基于51单片机和FPGA 的人机交互系统的设计

基于51单片机的人机接口电路设计(贺铁梅)2012.09.08

基于51单片机的人机接口电路设计一、功能描述键盘和显示是单片机应用系统中实现人机对话的一种基本形式，两种接口设计的好坏，直接影响到人机接口的友好程度。

在对一个系统进行操作时，往往离不开人与机器的对话，人机接口界面可以满足人与机器之间的交流。

可以通过按键将所需要信号与信息输入给系统，经过系统处理后，所期待的效果又可以通过屏幕来显示出来，这样就可以很好的达到人与机器的交流目的。

二、硬件电路图基于51单片机的人机接口电路如图1.1所示。

电路结构包括基本的复位电路、晶振电路、串口程序下载电路、键盘电路及屏幕显示电路。

图1.1 基于51单片机的人机接口电路设计显示电路键盘控制AT89C51图1 人机接口电路结构框图复位电路晶振电路三、接口定义接口定义说明包括单片机的I/O 口的定义、中断的选择。

在键盘电路中引入了外部中断方式0，减少了CPU 的工作强度。

屏幕接口电路采用的是并行工作方式，51单片的的I/O 口较多，采用并行方式可以增大数据传输的速度，可以将信息实时显示。

具体接口定义如表1.1所示。

表1 A T89C51接口定义I/O 口定义引脚号引脚名接口说明备注 1~8 P1口接矩阵键盘 10 RXD 接MAX232 11TXD 接MAX23212 /INT0 接74ls13四输入与非门输出引入中断21 P2.0 接屏幕的RST 22 P2.1 接屏幕的RS 23 P2.2 接屏幕的RW 24 P2.3 接屏幕的E32~38 P0口接屏幕的数据口DB0~DB7 中断类型中断方式按键中断中断方式0四、程序流程图1、主程序在主程序中，执行两个任务：1）初始化，键盘初始化，屏幕初始化；2）判断中断是否发生。

程序开始，进行初始化，若有中断发生，则屏幕有相应的显示；若无中断发生，则屏幕不显示或保留原显示，继续等待中断发生。

主程序流程图如图2.1所示。

2、初始化初始化函数主要包括键盘初始化和屏幕初始化。

人机接口界面HMI在基于FPGA的嵌入式系统中的设计实现

人机接口界面HMI在基于FPGA的嵌入式系统中的设计实现作者：杨亦红来源：《科技创新与应用》2015年第02期摘要：文章使用FPGA器件，结合包括TSK51等多种IP软核实现了基于FPGA的嵌入式电子系统的基本人机接口（HMI）的硬件设计。

在线缆检测系统的应用证明，该系统能够将在单芯片上就解决人机界面硬件电路的驱动，有助于完成传统51单片机系统的包括人机接口界面的完整平台移植，对有效地降低系统硬件成本。

关键词：人机接口界面HMI；FPGA的嵌入式系统；研究引言随着大规模逻辑集成电路设计技术的进步和制造工艺水平的提高，单个芯片上的逻辑门数的增加，基于FPGA为控制核心的嵌入式系统的设计已逐渐流行。

这时，人机接口界面（HMI）在传统嵌入式系统中，基于微处理器CPU管理的工作方式能否沿用到基于FPGA的嵌入式系统中来，将会影响到系统开发的效率。

文章在Altium电子设计软件平台上，通过从FPGA中引入IP核进行单芯片系统（SOC）电路设计，可用来完成传统51单片机系统的包括人机接口界面的完整平台移植，具有一定的实践意义。

1 结构与工作原理电子电路设计软件Altium允许在FPGA中设计、实现及调试基于微处理的数字设计。

这可以通过采用原理图输入、VHDL设计输入或混合输入方法设计电路，经综合和适配等编译动作，并下载到处理器中后，FPGA中就可实现一个基于微处理器的电子系统。

文章采用该软件提供的TSK51 IP核、RS232 IP核、PS2 IP核及LCD IP核等完成了包括键盘、通信、显示等模块人机接口的基本嵌入式系统的设计，该设计可以完美复用传统基于51单片机的系统电路。

1.1 IP核模块1.1.1 TSK51核TSK51核是一个全功能的采用哈佛结构的8位微处理器，它执行ASM51汇编语言指令，其指令系统与传统80C31兼容，具有软件和硬件中断、一个全双工串行通信接口和一个定时器系统。

其技术特性包括：（1）控制器：8位指令解码器。

基于51单片机和FPGA的人机交互系统的设计

基于51单片机和FPGA的人机交互系统的设计
基于51 单片机和FPGA 的人机交互系统的设计
在现代各类仪器的开发中，人机交互功能正起着无可替代的作用。

人
机交互界面友好的仪器将更容易操作和使用，从而提高工作效率。

液晶显示器（LCD）具有功耗低、价格低、寿命长、接口控制方便等特点，在科研与设计
领域正发挥着越来越大的作用。

FPGA 作为单片机外设的接口芯片，可以大大简化接口电路，通过对FPGA 进行编程，可以实现常用的译码、地址选通等功能。

本文以C8051F020 单片机与FPGA 互连系统为控制核心，以液晶显示控制器T6963C 为例，结合行扫描键盘，简述了一种人机交互功能的设计。

1 系统设计方案：
FPGA 可在很大程度上扩展单片机的资源，然而人机交互功能仍应尽量减少对单片机及FPGA 的资源消耗，以便将更多的片内资源用于其他功能的扩展。

采用FPGA 扫描键盘可以节省单片机的资源，同时也能灵活地实现键盘的扩展。

而考虑到液晶控制较复杂，依然采用单片机控制LCD，使LCD 的各种功能得到最大程度的利用，其系统框图如图1 所示。

2 硬件电路及FPGA 接口设计：
2.1 总线接口设计：
这里采用单片机C8051F020 与CycloneⅡFPGA 互连的系统。

C8051F020 器件是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片，具有64 个数字I/O 引脚，与8051 完全兼容，而且速度得到了极大提高，70%的指令执行时间为1 或2 个系统时钟周期，只有4 条指令的执行时间大于4 个系统时钟周期。

此外，C8051F020 系列MCU 对CIP-51 内核和外设有几项关键性的改进，提高。

基于单片机控制的交互式3D拼图设计

基于单片机控制的交互式3D拼图设计随着科技的进步，现代人生活中的电子产品越来越普及，人们对于电子产品的需求也越来越高。

随着人们对于互动性和趣味性的需求增加，交互式的产品在市场上受到了越来越多的关注。

本文将基于单片机控制的交互式3D拼图设计进行介绍，通过该设计可以让用户在拼图的过程中获得更多的乐趣和挑战。

1. 研究背景3D拼图是一种趣味性十足的拼图游戏，其拼图的难度相对于传统的二维拼图要高很多。

传统的3D拼图通常是通过手工制作完成的，而且难度大，耗时长。

通过引入单片机控制，可以实现自动拼图的操作，并且可以设计游戏模式，增加游戏的趣味性。

将基于单片机控制的交互式3D拼图设计成为了一个有趣的研究课题。

2. 设计方案单片机控制的交互式3D拼图设计可以分为硬件设计和软件设计两个方面。

硬件设计主要包括：机械结构设计、电路设计、传感器选型等。

而软件设计主要包括：单片机程序设计、用户界面设计、游戏算法设计等。

硬件设计是整个系统的基础，包括了机械结构和电路设计两个方面。

在机械结构设计上，需要考虑到拼图的结构和移动方式。

可以利用3D打印技术制作拼图的零件，通过齿轮、链条等方式实现拼图的移动。

需要保证拼图的结构稳固，同时保证拼图的可移动性。

在电路设计上，需要考虑到单片机的选型和传感器的选择。

单片机需要具备较强的计算和控制能力，同时需要有足够的接口用来连接传感器和执行器。

传感器选型需要根据实际需求选择合适的传感器，例如光电传感器、加速度传感器等，用来检测拼图的状态和位置。

软件设计主要包括了单片机程序设计和用户界面设计。

单片机程序设计需要根据拼图的结构和传感器的信号来编写逻辑控制程序。

程序需要能够准确地控制拼图的移动，同时需要能够实现游戏模式的设计，包括时间计时、提示功能等。

用户界面设计需要考虑到用户操作的便利性和游戏性。

可以设计一个LCD显示屏来显示游戏进度和信息，同时设计按键或者触摸屏来实现用户的交互操作。

用户界面设计需要考虑到美观性和实用性，让用户可以更加方便地进行游戏操作。

基于单片机和FPGA的人机交互系统的设计

Ｋｅｒｓｈｍａ・ｏｕｅｎｅａｔｎ；Ｃ０１ｙｗｏｄ：ｕｎｃｍｐｔｒｉｔｒｃｉｏ８５Ｆ；Ｔ９３６６Ｃ；ＦＧＡ；ｋｙｏｒｃｎｉｇＰｅｂａｄｓａｎｎ
在现代各类仪器的开发中，机交互功能正起着无可替人代的作用。人机交互界面友好的仪器将更容易操作和使用，从而提高工作效率。液晶显示器（Ｃ具有功耗低、格低、ＬＤ）价寿命长、口控制方便等特点，科研与设计领域正发挥着接在越来越大的作用。ＰＡ作为单片机外设的接口芯片，以大ＦＧ可大简化接口电路，过对ＦＧ通ＰＡ进行编程，以实现常用的可
ＡｂｔａｔＭａ — ｃｉｅｉｔｒｃｓｏｅｏｅｍｏｔｍｐｒａｔｐｒｆｉｓｒｍｅｔｔｎｃｒｕｔＩｒｅｏＳｌｅｔｅｐｏｌｍｓｒｃ：ｎｍａｈｎｅｆｅｉｎｆｔｓｏｔｎａｓｏｔｎａｈｉｔｎｕｎａｉｉｉ．ｎｏｄｒｔＯＶｈｒｂｅｏｃｏｉｈｃｎｕｔｎ，ｓｗｐｅｎｏｌａｅｉｕｔｉｅｓｓｅｏＵｔｃｕｅｏｌｆｇｏｓｍｐｉｈｏｌｓｅｄａｄｃｍｐｉｔｄｃｒｉｎｔｙｔｍｆＭＣｓｕｔｒｎｙ，ａｄｔｘｒｔｅｆｘｂｌｙｏｏｃｃｈｒｎｅｅｔｈｅｉｉｔｆｏｌｉＭＣＵａｄｔｅｈｇｐｎｆＦＧＡ，ｔｉｐｐｒｕｅｅＣ８５１２ｃｃｎｒｌｒａｄＣｃｏｅＩＦＧＡａｈｏｅｏｅｎｈｉｈｓｅｄｏＰｈｓａｅｓｄｔ０１００ｍｉｒｏｔｌｎｙｌｎＩＰｓｔｅｃｒｔｈ７ｏｏｅｆｈｓｓｅＴｅｋｙｏｒ，ＬＤａｄｏｈｒｈｍａ－ｏｕｅｎｅａｔｎｆｎｔｎｗｒｅｉｎｄ，ａｄｐｒｏｅＩｙｔｍ．ｈｅｂａｄＣｎｔｅｕｎｃｍｐｔｒｉｔｒｃｉｕｃｉｅｅｄｓｅｏｏｇｎａｔｆｈ／Ｏｎｅｆｃｔｉｔｒｅａｗｅｅｒｓｒｅｓｔｅｘａｓｏｎｅｆｃ．ＵｓｇＦＧＡｏｓａｅｂａｄｃｎｇｅｔａｅｔｅｒｓｕｃｆＭＣＵ，ａｄｒｅｅｖｄａｈｅｐｎｉｎｉｔｒｅａｉＰｎｔｃｂｋｙｏｒａｒａｌｓｖｈｅｏｒｅｏｙｎ

FPGA和51单片机通信接口的设计

FPGA和51单片机通信接口的设计作者：刘宇成李金凤来源：《卷宗》2015年第10期摘要：虽然FPGA速度快，但由于FPGA对采集到的数据的处理能力和控制能力比较差，故需要将其采集到的数据送到单片机系统上来实现数据的处理功能，这就使得FPGA系统与单片机系统之间的数据通信提到日程上。

本文给出部分VHDL源程序，并用Quartus II进行仿真。

关键词：FPGA；VHDL；单片机；通信单片机具有性价比高、功能灵活、易于人机对话、良好的数据处理能力的特点；FPGA则具有高速、可靠以及开发便捷等优点。

系统设计中将单片机数据处理的优势与FPGA、执行快速的特点相结合，能够设计出既有强大控制功能又能使各项功能快速执行的系统。

因此，单片机与FPGA之间的通信便显得尤为重要本文介绍利用VHDL语言实现FPGA与单片机的并行通信接口设计。

本文主要由以下三个部分组成：FPGA接收ADC0809数据；FPGA发送数据和单片机接收数据模块，VHDL程序及仿真结果。

本文着重对FPGA数据发送模块实现进行说明，原理图如图1所示：1 FPGA接收ADC0809数据ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

本系统用ADC0809把传感器采集的模拟信号变成数字信号，然后用FPGA控制数据流进程，并用外围LED电路显示。

FPGA与ADC0809接口电路图如图2所示。

为了实现对ADC0809精确地控制，所以本系统采用FPGA特有的状态机来进行时序上的控制，引脚说明如下：（1）ALE信号（引脚）：高电平时把三个地址信号送入地址锁存器，并经译码器得到地址数据，以选择相应的模拟输入通道。

（2）OE信号（引脚）EN使能信号：电平由低变高时，打开数据输出锁存器，将转换数据送到数据总线上。

基于单片机的可视化人机交互系统设计

基于单片机的可视化人机交互系统设计张永合【期刊名称】《信息通信》【年(卷),期】2016(000)007【摘要】This paper introduces a visualization human-machine interaction system method,which employs microcontrol-ler C8051F120 as the system controller and combines OLED display module V0008-FA-003. Not only focused on the sys-tem components, pivotal connection electric circuit design, this paper also interprets these core ideas and key algorithms in software development and implementation process. This program is facile to promote in the same types of application development.%文章中介绍一种采用C8051F120单片机作为系统控制器，结合一款OLED显示模块V0008-FA-003，构建可视化人机交互系统的方法。

重点阐述了系统组成、核心接口电路设计，以及软件开发过程中的核心思想和关键算法。

该方案简单易行，便于在同类型产品应用开发中推广。

【总页数】2页(P76-77)【作者】张永合【作者单位】广州海格通信集团股份有限公司，广东广州510663【正文语种】中文【中图分类】TP311.52【相关文献】1.基于人机交互的图像质量评价可视化系统研究 [J], 姜景连;杨昇2.基于多元图可视化分析和人机交互的设备故障诊断方法研究 [J], 崔建新;洪文学;高海波3.用基于平行坐标图的可视化人机交互技术提取EEG信号特征的方法 [J], 高海波;崔建新;洪文学;郝连旺4.基于单片机的可视化混料罐控制系统设计 [J], 赵代梅;周冬梅;张叶5.基于QT的电台可视化人机交互软件设计与实现 [J], 李慧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第7章51单片机人机交互课件

选通第二个三极管
送数字1
延时
选通第三个三极管
送数字2
延时
第第47章章 5M1单CS片-5机1单人片机机交系互统功能的扩展
五、LED控制的单片机程序设计
1. 图7-4 LED静态显示电路的应用汇编语言编程如下:
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0010H
;-------------第一片74LS74工作-------------
第第47章章 5M1单CS片-5机1单人片机机交系互统功能的扩展
2. 动态显示方式
动态显示方式是指一位一位地轮流点亮每位显示器,即每个数码管的位选被轮流选中,多个数码管公用一组段选。
显示时，段选控制相应字符段选码，位选控制该显示位的电平。并保持延时一段时间，以造成视觉暂留效果。刷新周期一般约为50ms。
动LED。当单片机的I/O端口PXX为高电平时，反相器
输出低电平，LED发光；当单片机的I/O端口为低电平
时，反相器输出高电平，没有电流流过LED，LED熄灭。
7406
VCC
LED
R
PXX
Vcs
Vf
图7-2 单个LED的驱动接口电路
限流电阻计算如公式（7-2）所示
R Vcc VF Vcs
IF
（7-2）
第第47章章 5M1单CS片-5机1单人片机机交系互统功能的扩展
三、LED数码管的工作方式
LED数码管显示器常用的工作方式又可分为: 静态方式显示和动态方式显示两种。
在设计过程中可以根据系统总体资源分配情况，选择合适的方式。
第第47章章 5M1单CS片-5机1单人片机机交系互统功能的扩展
1. 静态显示方式

单片机与人机交互界面设计

单片机与人机交互界面设计随着科技的迅速发展，单片机在日常生活中扮演着越来越重要的角色。

而在单片机应用中，人机交互界面的设计在体验和功能方面都起着至关重要的作用。

本文将探讨单片机与人机交互界面设计的相关问题，包括界面元素的选择、布局设计以及用户体验的改善等。

一、界面元素的选择在设计人机交互界面时，合理选择界面元素是非常重要的。

界面元素包括按钮、文本框、列表、图标等，它们的选择应该根据具体的应用场景来确定。

例如，在一个控制系统中，按钮可以用于触发某些功能，文本框可以用于显示数据，列表可以用于选择选项等。

合理选择界面元素可以提高用户操作的便捷性和效率。

二、布局设计布局设计是人机交互界面设计中的关键环节之一。

合理的布局能够使界面整体看起来美观舒适，并且便于用户操作。

在进行布局设计时，应考虑以下几个因素：1. 界面的整体结构：应该根据功能模块的关系和重要性来设计整体结构，将相关的功能模块放置在一起，形成逻辑清晰的界面。

2. 布局的一致性：在不同的功能模块中，应该保持一致的布局风格，使用户在使用不同功能模块时产生熟悉感。

3. 控件的位置：将常用的控件放置在用户易达到的位置，减少用户的点击次数和操作步骤。

4. 界面的美观性：通过合理的字体、颜色和图标的搭配，使界面看起来清晰美观，给用户良好的视觉体验。

三、用户体验的改善用户体验是人机交互界面设计中的核心目标之一。

为了改善用户体验，应从以下几个方面进行考虑：1. 反馈机制：用户在进行操作时，界面应给予相应的反馈，比如按钮点击后的颜色变化或声音提示，以便用户知道其操作是否成功。

2. 易学性：界面的操作方式应简单明了，用户无需花费过多的时间和精力来学习如何使用。

3. 交互的及时性：当单片机与用户交互时，界面应有较低的延迟，确保用户的操作能够及时响应和执行。

4. 用户习惯：在设计界面时，应考虑用户的习惯和需求，根据用户的使用习惯来设计界面元素和操作方式。

结语单片机与人机交互界面设计对于提高用户体验和操作效率具有重要作用。

基于51单片机的多机通信系统设计

单片机多机通信系统一、引言随着单片机技术的不断发展，单片机的应用已经从单机向多机互联化方向发展。

单片机在实时数据采集和数据处理方面，有着成本低、能满足一般要求、开发周期短等优点，其在智能家居、计算机的网络通信与数据传输、工业控制自动化等方面有着广泛的应用。

本系统是面向智能家居应用而设计的。

在初期，采用红外无线通信方式，其传输距离短，适于一般家庭应用，且成本相对较低；待方案成熟、成本允许，可以改用GSM无线通信方式。

二、系统原理及方案设计1 、系统框架介绍本系统为基于51单片机的多机红外无线通信系统，由三个51单片机模块组成。

其中一个作为主机（即上位机），负责接收来自从机1（即下位机）采集的数据信息，以及向从机2（即下位机）发送控制信息。

从机1是数据采集模块，采集温度、光强等室内数据，并将其发送给主机。

主机经分析处理，作出相应判断，并给从机2发送控制信息，使由从机2控制的电机作出相应反应，调节室内环境状况。

系统总体框图如下图1所示，图2为红外收发模块简图：图1 系统总体框图图2 红外收发模块简图2 、多机通信原理介绍在多机通信系统中，要保证主机与从机间可靠的通信，必须要让通信接口具有识别功能，51单片机串行口控制寄存器SCON中的控制位SM2正是为了满足这一要求而设置的。

当串行口以方式2或方式3工作时，发送或接收的每一帧信息都是11位的，其中除了包含SBUF 寄存器传送的8位数据之外，还包含一个可编程的第9位数据TB8或RB8。

主机可以通过对TB8赋予1或0，来区别发送的是数据帧还是地址帧。

根据串行口接收有效条件可知，若从机的SCON控制位SM2为1，则当接收的是地址帧时，接收数据将被装入SBUF并将RI标志置1，向CPU发送中断请求；若接收的是数据帧时，则不会产生中断标志，信息将被丢弃。

若从机的SCON控制位SM2为0，则无论主机发送的是地址帧还是数据帧，接收数据都会被装入SBUF并置1标志位RI，向CPU发出中断请求。

单片机原理及应用C语言程序设计与实现第7章51单片机人机交互

第7章 51单片机人机交互
五、LED控制的单片机程序设计 1. 图7-4 LED静态显示电路的应用汇编语言编程如下:
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0010H ;-------------第一片74LS74工作------------MAIN: SETB P1.4 CLR P1.5 ;第二、三片74LS74锁存数据 CLR P1.6 NOP CLR P1.0 ;第一位显示0 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3来自第7章 51单片机人机交互
二、1602的管脚和指令介绍 1602字符型液晶显示模块是专门用于显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块，如图7-8 所示。该显示模块为5×7点阵、16字×2行，具有简单而功能较强的指令集，可实现字符的移动、闪烁等显示功能。
第7章 51单片机人机交互
;-------------第二片74LS74工作------------CLR P1.4 SETB P1.5 ;第一、三片74LS74锁存数据 CLR P1.6 NOP SETB P1.0 ;第一位显示1 CLR P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 ;-------------第三片74LS74工作------------CLR P1.4 CLR P1.5 ;第一、二片74LS74锁存数据 SETB P1.6 NOP CLR P1.0 ;第一位显示2 SETB P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 END
第7章 51单片机人机交互
//--------------LED所显示的数字--------------------uchar code table[18]={ 0X3F,0X06,0X5B,0X4F, 0X66,0X6D,0X7D,0X07, 0X7F,0X6F,0X77,0X7C, 0X39,0X5E,0X79,0X71, 0X00}; //--------------------主函数---------------------void main() { while(1) { //-----------------第一个LED显示0---------LED1=0; LED2=1; LED3=1; P0=table[0]; delay(10);

第9章 51单片机的人机交互模块

9.2.1 多位数码管基础
多位数码管同样可以分为共阳极和共阴极两种，同时还可以按照能显示的数字/字母的位数分为2位、4位、8位等，下图是共阳极的4位数码管的示意。从图中可以看到，4位数码管的a、b、c、d、e、f、dp数据引脚都集成到了一起，而位选择1、2、3、4引脚则分别对应位数码管的阳极端点，可以用于选择点亮的位。也就是说，如果在4位数码管的数据输出0xc0（数字0对应的字形编码），同时在位选择引脚1上加上一个高电平而其他为选择引脚上都保持低电平，则此时第1位数码管会显示数字“0”。
VCC
C1 C2 R1
U1
30pF 19
X1
CRYSTAL 30pF 18
XTAL1
XTAL2
10k
9
RST
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
R4
1k
Q3
NPN
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C52
L3
R5
1k
Q4
NPN
L4
D0 L4 D1 L3 D2 L2 D3 L1 D4 D5 D6 D7
VCC
9.2 多位数码管显示流水数字
9.1.5 实例的应用代码
略。
9.1.6 实例的仿真结果和说明

项目3 具有人机交互功能的单片机应用系统[无键盘]

(4)8255的控制字 (4)8255的控制字 8255的控制字有的控制字有2 工作方式控制字和C 8255的控制字有2种：工作方式控制字和C 口置位/复位控制字。口置位/复位控制字。 ① 工作方式控制字用于确定8255工作于何种工作方式，以及A 8255工作于何种工作方式用于确定8255工作于何种工作方式，以及A 口是输入还是输出等。格式如图3.17 3.17所口、B口是输入还是输出等。格式如图3.17所示。
8255内部结构图3.12 8255内部结构
(2)8255引脚及功能 (2)8255引脚及功能 VCC、GND： VCC、GND：电源线和地线 RD：读信号。 RD：读信号。低电平有效 WR：写信号。 WR：写信号。低电平有效 RESET：复位信号。 RESET：复位信号。高电平有效。 A1、A0： A1、A0：端口地址选择信号 CS：片选信号。低电平有效， CS：片选信号。低电平有效， A1、A0一起决定8255在系一起决定8255 与A1、A0一起决定8255在系统中的口地址。如表3.2 3.2所统中的口地址。如表3.2所示。
图3.3 动态显示接口
例3.1 用静态显示方式从左到右显示 “-51 ，设用共阴极LED， LED， -51”，设用共阴极LED =6MHz。 fOSC=6MHz。
ORG 0000H SDPLAY:MOV P1, #40H MOV P2, #6DH MOV P3, #06H END 在该程序作用下，LED显示器始终在该程序作用下，LED显示器始终显示“ 51” 直到改变P1 P2和 P1、显示“-51”，直到改变P1、P2和P3 的输出码。的输出码。
并行I/O I/O接口的扩展 3.2.3 并行I/O接口的扩展 • 接口电路的功能：寻址、锁存、隔离、接口电路的功能：寻址、锁存、隔离、转换、联络等。转换、联络等。

基于单片机开发的可定制人机交互界面

基于单片机开发的可定制人机交互界面随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期愈来愈短，因而要求设计者能很快地设计出新产品；而在产品的整体设计中，人机交互界面的设计往往占据着很大一部分工作，这样，不但极大地增加了产品的开发成本而且延长了产品的上市周期。

本文论述的基于P89C51RD2的人机交互界面是一种界面可定制、结构紧凑、价格低廉、简单易用、性能优良的通用型人机交互界面，能很好地解决上述问题。

1 系统工作原理1.1 工作原理按照实际应用中控制系统的需要及控制系统与人机交互界面的约定，通过PC机上的可视化人机界面定制软件，定制好整个界面信息，再把定制好的界面信息下载到人机交互界面系统中，就可以轻松地实现人机界面的定制。

在应用中，人机交互界面通过串行接口与控制系统进行交互，发送按键等信息给控制系统，并接收所需的可变信息，以完成人机交互。

现以空压机控制器的部分人机界面为例来说明相关概念，界面系统示意图如图1所示。

相关概念说明如下：①屏幕，即LCD显示区，由一个或多个屏幕项组成；②屏幕项，即屏幕里面的按其显示内容的性质差异来划分的一个个整体单元，如文本屏幕项等；③屏幕项的分类，按其显示内容的性质差异分为文本、整型、浮点型、枚举型、图形等。

整个人机界面系统由一个个存在链接关系的屏幕构成，而每个屏幕又由一个或多个屏幕项组成。

各屏幕项有其自身的属性，也存在着某些相互的链接关系(例如，由某个屏幕项链接到另外一个屏)。

这样，通过对各屏幕项的合理组织而构成一个链表网络，再通过对此链表网络的操作来实现人机界面的操作，即屏幕的显示操作。

1.2 系统的工作过程系统的软件部分由用户引导程序和应用程序组成。

系统运行后，由用户引导程序决定是执行界面信息的更新还是正常运行。

若执行界面信息的更新，则系统通过串行接口从上位机接收界面定制信息，并通过在应用编程(IAP)功能保存所接收的信息，然后通过本地读取新的界面定制信息建立链表网络；若正常运行，则直接从本地读取旧的界面定制信息建立链表网络。

第5章单片机人机交互系统的C51语言编程

利用LED点阵显示器，可以方便地显示各种图形，如正方形、三角形、菱形等，图5.12所示为一个4×4正方形。通过编程，还可以实现图形的动态显示。
图5.12 用8×8 LED点阵显示器显示自定义图形
【例5.4】在例5.3的基础上，编程实现下列功能：以显示器的左上角为原点，依次循环显示表5-4所定义的各种图形。
液晶显示器(LCD)由于功耗低、抗干扰能力强等优点，日渐成为各种便携式产品、仪器仪表以及工控产品的理想显示器。LCD种类繁多，按显示形式及排列形状可分为字段型、点阵字符型、点阵图形型。单片机应用系统中主要使用后两种。
本节重点介绍1602点阵字符型LCD（Proteus ISIS中的LM016L），16代表每行可显示16个字符； 02表示共有 2行，即这种LCD显示器可同时显示32个字符，如图5.16所示。
第5章单片机人机交互系统的C51语言编程
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 单片机的输入/输出端口 LED数码管显示器 LED数码管点阵显示器液晶显示器非编码键盘本章小结实训五模拟数字密码锁
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教学提示
在单片机应用系统中，经常会涉及显示器、键盘等人机交互设备。如何将它们与单片机的输入/输出端口相连并编程实现特定的功能是单片机应用开发人员必须掌握的基本技术。常用的显示器有LED数码管显示器、LED点阵显示器、LCD显示器；常用的键盘有非编码键盘、编码键盘。本章将重点介绍上述元器件与单片机的连接方式以及C51 语言的编程方法。
采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件电路也较静态显示方式简单，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时间。【例5.2】电路如图5.7所示，单片机采用AT89C51，振荡器频率fosc为12MHz，数码管LED1、LED2采用7SEGCOM-CAT-GRN(共阴极，绿色)，两位数码管分别连接在 AT89C51的P0口、P1口，按键K1接在引脚P2.3上，RP1为排阻。试编程实现下列功能。 (1) 开机显示00。 (2) 按一次K1键，数字加1。 (3) 当计数到99时，再按一次K1键，又从00开始计数。

EDA期末小论文—51单片机与FPGA通信

51单片机与FPGA接口逻辑设计专业：学生姓名：学生学号：院系：年级、班：指导教师：2014年6月10日目录第1章设计要求及方案 (1)1.1 设计要求 (1)1.2 设计方案 (1)第2章程序设计 (3)第3章仿真与分析 (5)3.1 程序仿真 (5)3.2 仿真结果分析 (6)3.3 程序问题分析与解决 (7)3.4 图形化编程简介 (9)第4章总结 (10)第1章设计要求及方案1.1 设计要求本设计要求实现51单片机与FPGA之间的数据传输（FPGA作为单片机的片外扩展存储单元，地址为7F00H），即利用单片机的P0口将8位数据并行发给FPGA 内部寄存器锁存后，再由FPGA同步串行输出，即每来一个时钟上升沿就输出1位数据，当第8位数据发送完后，停止发送数据，FPGA产生一个正脉冲，提示数据输出完成，可继续接收数据。

1.2 设计方案单片机与FPGA的接口方式一般有两种，即总线方式与独立方式，这里采用的是总线方式。

51单片机具有很强的外部总线扩展能力，利用片外三总线结构很容易实现单片机与FPGA的总线接口。

而且单片机以总线方式与FPGA进行数据与控制信息通信也有许多优点：速度快；节省PLD芯片的I／O口线；相对于非总线方式，单片机编程简捷，控制可靠；在FPGA中通过逻辑切换，单片机易于与SRAM或ROM接口。

单片机与FPGA以总线方式通信的逻辑设计，重要的是要详细了解单片机的总线读写时序，根据时序图来设计逻辑结构，其通信的时序必须遵循单片机内固定的总线方式读／写时序。

FPGA的逻辑设计也相对比较复杂。

在程序设计上必须与接口的单片机程序相结合，严格安排单片机能访问的I／O空间。

单片机以总线方式与FPGA进行数据通信与控制时，其通信工作时序是纯硬件行为，速度要比前一种方式快得多，另外若在FPGA内部设置足够的译码输出，单片机就可以仅通过19根I／O线在FPGA与单片机之间进行通信和控制信息交换，这样可以节省FPGA芯片的I／0线。

基于FPGA人机交互系统设计

３统软硬件调试
终端运行过程终端Ｌ电后即可进行特征点的提取处下转第９页９
～Байду номын сангаас
９２
的也可以是动态的。当Ｓ２１的链路接口在网Ｇ００关模式中收到地址路由帧，它会将该帧丢弃，并且发出地址路由错误事件的信号。在根节点和叶子节点的设计中，需使每个组件可以根据用户的需要配成根模式或叶子模式工作，但整个系统中必须有一个模块以根模式工作。设定为根的Ｓ２１负责系统Ｇ００中ＳａＦｂｉ换网络的初始化，初始化过程ｔｒａｒ交ｃ包括交换网络的枚举和交换网络的发现。网络枚举即完成网络中所有设备网络标号（Ｉ的ＦＤ）分配，ＦＤＩ实际上是各设备到根结点的一条路径。网络发现就是通过软件检测网络中的设备及设备间连接关系的过程，最终建立交换网络设备间的关系图，并找出本地结点到其它设备的最短路径。设备本身需要设置这些配置寄存器值。这些配置寄存器值由设备向串行ＳＯＲＭ预读得到，串行ＳＯＭ预读在设备上电初始化的时Ｒ候完成。该ＳＯＲＭ存储Ｓ２１的上电配置信Ｇ００息。这里按照ｓＡＧＮ公司的推荐，选用了ＴＲＥＡＭＴＥ公司的ＡＭＴＥ５４。其中，Ｓ２１的２６０Ｇ００网关功能地址设置寄存器是关键设置参数，因为绝大部分的应用中都需要通过网关功能得到系统分配的存储器空间和１空间资源。０在硬件连接上，对Ｓ２１进行如下配Ｇ００

MCS-51单片机第七章人机交互通道配置及其接口技术

描完。
要注意的两个问题：
1.字型码通常通过查表指令MOVC来求得.
2.换位显示时通Be常ijin要g In加sti一tute段of程Pe序tro-使che所mi有cal的TecLhEnDol全ogy灭.
动态显示程序流程图
采用动态扫描方式依次循环点亮各位数码管，构成
多位动态数码管显示电路。
1
开始
指向段选口，送字型码
DJNZ R2，$
DJNZ R1，AGAIN ；2μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
NOP
；1μs
RET
；2μs
END
；2μs×48 ×10
Beijing Institute of Petro-chemical Technology
7.2.2 LED数码管及其应用
共阳极
共阴极
7.2.2 LED数码管及其应用
显示0～9程序
DELAY: MOV R7, #10

ORG 0000H
MAIN : MOV R0, #0
MOV R4, #10
;存要显示的数 ;存循环次数
DEL0: MOV R6, #200 DEL1: MOV R5, #250 DEL2: DJNZ R5, DEL2
…
WTAB： DB 3FH，06H，5BH
…
P1.0～1.7 MCS-51
aa
bf
b
g
he
c
dh
；指向字形码表首地址；取显示缓冲区中数据；查表显示译码；输出显示
；字形码表
COM
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