降低整个系统的成本、缩小体积、减少功耗,并且还能提高可靠性。3.2 LED3.2 LED显示器接口设计显示器接口设计第3章 人机接口技术发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是一种电-光转换型器件，是PN结结构。在PN结上加正向电压，产生少子注入，少子在传输过程中不断扩散，不断复合而发光。改变所采用的半导体材料，就能得到不同波长的发光颜色。第3章 人机接口技术LED的主要优点如下：主动发光。一般产品的亮度大于1 cd/m2，高的可达10 cd/m2。工作电压低。约为2 V。正向偏置工作。性能稳定，工作温度范围宽，寿命长(105 h)。响应速度快。对
13、于直接复合型材料，响应速度为16 MHz160 MHz；对于间接复合材料响应速度为105 Hz106 Hz。尺寸小。一般LED的PN结芯片面积为0.3 mm2。LED的主要缺点是电流大，功耗大。第3章 人机接口技术1.LED显示器的结构显示器的结构LED数码显示器是由发光二极管组成的，能显示出各种字符或符号。发光二极管可以有多种组成形式，其中7段数码管应用最多，其次为米字形数码管。根据显示块内部发光二极管的连接方式不同，有共阴极和共阳极两种形式，其结构如图3.9所示。图3.9(a)为共阴极接法，图3.9(b)为共阳极接法。LED数码显示器的外形图如图3.10所示。第3章 人机接口技术(a)共阴
14、极 (b)共阳极 图3.9 LED显示器结构图第3章 人机接口技术图3.10 LED显示器外形图第3章 人机接口技术在图3.10中，每一段与数据线的对应关系如下。第3章 人机接口技术共阴极LED数码显示器将所有发光二极管的阴极连在一起作为公共端COM，如果将COM端接低电平，当某个发光二极管的阳极为高电平时，对应字段点亮。同样，共阳极LED数码显示器将所有发光二极管的阳极连在一起作为公共端COM，如果COM端接高电平，当某个发光二极管的阴极为低电平时，对应字段点亮。a、b、c、d、e、f、g为7段数码显示，dp为小数点显示。共阴极和共阳极LED数码显示器的字模见表3.1。第3章 人机接口技术表
15、表3.1 LED显示器字模表显示器字模表第3章 人机接口技术2.LED显示器的扫描方式显示器的扫描方式1)静态显示扫描方式静态显示是由微型计算机一次输出显示模型后，就能保持该显示结果，直到下次发送新的显示模型为止。静态扫描方式每一位LED显示器占用一个控制电路，如图3.11所示。这种显示占用机时少，显示可靠，因而在工业过程控制中得到了广泛应用。缺点是使用元件多，且线路比较复杂。随着大规模集成电路的发展，目前已有锁存器、译码器、驱动器、显示器四位一体的显示器件，使用起来非常方便。第3章 人机接口技术图3.11 静态扫描显示第3章 人机接口技术在图3.11中，每一个控制电路包括锁存器、译码器、驱动
16、器，DB为数据总线。当控制电路中包括译码器时，通常只用4位数据总线，由译码器实现BCD码到7段码的译码，但一般不包括小数点，小数点需要单独的电路；当控制电路中不包括译码器时，通常需要8位数据总线，此时写入的数据为对应字符或数字的字模，包括小数点。CS0，CS1，CSn为片选信号。假设背景机为80C196CPU，编写一位显示器的程序如下：LD BX，#CS0 ；口地址CS0送BXLDB AL，DISPBF ；显示缓冲区DISPBF的内容送ALSTB AL，BX；写入数据HT第3章 人机接口技术2)动态显示扫描方式动态显示就是微型计算机定时地对显示器件扫描。所有LED显示器共用ag、dp段，如图3
17、.12所示。这种方式中显示器件分时工作，每次只能有一个器件显示，但由于人的视觉有暂留现象，只要扫描频率足够快，就会感觉所有的器件都在显示。这种显示使用硬件少，线路简单。缺点是占用机时长，在工业控制为主的系统中应用较少。第3章 人机接口技术图3.12 动态扫描显示第3章 人机接口技术以6位LED显示器为例，介绍其设计方法具体如下。(1)设置显示缓冲区，被显示的数放于对应单元。(2)设置显示位数计数器DISPCNT，表示现在显示哪一位。DISPCNT初值为00H，表示在最低位。每更新一位显示,其内容加1，当加到06H时，回到初值00H。(3)设置位驱动计数器DRVCNT。初值为01H，对应最低位。
18、某位为0，禁止显示；某位为1，允许显示。(4)确定口地址。段驱动口地址CS0，位驱动口地址CS1。第3章 人机接口技术(5)建立字模表。SEGTB DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H；0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(6)显示程序流程图,如图3.13所示。第3章 人机接口技术图3.13 显示程序流程图第3章 人机接口技术3.2.2 LED显示器的接口设计显示器的接口设计用8255A扩展的LED显示器接口电路如图3.14所示。8255A的口地址分配如下：PA口为7F00
19、H、PB口为7F01H、PC口为7F02H、控制口为7F03H。如在最低位显示P，则字模为11110011B=73H；位选字为11111110B=FEH。将F3HPB口，FEHPC口，则在最低位显示P。第3章 人机接口技术程序设计如下：XS：LD BX，#7F01H ；PB口地址BXLDB AL，#73HSTB AL，BX ；写入字模LD BX，#7F02H ；PC口地址BXLDB AL，#0FEH STB AL，BX ；写入位选字HT在设计中，使用74HC07 OC门同相驱动器用于段驱动，位驱动采用大电流(I0=300 mA)双正与门驱动器75451。第3章 人机接口技术图3.14 用825
20、5A扩展LED显示器第3章 人机接口技术3.3.1 LCD的基本结构及工作原理的基本结构及工作原理LCD是一种借助外界光线照射液晶材料而实现显示的被动显示器件。LCD器件的结构如图3.15所示。液晶材料被封装在上、下两片导电玻璃电极板之间，由于液晶的四壁效应，在定向膜的作用下，液晶分子在正、背玻璃电极上呈水平排列，但排列方向互为正交，而玻璃间的分子呈连续扭转过渡，这样的构造能使液晶对光产生旋光作用，使光的偏振方向旋转90。3.3 LCD3.3 LCD显示器接口设计显示器接口设计第3章 人机接口技术图3.15 液晶显示器的基本构造第3章 人机接口技术图3.16所示为液晶显示器的工作原理。当外部光
21、线通过上偏振片后形成偏振光，偏振方向成垂直方向，当此偏振光通过液晶材料之后，被旋转90，偏振方向成水平方向，此方向与下偏振片的偏振方向一致，因此光线能完全穿过下偏振片而到达反射板，经反射后沿原路返回，从而使显示器件呈现出透明状态。当在液晶盒的上、下电极加上一定的电压后，在电场作用下，电极部分液晶分子的扭曲结构消失，转成垂直排列，从而失去旋光性。因此，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，当此偏振光到达下偏振片时，因其偏振方向与下偏振片的偏振方向垂直，因而被下偏振片吸收，无法到达反射板形成反射，所以呈现黑色。当去掉电压后，液晶分子又恢复其结构。根据需要，将电极做成各种形状，用以获得文字、数字或点阵等所
22、需的各种显示。第3章 人机接口技术图3.16 液晶显示器工作原理第3章 人机接口技术3.3.2 LCD的驱动方式的驱动方式 1.静态驱动方式静态驱动方式静态驱动的LCD电路中，显示器件只有一个背极，但每个字符段都有独立的引脚，采用异或门进行驱动，通过异或门输入端电平的控制，使字符段显示或消隐。静态驱动回路及波形图如图3.17所示。图中LCD表示某个液晶显示字段，当此字段上两个电极的电压相位相同时，两电极之间的电位差为零，该字段不显示；当此字段上两个电极的电压相位相反时，两电极之间的电位差不为零，为二倍幅值的方波电压，该字段呈黑色显示。第3章 人机接口技术图3.17 静态驱动回路及波形第3章 人
23、机接口技术液晶显示的驱动与LED的驱动有很大的不同。在LED两端加上恒定的导通或截止电压便可控制其亮或暗，而LCD由于其两极不能加恒定的直流电压，因而使驱动变得复杂。一般应在LCD的公共极(一般为背极)加上恒定的交变方波信号，通过控制前极的电压变化在LCD两极间产生所需的零电压或二倍幅值的交变电压来达到控制LCD亮、灭的目的。目前已有许多LCD驱动集成芯片，这些芯片将多个LCD驱动电路集成到一起，使用起来与LED驱动芯片一样方便，形式也非常相似。图3.18是7段液晶显示器的电极配置和静态驱动电路图。7段共用一个背极BP，前极a、b、c、d、e、f、g互相独立，每段各加一个异或门进行驱动，通过对
24、异或门输入端电平的控制，使字符段显示或消隐，显示字符同LED。第3章 人机接口技术图3.18 7段LCD显示电路第3章 人机接口技术2.时分割驱动时分割驱动当显示字段增多时，为减少引出线和驱动回路数，必须采用时分割驱动法。时分割驱动方式是指具有多个背极的驱动方式，LCD的各个字符段按点阵方式排列，各段显示与否只取决于加在相应段组及背极上的电压。时分割驱动方式通常采用电压平均化法，其占空比有1/2、1/8、1/16、1/32等，偏压有1/2、1/3、1/4、1/5等。液晶显示器除段形液晶显示器外，还有点阵液晶显示器，可显示汉字、图形、曲线等。第3章 人机接口技术3.3.3 LCD的接口设计的接口
25、设计液晶显示器驱动器有一位和多位之分。常用的一位液晶显示器驱动器有CD4056、CD4543等，多位液晶显示器驱动器有ICM7211等，专门用于小数点驱动的有CD4054。ICM7211系列是INTERSIL公司出品的一种常用的4位LCD锁存/译码/驱动集成电路。该系列有4个型号的芯片，它们分别是ICM7211、ICM7211A、ICM7211M和ICM7211AM。其中A表示“BCD码”译码，M表示芯片内含输入锁存器可以与CPU直接相连。ICM7211M和ICM7211AM为4位数字输入端B0B3，2位数据选择DS2、DS1，2位片选信号、，可与计算机直接接口，引脚如图3.19所示。CS2C
26、S1第3章 人机接口技术图3.19 7211M/7211AM引脚图第3章 人机接口技术ICM7211和ICM7211A为4位数字输入端B0B3，4位位选输入端D1D4，用于与并行口连接，引脚如图3.20所示。图3.20 7211/7211A引脚图第3章 人机接口技术ICM7211系统片内有一个多谐振荡器，生成LCD背极信号BP，OSC引脚的不同连接构成3种工作方式：OSC脚开路，接通电源，产生16kHz方波，分频后即为125Hz的方波。OSC脚接电容，C=22pF，BP=90Hz方波,C=220pF，BP=20Hz方波。OSC脚接地，无背极信号BP输出，BP端此时为输入端，用于多位ICM721
27、1的级联。ICM7211M和ICM7211AM的真值表如表3.2所示。第3章 人机接口技术表表3.2 ICM7211M及及ICM7211AM真值表真值表第3章 人机接口技术对于ICM7211和ICM7211AM，当位选D1D4为“1”时选通对应位，为“0”时封锁。D1D4可以同时为“1”，也可以某一位或几位为“1”，只有当D1D4位同时为“0”时，数据线B0B3上的变化才不会影响显示。由于ICM7211AM具有数据锁存功能，可以和系统总线直接连接，也可以通过并行输出口连接。ICM7211作为一个外设端口直接和80C196 CPU连接的硬件电路如图3.21所示。第3章 人机接口技术图3.21 I
28、CM7211接口电路第3章 人机接口技术如果按图3.21的接法在LCD上显示HELP，则程序设计如下：XD：LD BX，#1F10H ；显示口地址BX LDB CL，#4 ；设计数器CL CLR DX ；清DXXD1：LDB AL，XTAB DX+；取数据 STB AL，BX+；写入显示器 DJNZ CL，XD1 ；未完，继续 RETXTAB：DCB 3CH ；H数据 DCB 2BH ；E DCB 1DH ；L DCB 0EH ；P END第3章 人机接口技术3.4.1 触摸屏技术概述触摸屏技术概述触摸屏作为一种较新的电脑输入设备，是目前最简单、方便、自然的人机交互方式。以触摸屏技术为交互窗口
29、的公共信息传输系统通过采用先进的计算机技术，运用文字、图像、音乐、解说、动画、录像等多种形式，直观、形象地介绍各种信息，给人们带来极大的方便。触摸屏赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏的发展呈现专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等趋势。触摸屏在工业控制领域也得到了广泛的应用。随着触摸屏技术的迅速发展，其应用领域会越来越广，性能也会越来越好。3.4 3.4 触触 摸摸 屏屏 技技 术术第3章 人机接口技术3.4.2 触摸屏的工作原理和分类触摸屏的工作原理和分类1.电阻式触摸屏电阻式触摸屏电阻触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃
30、作为基层，表面涂有一层透明的导电层，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，塑料层的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小(小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。第3章 人机接口技术电阻式触摸屏利用压力感应进行控制，在触摸某点时，两层导电层出现一个接触点。所有的电阻式触摸屏都采用分压器原理来产生代表X坐标和Y坐标的电压。如图3.22所示，分压器是通过将两个电阻进行串联来实现的。为了在电阻式触摸屏上的特定方向测量一个坐标，需要对一个阻性层进行偏置，将它的一边接VREF，另一边接地。同时，将未偏置的那一层连接到一个ADC的高阻抗输入端。当触摸屏上的压力足够大，两层之
31、间发生接触时，电阻性表面被分隔为两个电阻。它们的阻值与触摸点到偏置边缘的距离成正比。触摸点与接地边之间的电阻相当于分压器中下面的那个电阻。因此，在未偏置层上测得的电压与触摸点到接地边之间的距离成正比。第3章 人机接口技术图3.22 电阻触摸屏分压原理第3章 人机接口技术设电阻R1接正参考电压VREF，电阻R2接地。两个电阻连接点处的电压测量值VM与R2的阻值成正比，即 电阻屏根据引出线数多少，分为四线、五线等多线电阻触摸屏。四线和八线触摸屏由两层具有相同表面电阻的透明阻性材料组成，五线和七线触摸屏由一个阻性层和一个导电层组成。REF212MVRRRV第3章 人机接口技术四线触摸屏包含两个阻性层
32、。其中一层在屏幕的左右边缘各有一条垂直总线，另一层在屏幕的底部和顶部各有一条水平总线，如图3.23所示。为了在X轴方向进行测量，将左侧总线偏置为0 V，右侧总线偏置为VREF。将顶部或底部总线连接到ADC，当顶层和底层相接触时即可做一次测量。为了在Y轴方向进行测量，将顶部总线偏置为VREF，底部总线偏置为0 V。将ADC输入端接左侧总线或右侧总线，当顶层与底层相接触时即可对电压进行测量。对于四线触摸屏，最理想的连接方法是将偏置为VREF的总线接ADC的正参考输入端，并将设置为0 V的总线接ADC的负参考输入端。第3章 人机接口技术图3.23 四线电阻式触摸屏第3章 人机接口技术2.电容式触摸屏
33、电容式触摸屏电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，双玻璃设计能彻底保护导体层与感应器。电容式触摸屏的四边均镀上了狭长的电极，其内部形成一个低电压交流电场。触摸屏上贴有一层透明的薄膜层，它是一种特殊的金属导电物质。当用户触摸电容屏时，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，所以手指会吸走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出；且理论上流经四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算，即可得出接触点的位置。第3章 人机接口技术电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更能有效地防止外
34、在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确地算出触摸位置。但由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，其稳定性较差，往往会产生漂移现象。尽管不像电阻式应用那么广，电容式触摸屏也是受欢迎的供选类型。这种设备精确、反应快，尺寸较大时也有较高的分辨率，耐用(抗刮擦)，因而适合用做游戏机的触摸屏。而且新出现的近场成像技术改良了电容式触摸屏的性能，减弱了可能出现的漂移现象。第3章 人机接口技术3.红外线式触摸屏红外线式触摸屏红外触摸屏的四边排布了红外发射管和红外接收管，它们一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指会挡住经过该位置的横竖两条红外线，控
35、制器通过计算即可判断出触摸点的位置。红外触摸屏也同样不受电流、电压和静电干扰，适宜于某些恶劣的环境。其主要优点是价格低廉、安装方便，可以用在各档次的计算机上。此外，由于没有电容充放电过程，响应速度比电容式快，但分辨率较低。第3章 人机接口技术4.表面声波触摸屏表面声波触摸屏表面声波是超声波的一种，它是在介质(例如玻璃或金属等刚性材料)表面浅层传播的机械能量波。通过楔形三角基座(根据表面波的波长严格设计)，可以做到定向、小角度的表面声波能量发射。表面声波性能稳定、易于分析，并且在横波传递过程中具有非常尖锐的频率特性。近年来在无损探伤、造影和退波器等应用中发展很快。这种触摸屏的显示屏四角分别设有超
36、声波发射换能器及接收换能器，能发出一种超声波并覆盖屏幕表面。当手指碰触显示屏时，由于吸收了部分声波能量，使接收波形发生变化，即某一时刻波形有一个衰减缺口，控制器依据衰减的信号即可计算出触摸点的位置。第3章 人机接口技术表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素的影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长(5000万次无故障)，透光率高(92%)，能保持清晰透亮的图像；没有漂移，只需安装时进行一次校正；有第三轴(即压力轴)响应，最适合公共场所使用。表面声波触摸屏易受水滴、灰尘的影响，改进的方法是加防尘条，或者增加对污物的监控，准确识别出有效的操作和污物之间的区别。另外，由于声波屏能感受压力，无形中增加
37、了控制手段，对屏功能的扩展十分有利，其应用范围因此而大大拓展。第3章 人机接口技术3.5.1 标准标准Centronics接口接口 并行打印机接口通常按Centronics标准定义插头插座引脚，Centronics标准中各引脚和信号之间的对应关系见表3.3。3.5 3.5 打印机接口电路设计打印机接口电路设计第3章 人机接口技术表表3.3 Centronics标准标准第3章 人机接口技术3.5.2 应用实例应用实例在计算机控制系统中，常用的有并行和串行接口的针式打印机。下面介绍并行打印机与计算机的接口,并行打印机与计算机的接口如图3.24所示。第3章 人机接口技术假设背景机选用AT89C52，则输出一字节数据的程序设计如下：PRINT：MOV DPTR，#PRTCS MOVX A，DPTR ；读打印机状态 AND A，#01H ；BUSY=1 JNZ PRINT ；BUSY=1，等待 MOV DPTR，#PRTCS ；BUSY=0，不忙 MOV A，#DATA ；输出一字节数据 MOVX DPTR，A RET第3章 人机接口技术图3.24 并行打印机与计算机的接口
