電子工程世界首頁>>單片機>> 51單片機>> P89C51RD2的可定制人機交互界面設計 2011-05-17 18:39:05來源:互聯(lián)網 關鍵字：P89C51RD2 人機交互界面 引 言

隨著社會需要和科學技術的發(fā)展，產品的競爭愈來愈激烈，更新的周期愈來愈短，因而要求設計者能很快地設計出新產品；而在產品的整體設計中，人機交互界面的設計往往占據(jù)著很大一部分工作，這樣，不但極大地增加了產品的開發(fā)成本而且延長了產品的上市周期。本文論述的基于P89C51RD2的人機交互界面是一種界面可定制、結構緊湊、價格低廉、簡單易用、性能優(yōu)良的通用型人機交互界面，能很好地解決上述問題。

1 系統(tǒng)工作原理

1.1 工作原理

按照實際應用中控制系統(tǒng)的需要及控制系統(tǒng)與人機交互界面的約定，通過PC機上的可視化人機界面定制軟件，定制好整個界面信息，再把定制好的界面信息下載到人機交互界面系統(tǒng)中，就可以輕松地實現(xiàn)人機界面的定制。在應用中，人機交互界面通過串行接口與控制系統(tǒng)進行交互，發(fā)送按鍵等信息給控制系統(tǒng)，并接收所需的可變信息，以完成人機交互。

現(xiàn)以空壓機控制器的部分人機界面為例來說明相關概念，界面系統(tǒng)示意圖如圖1所示。相關概念說明如下：

①屏幕，即LCD顯示區(qū)，由一個或多個屏幕項組成；

②屏幕項，即屏幕里面的按其顯示內容的性質差異來劃分的一個個整體單元，如文本屏幕項等；

③屏幕項的分類，按其顯示內容的性質差異分為文本、整型、浮點型、枚舉型、圖形等。

整個人機界面系統(tǒng)由一個個存在鏈接關系的屏幕構成，而每個屏幕又由一個或多個屏幕項組成。各屏幕項有其自身的屬性，也存在著某些相互的鏈接關系(例如，由某個屏幕項鏈接到另外一個屏)。這樣，通過對各屏幕項的合理組織而構成一個鏈表網絡，再通過對此鏈表網絡的操作來實現(xiàn)人機界面的操作，即屏幕的顯示操作。

1.2 系統(tǒng)的工作過程

系統(tǒng)的軟件部分由用戶引導程序和應用程序組成。系統(tǒng)運行后，由用戶引導程序決定是執(zhí)行界面信息的更新還是正常運行。若執(zhí)行界面信息的更新，則系統(tǒng)通過串行接口從上位機接收界面定制信息，并通過在應用編程(IAP)功能保存所接收的信息，然后通過本地讀取新的界面定制信息建立鏈表網絡；若正常運行，則直接從本地讀取舊的界面定制信息建立鏈表網絡。應用程序實現(xiàn)的功能包括按鍵的輸入、界面的顯示及與控制系統(tǒng)的通信。

2 系統(tǒng)硬件設計及電路原理圖

本系統(tǒng)采用Philips公司功能強大、資源豐富的P89C51RD2單片機作為微控制器，通過擴展液晶模塊及按鍵模塊來構成人機交互界面。系統(tǒng)的硬件電路原理如圖2所示。

2.1 P89C51RD2單片機簡介

P89C51RD2是Philips公司內核基于8位80C51單片機的派生產品，在完全保留80C51指令系統(tǒng)和硬件結構的大框架下，進行了多方面的加強、擴展和創(chuàng)新。P89C51RD2具有64 KB并行可編程的非易失性Flash程序存儲器，并可實現(xiàn)對器件串行在系統(tǒng)編程和在應用中編程。

2.2 液晶顯示模塊

本系統(tǒng)采用的是OCM12864圖形點陣液晶顯示模塊。OCM12864液晶顯示模塊是128×64點陣型液晶顯示模塊，可顯示各種字符及圖形，可與CPU直接相連；具有8位標準數(shù)據(jù)總線、6條控制線及電源線。

2.3 按鍵輸入模塊

根據(jù)系統(tǒng)的需要，系統(tǒng)至少需要設定如下6個屏幕操作按鍵：左、右、上、下、換屏、確定按鍵。其中，左、右鍵用于切換屏幕項；上、下鍵用于修改可變屏幕項；確定鍵用于產生所選屏幕項對應的功能動作；換屏鍵用于進入所選中項的鏈接屏幕，若當前屏幕沒有選中項，則進入首項鏈接的屏幕。當然，可以根據(jù)需要擴充數(shù)字按鍵及功能按鍵。

本系統(tǒng)采用普通的矩陣式按鍵結構，也稱“行列式鍵盤結構”。系統(tǒng)中設計4行4列共16個鍵，只占用8根I／O口線，鍵數(shù)多而占用I／O口線少。除上述6個屏幕操作按鍵外，余下的10個鍵可由用戶根據(jù)需要定制功能，如數(shù)字鍵或功能鍵。

3 系統(tǒng)軟件設計

由于系統(tǒng)的功能實現(xiàn)不是特別復雜，故采用基于前后臺的傳統(tǒng)的控制程序設計方法。系統(tǒng)的程序流程如圖3所示。