计算机控制-键盘与显示

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四讲 键盘及其接口技术,本章要点,1按键的抖动干扰及其解决方法。,2独立式键盘的结构原理及其接口电路。,3矩阵式键盘的结构原理及其行扫描法。,4编码器及其编码键盘接口电路。,引言,在计算机控制系统中，除了与生产过程进行信息传递的过程输入输出设备以外，还有与操作人员进行信息交换的常规输入设备和输出设备。,键盘,是一种最常用的输入设备,它是一组按键的集合，从功能上可分为数字键和功能键两种，作用是输入数据与命令，查询和控制系统的工作状态，实现简单的人机对话。,键盘接口电路,可分为编码键盘和非编码键盘两种类型。编码键盘采用硬件编码电路来实现键的编码，每按下一个键，键盘便能自动产生按键代码。编码键盘主要有BCD码键盘、ASCII码键盘等类型。非编码键盘仅提供按键的通或断状态, 按键代码的产生与识别由软件完成。,引言,编码键盘的特点,是使用方便，键盘码产生速度快，占用CPU时间少，但对按键的检测与消除抖动干扰是靠硬件电路来完成的，因而硬件电路复杂、成本高。而,非编码键盘,硬件电路简单，成本低，但占用CPU的时间较长。,4.1 键盘输入电路,主要知识点:,5.1.1,键盘的抖动干扰,5.1.2,抖动干扰的消除,4.1.1 键盘的抖动干扰,由于机械触点的弹性振动，,按键,在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为,按键的抖动干扰,，其产生的波形如图5-1所示，当按键按下时会产生前沿抖动，当按键弹起时会产生后沿抖动。这是所有机械触点式按键在状态输出时的共性问题，抖动的时间长短取决于按键的机械特性与操作状态，一般为10,100ms，此为键处理设计时要考虑的一个重要参数。,链接动画,4.1.2 抖动干扰的消除,按键的抖动会造成按一次键产生的开关状态被CPU误读几次。为了使CPU能正确地读取按键状态，必须在按键闭合或断开时，消除产生的前沿或后沿抖动，去抖动的方法有,硬件方法,和,软件方法,两种。,图5-2 滤波延时消抖电路,链接动画,2软件方法,软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程序，在第一次检测到有键按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，如果该键仍保持闭合状态电平，则确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动的影响。同理，在检测到按键释放后，也同样要延迟一段时间，以消除后沿抖动，然后转入对该按键的处理。,4.2 非编码独立式键盘,主要知识点:,5. 2.1,查询法接口电路,5. 2.2,中断法接口电路,4. 2.1 查询法接口电路,现以3个按键为例，图5-3即为,独立式键盘查询法接口电路,。按键S,0,、S,1,、S,2,分别通过上拉电阻与CPU的数据线D,0,、D,1,、D,2,相连，当按键S,i,闭合时，数据线直接接地，因而CPU读入D,i,=0；当按键S,i,断开时，数据线通过上拉电阻接到正电源，因而CPU读入D,i,=1。,该接口电路实现的功能为：查询检测是否有键按下，如有键闭合，则消除抖动，再判断键号，然后转入相应的键处理。其程序流程如图5-4所示。,采用,查询法,时，必须保证CPU每隔一定时间主动地去扫描按键一次，该扫描时间间隔应小于两次按键的时间间隔，否则会有按键不响应的情形。显然这种方式占用CPU时间比较多。,图5-3 独立式键盘结构原理,图5-4独立式键盘查询法程序流程图,链接动画,4.2.2中断法接口电路,仍以3个按键为例，图5-5是一个炉温控制系统的功能键分配图，S,0,、S,1,、S,2,分别代表自动/手动切换、炉温参数显示和炉温参数打印功能。这是在上述查询法接口电路的基础上，再把按键S,0,、S,1,、S,2,的数据输出线经过与非门和反相器后与8255A的选通输入信号PC4相连，8255A的PC3发出中断请求信号经中断控制器8259A与CPU的中断请求引脚相连，这是一种典型的,中断法键盘接口电路,。,工作过程如下：当CPU对8255A初始化（8255A的A口工作于方式1 输入）后，CPU即执行主程序。当按下S,0,键即表示要进入自动控制状态，此时与之相连的I/O口线呈现为低电平的同时，与非门输出为高电平，经反相器变为低电平，使8255A端口A的选通输入信号PC4 有效，则PA,0,PA,2,引脚接收并存入3个按键的“0”或“1”状态，当恢复成高电平后，经T,SIT,时间，8255A的PC3发出INTRa中断请求信号，经中断控制器8259A向CPU申请中断，CPU响应中断后，即转到中断服务程序中。中断服务程序依次查询按键的通断状态，当查询到是自动/手动（即S,0,=0）时，则转到自动/手动控制子程序的入口地址，从而使系统进入自动控制状态。如果没有键按下，则相应的I/O口线均为高电平，也不会产生中断信号，CPU继续运行主程序。,图5-5独立式键盘中断法接口电路,键盘中断服务子程序，与查询方式相似，在保护现场后，首先调用100mS延时子程序去除抖动，然后依次查键号，并转入键功能处理程序，最后恢复现场、中断返回。显然，查询顺序代表了按键的排队优先级。,采用中断法时，CPU对按键而言是被动方式，在无键按下时不占用CPU时间，因而CPU有更多的时间执行其他程序。,上述分析说明：独立式键盘接口电路简单灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，在按键数量较多时，需要占用较多的I/O口线。比如64个按键，需要有64根线，不仅连线复杂，查询按键的时间也较长。故这种键盘电路只适合于按键数量比较少的小型控制系统或智能控制仪表中。,4.3 非编码矩阵式键盘,主要知识点:,5.3.1,矩阵式键盘的结构组成,5.3.2,矩阵式键盘的程序设计,4.3.1 矩阵式键盘的结构组成,矩阵式键盘又叫,行列式键盘,，是用,I/O,口线组成的行、列矩阵结构，在每根行线与列线的交叉处，二线不直接相通而是通过一个按键跨接接通。采用这种矩阵结构只需,M,根行输出线和,N,根列输入线，就可连接,MN,个按键。通过键盘扫描程序的行输出与列输入就可确认按键的状态，再通过键盘处理程序便可识别键值。,键盘与,CPU,的接口可采用并行端口,8255A,、,锁存器或缓冲器一类。图,5-6,给出了一种,88,非编码矩阵式键盘的接口电路。行输出电路由行扫描锁存器,74LS273,、,反相器与行线,X,0,X,7,连接组成，列输入电路由三态缓冲器,74LS244,与列线,Y,0,Y,7,以及上拉电阻组成。,X,、,Y,线的每一个交叉处跨接一个键，其键值分别是十进制数的,01,，,02,，,，,64,。该键盘的接口地址为,PORT,1,。,图5-6 矩阵式键盘接口电路,当键盘中无任何键按下时，所有的行线和列线被断开且相互独立，输入线,Y,0,Y,7,列都为高电平；当有任意一键按下时，则该键所在的行线与列线接通，因此，该列线的电平取决于该键所在的行线。基于此，产生了,“行扫描法”,与,“线反转法”,两种识别方法。,行扫描法,又称逐行零扫描查询法，即逐行输出行扫描信号“,0”,，使各行依次为低电平，然后分别读入列数据，检查此（低电平）行中是否有键按下。如果读得某列线为低电平，则表示此（低电平）行线与此列线的交叉处有键按下，再对该键进行译码计算出键值，然后转入该键的功能子程序入口地址；如果没有任何一根列线为低电平，则说明此,(,低电平,),行没有键按下。接着进行下一行的“,0”,行扫描与列读入，直到,8,行全部查完为止，若无键按下则返回,。,有时为了快速判断键盘中是否有键按下，也可先将全部行线同时置为低电平，然后检测列线的电平状态，若所有列线均为高电平，则说明键盘中无键按下，立即返回；若要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被控下，然后再如上那样进行逐行扫描。,图 5-7 矩阵式键盘扫描及键处理程序流程图,对于键盘处理程序来说，求得键值并不是目的。如果该按键是,数字键,，就应把该键值直接送到显示缓冲区进行键值的数字显示；如果该按键是,功能键,，则应找到该键子程序的入口地址，转而去执行该键的功能命令。,4.4 编码键盘,主要知识点:,二进制编码器,5.4.2 编码键盘接口电路,图5-8 二进制编码键盘接口电路,本章小结,键盘,是计算机与操作人员进行信息交换的一种常用输入设备。,键盘接口电路,可分为,非编码键盘,和,编码键盘,两种类型。非编码键盘仅提供按键的通或断状态, 按键代码的产生与识别是由软件完成的，当按键数量少时，一般采用独立式键盘结构；当按键数量较多时，常采用矩阵式键盘结构。而编码键盘是采用硬件编码电路来实现键的编码，每按下一个键，键盘电路便能自动产生按键代码，编码键盘主要有BCD码键盘、ASCII码键盘等类型。,本章小结,非编码键盘,的硬件电路简单，成本低，但占用CPU的时间较长。,编码键盘,与之相反，硬件电路复杂、成本高，但使用方便，键盘码产生速度快，占用CPU时间少。对按键抖动干扰的消除，非编码键盘一般是靠软件而编码键盘一般是靠硬件电路来实现。,在一般的小型单片机测控系统中主要使用非编码键盘。,思考题,1简述键盘的两种类型及其特点。,2简述何为键盘的抖动干扰及其消除的两种方法。,3分析说明矩阵式键盘电路的逐行零扫描法的工作过程。,第5讲 显示器及其接口技术,学习目标,1.掌握LED数码管显示器的工作原理、显示方式及其接口电路。,2.理解LCD液晶显示器的结构原理、驱动方式及其接口电路。,3.了解图形显示画面的几种形式与功能作用。,引言,在计算机控制中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果，以便于现场工作人员的正确操作。常用的显示器件有,显示记录仪、发光二极管显示器LED、液晶显示器LCD、大屏幕显示器和图形显示器终端CRT,。,显示记录仪-,是以模拟方式连续显示和记录过程参数的动态变化，但其价格都很贵，在目前的计算机控制系统中已很少采用。,LED数码管-,由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高等优点，目前已被微型计算机控制系统及智能化仪表广泛采用。,LCD-,则以其功耗极低的特点，占据了从电子表到计算器，从袖珍仪表到便携式微型计算机等应用场合。,CRT终端-,CRT终端以其图文并茂的直观生动画面，可以显示生产过程中的各种画面及报表，如生产流程图、显示报警图、趋势曲线图、状态和回路查询图等,在,很多微型计算机控制系统中，特别在DDC，SCC以及DCS控制系统中，大都采用CRT操作台进行监视和控制。,5.1 LED数码管显示器,引言,5.1.1 LED 显示器的,工作,原理,5.1.2 LED显示器的显示方式,5.1.3 LED显示器接口电路,6.1.1 LED 显示器工作原理,LED（发光二极管Light Emitting Diode的英文缩写）是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来。LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为2伏左右，工作电流一般在10 -20 mA之间较为合适。,LED显示器有多种结构形式，单段的圆形或方形LED常用来显示设备的运行状态，8段LED可以显示各种数字和字符，所以也称为LED数码管，其外形如图7-2所示。8段LED在控制系统中应用最为广泛，其接口电路也具有普遍借鉴性。因此，我们介绍8段LED数码管显示器。,8段LED显示器的结构与工作原理如图7-3所示。,链接动画,8段LED通过不同段点亮时的组合，可以显示09、AF等十六进制数。显然，将单片机的数据输出口与LED各段引脚相连，控制输出的数据就可以使LED显示不同的字符。通常把控制LED数码管发光显示字符的8位字节数据称为段选码或者字符译码，如图7-4所示。,链接动画,5.1.2 LED显示器显示方式,在计算机控制系统中，常利用,n,个LED显示器构成,n,位显示。通常把点亮LED某一段的控制称为段选，而把点亮LED某一位的控制称为位选或片选。根据LED显示器的段选线、位选线与控制端口的连接方式不同，LED显示器有,静态显示,与,动态显示,两种方式，下面以4个共阴极LED的组合为例进行说明。,1,、静态显示,2,、动态显示,1静态显示方式,4个LED组合的静态显示电路如图6-3所示,图6-3 LED静态显示方式,链接动画,2动态显示方式,LED动态显示电路如图6-4所示,图6-4 LED动态显示方式,链接动画,5.1.3 LED显示器接口电路,控制系统中的LED显示电路，除了要完成把字符转换成对应的段选码的译码功能以外，还要具有数据锁存与驱动的功能。其中，译码功能可以通过硬件译码器完成，也可通过软件编程实现；而数据锁存与驱动只有依赖硬件电路来实现。结合上面讨论的两种显示方式：,1,静态显示接口电路,2,动态显示接口电路,1静态显示电路,静态显示方式的关键是多个LED需与多个I/O并行口相连，一般的并行I/O口如8255A或锁存器只具备锁存功能，还要有硬件驱动电路，再配以软件译码程序。目前广泛使用一种集锁存、译码、驱动功能为一体的集成电路芯片，以此构成静态显示硬件译码接口电路。如美国RCA公司的CD4511B是4位BCD码7段十进制锁存译码驱动器，美国MOTOROLA公司的 MC14495是4位BCD码7 段十六进制锁存译码驱动器。下面以CD4511B为例，说明其接口电路。如图6-5所示。,2动态显示电路,动态显示接口电路的关键是由两个I/O 并行端口分别进行段选码与位选码的锁存，除了需要配置驱动电路以外，译码扫描功能则完全由软件编程来完成。图6-6给出4个LED组成的动态显示软件译码接口电路，4个共阴极LED显示器的段选线对应并接，由一片8D触发器74LS374（U1）进行段选控制，其间串有8个三极管以正向驱动LED的阳极，此可称为段选通道。4个LED的端由另一片 74LS374（U2）进行位选控制，其间接有达林顿阵列驱动器MC1413（内含7对复合三极管）以对LED的阴极进行反向驱动，此构成了位选通道。,链接动画,LED动态扫描流程图如图6-7所示。,5.2 LCD液晶显示器,引言,5.2.1 LCD显示器结构原理,5.2.2 LCD显示器驱动方式,5.2.3 段位式LCD接口电路,5.2.4 点阵式LCD接口电路,引言,液晶显示器LCD(Liquid Crystal Display )是一种利用液晶的扭曲/向列效应制成的新型显示器，它具有功耗极低、体积小、抗干扰能力强、价格廉等特点，目前已广泛应用在各种显示领域，尤其在袖珍仪表和低功耗应用系统中。LCD可分为段位式、字符式和点阵式三种。如右图所示。,图数字万用表,5.2.1 LCD显示器结构原理,LCD(液晶显示器Liquid Crystal Display的英文缩写)是借助外界光线照射液晶材料而实现显示的被动显示器件。液晶是一种介于液体与固体之间的热力学的中间稳定相，在一定的温度范围内既有液体的流动性和连续性，又有晶体的各向异性。,5.2.2 LCD显示器驱动方式,LCD,的驱动方式一般有直接驱动（静态驱动）和多极驱动（时分割驱动）两种方式。采用直接驱动的,LCD,电路中，显示器件只有一个背极（即下玻璃电极基板），但每个字符段都有独立的引脚；而多极驱动的,LCD,电路中，显示器具有多个背极，各字符段按点阵结构排列，这是显示字段较多时常采用的驱动方式。,图6-10为段位式7段LCD的电极配置及译码驱动电路，7个字段的几何排列顺序与LED的“日”字型相同。A、B、C、D为二进制BCD码的输入端，译码器的7段输出a、b、c、d、e、f、g引脚分别接7个字段驱动电路的控制端Y，公共端接一定周期的方波信号。,5.2.3 段位式LCD接口电路,1、硬件电路,同8段LED数码管一样，段位式LCD与CPU的显示接口电路也有多种。我们仍讨论上文的直接驱动方式，现以6位LCD静态显示电路为例。如图6-11所示，使用单片机的一个8位并行I/O口作为译码驱动以及6片BCD7段译码驱动器4056、2片4位液晶显示驱动器4054、1片4-16译码器4514和1片单稳多谐振荡器4047，就组成了一个完整的LCD显示接口电路。,5.2.4 点阵式LCD接口电路,引言,1、液晶模块接线原理,2、液晶模块指令说明,3软件初始化,4、应用举例,引言,点阵式LCD不但可以显示字符，而且可以显示各种图形及汉字。把点阵式LCD与配套或选定的驱动器、控制器集成在一起，就组成点阵式图形液晶显示模块，控制器的种类很多，比如日本东芝的T6963, 日立的HD61880,精工的SED1330/SED1335等。现以12864点阵式LCD液晶显示模块为例加以说明。,液晶显示模块12864主要由行/列驱动器及12864全点阵液晶显示器组成。内部含有国标一级、二级简体中文字库和128个168点的ASCII字符集。可以同时显示84个（1616点阵）汉字和图形显示。它与CPU的接口连线可采用并行或串行两种方式。,1、液晶模块接线原理,图6-12,液晶模块与单片机并行连接原理图,图,6-12,为液晶模块与单片机的并行连接原理图，表,6-4,为其引脚功能描述。,引脚,引脚名称,电平,功能描述,1,VSS,0V,电源地,2,VCC,+5V,电源正,3,VEE,05V,液晶显示器驱动电压，用来调整液晶显示的对比度,4,RS,H/L,RS=,“,H,”,表示,D7-D0,为显示数据，,RS=,“,L,”,表示,D7-D0,为控制指令,5,R/W,H/L,R/W=,“,H,”,E=,“,H,”,数据被读到,D7-D0,，,R/W=,“,L,”,E=,“,H,L,”,D7-D0,数据被写到,IR,或,DR,6,E,H/L,使能信号,714,D0D7,H/L,数据线,15,BL_EN,H/L,背光源使能,16,BL_VDD,4.2V,背光源电压,2,液晶模块指令说明,3软件初始化,5应用举例,液晶字符显示的RAM地址与32个字符显示区域有着一一对应的关系，其对应关系如表6-6所示，应注意其排列类似于隔行扫描。,使用时还应注意以下3点：,（1）要在某一个位置显示中文字符时，应先设定显示字符位置，即先设定显示地址，再写入中文字符编码。,（2）显示ASCII字符过程与显示中文字符过程相同。不过在显示连续字符时，只须设定一次显示地址，由模块自动对地址加1指向下一个字符位置，否则，显示的字符中将会有一个空ASCII字符位置。,（3）当字符编码为2字节时，应先写入高位字节，再写入低位字节。,80H,81H,82H,83H,84H,85H,86H,87H,90H,91H,92H,93H,94H,95H,96H,97H,88H,89H,8AH,8BH,8CH,8DH,8EH,8FH,98H,99H,9AH,9BH,9CH,9DH,9EH,9FH,例如在第,3,行第,1,、,2,列显示“液晶”两个中文字符时，写入,RAM,的地址应为,88H,89H,。具体过程如下：,首先，应根据,ST7920-BIG5,中文字形码,(,不同的液晶模块采用的字库编码可能不同，如有的使用,ST7920-GB,简体中文字型,),，查找“液”字的编码为“,B247,”,“晶”字的编码为“,B4B9,”,.,在进行了软件初始化后，其软件编程步骤如下：,步骤,1:,令,RS,，,R/W,为低电平；,(,表示后面送入的内容是指令,),步骤,2:,送,88H,到,D7-D0,；,(,设定显示的位置，第三行第一列,),步骤,3:,令,RS,为高电平，,R/W,为低电平；（表示后面送入的内容是数据）,步骤,4:,送,B2H,到,D7-D0;,（先送高位字节）,步骤,5:,送,47H,到,D7-D0;,（后送低位字节，显示“液”字）,步骤,6:,令,RS,，,R/W,为低电平；,(,表示后面送入的内容是指令,),步骤,7:,送,89H,到,D7-D0,；,(,设定显示的位置，第三行第二列,),步骤,8:,令,RS,为高电平，,R/W,为低电平；（表示后面送入的内容是数据）,步骤,9:,送,B4H,到,D7-D0;,（先送高位字节）,步骤,10:,送,B9H,到,D7-D0;,（后送低位字节，显示“晶”字）,5.3 图形显示器,引言,6.3.1 图形显示器概述,6.3.2 图形显示画面,引言,除了小型控制装置采用数字显示的LED和LCD外，大中规模的计算机控制系统中，图形显示器已是必不可少的一种人机界面方式，它能一目了然地展示出图形、数据和事件等各种信息，以便操作者直观形象地监视和操作工业生产过程。,这种方式的硬件接口技术十分成熟，其显示器及其控制电路已成为计算机控制的一种基本配置，而软件设计一般是借助于工控组态软件或高级语言如VB、VC等来完成的。,5.3.1,图形显示器概述,常用的图形显示器有两种：CRT显示器和TFT平面显示器。,1、CRT显示器,阴极射线管CRT（Cathod Ray Tube）显示器由一个图形监示器和相应的控制电路组成。在工业计算机中，插入一块VGA/TVGA图形控制板即可实现功能很强的图象显示功能。目前，CRT显示方式因其硬件技术成熟、软件支持丰富、价格比较低廉而成为计算机控制系统中应用最多的一种图形显示技术，可以满足大部分工业控制现场的一般性需要。,5.3.2,图形显示画面,引言,1总貌画面,2分组画面,3点画面,4流程图画面,5趋势曲线画面,6报警显示画面,7操作指导画面,引言,采用图形显示器和键盘作人机接口终端, 可以直观形象地监视和操作工业生产过程。所设计出的显示画面，既要反映出整个生产的工艺流程，又要便于单元操作控制；既要有实时动态数据，又要有历史记忆功能。从而使得一台图形显示终端完全替代传统的仪表盘及其盘面上的调节器、指示仪、记录仪、报警仪、模拟屏以及开关按钮、指示灯等。,早期的系统设计者是用汇编语言来编写画面程序的，后来多采用功能强大的高级语言，现在的控制厂商陆续推出了人机对话式的系统组态软件，诸如美国的,Intouch,、,Fix,和德国的,Wincc,，国内的组态王、力控、,MCGS,和,Controx,等。利用这些专用组态软件可以方便地组态成各种需要的显示画面。,常用的显示画面有总貌画面、分组画面、点画面、流程图画面、趋势曲线画面、报警显示画面、操作指导画面等等。,当被控量或控制回路较多时，操作员要逐个地监视判断各过程参数是否正常，并据此对控制回路进行操作是很困难的。为此，在总貌显示画面上用颜色、闪光或音响来最大限度地显示出多个控制回路的运行状态。,图6-14 给出一个中央空调控制系统的总貌画面，用棒状图表示控制回路的偏差，用小方块指示控制回路的报警状态，每个棒图或方块的颜色表示1个工位点（参数），一般8个工位点为一组，每幅画面可显示约40个组、320个点。如此，就有可能把整个大型控制系统的几百个参数集中显示在一、二个画面上。,1,总貌画面,总貌显示画面中的每一组即,8,个工位点，对应一幅分组画面，如图,6-15,所示。以棒图或方块方式同时显示,8,个,PID,控制回路或开关状态；用数字、光柱表示被控量,PV,、,给定值,SP,、,偏差量,DV,和控制量,OUT,；,用文字表示回路的的工位号或名称以及运行状态，如自动,AUT,、,手动,MAN,、,串级,CAS,等。,在分组画面上，操作员可对控制回路进行必要的操作，如改变,SP,、,OUT,、,AUT,、,MAN,等。此时，操作员可把每个显示回路当作一台虚拟的仪表调节器来操作，所以分组画面也称为控制画面。,2分组画面,分组显示画面中的每一个工位点，对应一幅点显示画面，如图,6-16,所示。以棒图、曲线、文字三种方式显示该,PID,控制回路的各种参数，如被控量,PV,、,给定值,SP,、,偏差量,DV,和控制量,OUT,、,比例带,P,、,积分时间,I,、,微分时间,D,等；并用,PV,、,SP,和,OUT,三条趋势曲线表示回路的运行状态。,在点画面上，操作员可对该,PID,控制回路的各种参数进行调整，,所以点画面也称单回路显示画面或调整画面,3点画面,原来的仪表控制系统的仪表盘上方都有一块用实物模型和发光体来模拟生产流程的大型模拟屏，以给操作人员直观形象的视觉。与此类似，计算机控制系统则用流程图画面来进行模拟显示。,流程图画面是用各种图素、文字和数据等组合而成，在一个画面上显示出所有装置回路的图示状况和工艺流程；除静止画面外，还有色彩、闪光、图形和文字连续变化的动态画面标记出各个参数的实时状态，给人以总揽全局且身临其境的感觉。,4流程图画面,图6-17为一个中央空调水冷控制系统的工艺流程模拟图。画面上十分形象地展示出水塔、水泵、冷凝器、蒸发器、压缩机、风机盘管、阀门及管路系统，而且当某个动力设备如冷却水塔与冷却水泵启动时，画面上的水塔电机与冷却水泵即刻旋转起来，而且冷却水喷淋而下、管路水流动循环起来。如此，达到一个十分逼真形象的控制效果。,一般的仪表控制系统是采用记录仪来记录过程参数曲线的，并用记录纸保存历史数据曲线。而计算机控制系统则用趋势显示画面来描述过程参数曲线，并将数据存入磁盘保存。趋势显示包括实时趋势记录和历史趋势记录两种，将实时趋势曲线存入磁盘后，当需要时再调出来就成为历史趋势记录，如图,6-18,所示。,图中给出了直角坐标下的,2,条参数曲线：横坐标表示时间，单位是年月日时分秒；纵坐标表示参数值，单位是百分数；工艺过程的温度参数用红颜色代表，液位参数用绿颜色代表。一般，数据采样周期和趋势记录时间可由设计者根据需要适当调定。,5趋势曲线画面,报警画面上显示发生报警的时间、事件、类型、优先级、变量名等, 如图6-19所示。该幅画面上一般可显示若干个报警点，最新发生的报警点显示在首行，以下按时间顺序显示。根据报警的等级可以分别用闪光、蜂鸣器和电铃来提醒操作人员。,6报警显示画面,为了安全方便地操作，设计者按操作顺序预先将各项操作指令存入计算机，实际操作时，再以操作指导画面形式显示出来，用以指导操作。如果出现误操作，计算机会拒绝接收并显示出错标志，从而保证了安全操作。,7操作指导画面,显示装置是计算机与操作人员进行信息交换的一种常用输出设备，主要用来描述生产过程的工艺状况与运行结果，以便于现场工作人员的监视与操作。目前应用在工业过程中的常用显示器有,LED,、,LCD,和图形显示终端。,本章重点讨论了,LED,共阴极、共阳极两种结构的工作原理、静态显示与动态显示两种方式及其与,CPU,的几种实用接口电路；对,LCD,的结构原理、驱动方式及其与单片机的接口电路也作了原理性论述；最后介绍了一般控制系统所需要下的几种图形显示画面。,本章小结,1. 简述7段LED显示器的结构与工作原理。,2. 说明7段LED显示器段选码的概念及其0F的段选码表。,3以4位LED为例，说明LED的静态显示原理及其显示效果、特点及适用场合。,4以4位LED为例，说明LED的动态显示原理及其显示效果、特点及适用场合。,5简述LED静态显示硬件译码电路的工作过程。,6简述LED动态显示软件译码电路的工作过程。,7LCD液晶显示器有哪几种类型？简述其作用。,8分析说明7段LCD液晶显示器的译码驱动电路。,9在计算机控制系统中，常用的监控显示画面有哪些？,思考题,