人机交互接口电设计论文

　　evaluationcopy fullversions ourAPIs please visit: 人机交互接口电设计论文 摘要主要介绍了TI 公司的新型的16 位超低功耗Flash h6N30F44X系列单片机的结构、特性和功能及液晶显示器LCD 的发光原 理和类型，讨论了该系列单片机与ILD 及键盘的人机接口电的设计 方案和相应的软件的实现方法，最后给出它在体内电刺激器的应用实 引言在当今的各种实时自动控制和智能化仪器仪表中，人机交互是不可 缺少的一部分。一般而言，人机交互是由系统配置的外部设备来完 成，但其实现方式有两种：一种是由MCU 力口驱动芯片实现，如键盘 显示控制芯片SK5279A，串行数据传输数码显示驱动芯片MAX7219 等，这时显然MCU没有LCD 的驱能。另一种就是MCU 本身具有驱 能，它通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式或I／O 设备访问形式控制键盘和LCD 实现人机对话。这里的MCU 主要有世界 各大单片机生产厂商开发的各种单片机，其中TI 公司的MSP430 系列 因其许多独特的特性引起许多研究人员的特别关注，在国内外的发展 应用正逐步成熟。 2LCD 简介 Created evaluationcopy fullversions ourAPIs please visit: ，即液晶显示器。液晶显示是通过环 境光来显示信息的，它本身并不发光，因而功耗很低，只要求液晶周 围有足够的光强。LCD 是人与机器沟通的重要界面，早期以显像管(CRT ／CathodeRayTube)显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术 如雨后春笋般诞生。LCD 由于具有轻薄短小、低耗电量、无辐射、 平面直角显示以 及影像稳定不闪烁等优势，逐渐占据显示的主流地位。 LCD 的类型，根据其分类方式的不同而不同。如根据LCD 显示内容 的不同可以分为段式LCD 和点阵LCD。根据LCD 驱动方式的不同可以分 为静态驱动和多驱动。 3MSP430F44X 简介 MSP430F44X 系列是TI 公司最新推出的具有超低功耗特性的Flash 型16 位RISC 指令集单片机[2]。该系列单片机性价比相当高，在系统 设计、开发调试及实际应用上都表现出较明显的优势。它主要应用在 各种要求极低功率消耗的场合，特别适合用于智能测量仪器、各种医 疗器械、智能化家用电器和电池供电便携设备产品之中。 3.1 系统结构 MSP430F44X 的系统结构，主要包括：CPU、程序存储器(ROM)、数 据存储器(RAM)、FLL+时钟系统(片内DCO+晶体振荡器)、看门狗定时器 ／通用目的定时器(WatchDog)、ADCl2(12 位A／D)、比较器A(精确的 Created evaluationcopy fullversions ourAPIs please visit: 模拟比较器，常用于斜边(Slope)A／D 转换)、复位电压控制／电源电 压管理、基本定时器(BasicTimerl)、定时器(Timer-a 和Timer-B)、 LCD 控制器/比较器(多达160 段)、硬件乘、I/O 口和串行口[4]。 系列中各种具体的型号稍有差别。在本次设计中，具体选择 MSP430F449 作为人机接口电的设计具有许多独到的优势。这一点， 读者可以根据TI 公司相关的数据手册进行比较。 3.2 片内外模块特性 MSP430F44X 具有丰富的片内外围模块，其明显的特点是：具有48 个并行口P1-P6，其中P1、p2具有中断能力，同时具 个可用于UARTPI模式选择的串行口(USART0 和USARTl)；内含12 转换器ADCl2，快速执行88、816、1616乘法操作并 立即得到结果的硬件乘；多达160 段的LCD 控制器／比较器，可 以实现多种方式的驱动显示；可以实现UART、PWM、斜坡ADC 的16 Timer-A和16 位Timer-B；非常灵活的时钟系统，既可用32768Hz 钟表晶振产生低频时钟，也可以用450kHz-8MHz的晶体产生高频时 钟，同时还可以使用外部时钟源或者用不同控制频率的DCO；多达几十 kB 的Flash 空间，这样数据既可以保存在片内的Flash 信息存储器， 也可保存在程序的Hash 中的剩余空间。 接口电设计4.1 接口电简图及说明 Created evaluationcopy fullversions ourAPIs please visit: 典型应用电示意图。在该图中，LCD 类型和键盘种类及数目的选 择、下拉电阻的数值大小都必须认真考虑，硬件设计要满足一定的工 作时序关系，复位时预留缓冲时间和悬空部分引脚，晶振的选择要在 适当的数值，必须交流驱动的频率在30Hz-1000Hz 范围内，其具 体的情况请详细参考TI 公司的相关资料[3]。 4.2 段型液晶显示屏EDS820A 简介 一般而言，LCD 分为笔段型和点阵字符型及点阵图形型。笔段型主 要是显示数字，常用于计数、计量和计时；点阵字符型用于显示数字 和西文字符；点阵图形型用于显示图形及字符。本设计中用到的 EDS820A 就是由西安新敏电子科技有限公司生产的笔段型LCD。是该显 示屏的各个引脚的逻辑功能表。 显而易见，该产品EDS820A DP，用于显示小数点；COM端也只有一个，所以该LCD 与MSP430F449 的管脚连接应该引起足够重视. 软件设计硬件连接电图为例，编写了键盘控制及显示程序，程序在 IAREmbeddedWorkbench 编译通过。全部主程序包括详细的发射和接收 子程序，及初始化和等待键盘输入转换、显示等等，值得注意的是发 射与接收的控制要适当。 Created evaluationcopy fullversions ourAPIs please visit: 该程序是用汇编编写的。程序实现的是等待按键输入，读取键值， 最后进行键值处理和显示的功能。 检测是否有键按下是通过KEY 是否有高电平信号。平时，KEY 电平，当有键按下时为高电平，它发送一个脉冲给单片机MSP430F449，当单片机检测到该信号时，世界末日最新消息判断按键的功能，从而进行 相应的处理。 人机接口电在体内电刺激器中的应用医学上，在进行疾病控制时，通常可以通过电极以一定波形(如方 波、正弦波等)、频率、幅度、占空比等电信号对神经或肌肉进行刺 激，以使其支配相应的功能或肌肉产生收缩／舒张动作，从而有利于 症状的减轻。由于不同部位的神经或肌肉对电刺激发生的水平不 同，不同强弱和不同性质的电信号所产生的刺激效果是不一样的。我 们研制的体内电刺激器，可以产生手术时所需要的具有不同的频率、 幅度、占空比的不同波形信号。该仪器幅度、占空比准确，频率稳 定，各参数均可以精确的调节。而且，由于使用了LCD 显示，它与单 片机的连接简单。LCD 具有质量轻、体积小、电压低、功耗小、显示内 容丰富等优点，其人机界面相当友好。但人机接口电设计的优劣直 接影响到整台仪器的使用效果。 根据需要，我们设计了5 个键。这里，S1 表示波形的振幅，S2 示波形的频率，S3表示波形的占空比，S4 为+1 键，S5 为-1 键。通过 54，S5 可以调节波形的各个参数值。其中，振幅可以是在一个参考值 Created evaluationcopy fullversions ourAPIs please visit: 的基础上的0-99.9％；频率可以是1Hz-999Hz；占空比调节范围可以 为1.0％-99.9％[1]。 结束语用MSP430F449 实现的人机接口电，仅仅使用了一片MCU 就实现 了数字显示和键盘控制功能。在本电中，由MCU 直接驱动LCD，无须 外加驱动芯片，电结构简单，功能完备，结果一目了然。应用该电 很好的实现了电刺激器的人机对话，实际证明，这种键盘显示电 经济实惠，稳定性强，因而具有较高的实用价值。 下载说明：文档《人机交互接口电设计论文》，感谢你的阅读和 下载。本资源来自于网络，本着作者知识产权的原则，请您下载 后勿作商用，只可用于学习交流。本人如有作者权益，请作者留 言或者发站内信息联系本人，我将尽快删除。

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