當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式硬件

  隨著科學(xué)技術(shù)日益的發(fā)展,廣播電視設(shè)備的國產(chǎn)化程度也越來越高。在一個(gè)性能優(yōu)良的廣播電視系統(tǒng)中,友好的中文人機(jī)交互界面也尤為重要。

  本文設(shè)計(jì)了一種廣播電視系統(tǒng)人機(jī)交互界面系統(tǒng),以滿足“數(shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”顯控要求為前提,采用MSP430F149單片機(jī)作為系統(tǒng)的MCU ;液晶屏為滿足漢字4行11列、字母4行22列顯示要求的LCM168651顯示模塊;并滿足用戶通過鍵盤輸入的方式進(jìn)行工作參數(shù)設(shè)置和工作狀態(tài)查詢的人機(jī)交互要求。

  1.系統(tǒng)組成

  本系統(tǒng)主要由三個(gè)模塊組成,即以MSP430F149單片機(jī)為核心的MCU;以LCM168651為主要部件的菜單顯示模塊;以及以ZLG7289B為主的鍵盤掃描管理模塊。

  1.1 單片機(jī)控制模塊

  本系統(tǒng)中單片機(jī)控制模塊主要完成顯示、控制信息的采集、處理以及與“數(shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”其他分系統(tǒng)之間的通信。選型要求主要考慮以下幾個(gè)方面:

  ·低功耗;

·具有豐富的I/O端口及定時(shí)、中斷功能;

  ·3v左右的工作電壓; 

·至少一個(gè)串行通信接口;

  ·大于8KB的存儲(chǔ)空間;

·基本時(shí)鐘模塊在4MHz以上;

·具有加密保護(hù)功能。

  根據(jù)以上的要求,我們選用TI公司推出的超低功耗Flash型16位RISC指令集單片機(jī)MSP430F149。根據(jù)其主要性能特點(diǎn),完全可以滿足設(shè)計(jì)要求。

  1.2 菜單顯示模塊

  菜單顯示模塊主要完成系統(tǒng)信息的時(shí)時(shí)顯示功能,并能在鍵盤控制下滾動(dòng)顯示不同的信息?!皵?shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”在顯示模塊主要有以下要求:

  ·同時(shí)顯示信息滿足至少漢字3行10列;·可卷動(dòng)顯示系統(tǒng)信息;

  ·并串行接口,電路簡單;·5v以內(nèi)工作電壓;·顯示清晰無光斑,抗干擾能力強(qiáng)

  我們設(shè)計(jì)選用北京青云公司的圖形點(diǎn)陣液晶模塊LCM168651,該模塊屬于被動(dòng)顯示,受外界光線干擾小,不產(chǎn)生電磁干擾,顯示內(nèi)容清晰,分辨率高。

  1.3 鍵盤控制模塊

  鍵盤控制模塊是人機(jī)交互界面的重要組成模塊,滿足用戶通過鍵盤輸入的方式進(jìn)行工作參數(shù)的設(shè)置和工作狀態(tài)的查詢?!皵?shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”對該模塊的主要要求是:

  ·控制鍵盤的數(shù)量最少6個(gè);·易于與微控制系統(tǒng)連接;·可靠性高。

  我們設(shè)計(jì)選用廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司自行設(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)及鍵盤掃描管理芯片ZLG7289B,可直接驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管,還可以掃描管理多達(dá)64只按鍵。該芯片與微控制系統(tǒng)的工作電壓都可以控制在3v左右,避免了與微控制系統(tǒng)之間電平不匹配問題。

  2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

  2.1 系統(tǒng)原理框圖

  為了便于對系統(tǒng)工作原理的理解,這里首先給出系統(tǒng)的原理框圖,如圖1所示。

 圖1 系統(tǒng)原理框圖

  系統(tǒng)中MSP430F149單片機(jī)為微控制器,由其分配系統(tǒng)資源與液晶顯示模塊使用并行總線進(jìn)行通信、與鍵盤控制模塊使用SPI串行總線進(jìn)行通信。微控制器的程序?qū)懭爰罢{(diào)試采用在線編程模式進(jìn)行,系統(tǒng)使用5v電源供電,系統(tǒng)時(shí)鐘為4MHz。

  系統(tǒng)的工作原理可以概述為兩個(gè)方面:一方面微控制器通過擴(kuò)展接口時(shí)時(shí)接收來自“數(shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”系統(tǒng)的狀態(tài)信息,這些狀態(tài)信息微控制器在微控制器內(nèi)部以不同的變量形式予以體現(xiàn),微控制器再將這些變量通過并行總線提供給液晶顯示模塊修改相應(yīng)的顯示參數(shù),以完成系統(tǒng)信息的顯示及更新工作;另一方面,微控制器以查詢的方式檢測鍵盤控制模塊是否有控制請求,當(dāng)有控制請求時(shí),微控制器根據(jù)鍵值的不同對液晶顯示模塊發(fā)出不同的指令,以更換顯示內(nèi)容或修改系統(tǒng)參數(shù),更換顯示內(nèi)容即工作狀態(tài)的查詢,當(dāng)修改系統(tǒng)參數(shù)時(shí),微控制器還負(fù)責(zé)將修改過的系統(tǒng)參數(shù)傳遞給“數(shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”系統(tǒng)。

  2.2 液晶顯示原理

  LCM168651是一種圖形點(diǎn)陣液晶,該模塊將液晶芯片與控制芯片集成在一起,與外界的聯(lián)系是以一系列接口的形式出現(xiàn)的。下面著重介紹一下該模塊的具體使用方法。

  液晶屏幕被劃分為168*65個(gè)點(diǎn)陣,每個(gè)漢字需要占據(jù)16*16個(gè)點(diǎn)陣,字符或數(shù)字占據(jù)8*16個(gè)點(diǎn)陣,可見滿屏顯示時(shí)最多可以顯示漢字4行11列或字符、數(shù)字4行22列。

  漢字或字符、數(shù)字的字庫可以從國標(biāo)字庫中查閱,也可以利用專門的軟件分別生成所需要的漢字或字符,本設(shè)計(jì)使用的方法就是后者。所使用的軟件是ZIMO21.EXE,該軟件可以根據(jù)使用者的需要一次獲取一個(gè)或多個(gè)漢字或字符的字庫,基本操作如下:

漢字 圖像上下顛倒 C51取膜 前后16個(gè)字節(jié)交換

字母或者數(shù)字 圖像上下顛倒 C51取膜 前后8個(gè)字節(jié)交換。

  例如:顯示漢字——廣播電視(宋體12號(hào)字,ZIMO21.EXE的默認(rèn)設(shè)置),使用者可以直接在ZIMO21.EXE軟件中鍵入“廣播電視”,設(shè)置“圖像上下顛倒”,選擇“C51取膜”,則漢字“廣播電視”的字庫便生成了。如下所示:

  /*-- 文字: 廣 --*/

  /*-- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點(diǎn)陣為:寬x高=16x16 --*/

0x40,0x30,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,

 0x00,0x00,0xFC,0x04,0x04,0x04,0x04,0x05,0x06,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x00

  /*-- 文字: 播 --*/

  /*-- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點(diǎn)陣為:寬x高=16x16 --*/

  0x42,0x81,0x7F,0x00,0x01,0x01,0xFF,0x49,0x49,0x7F,0x49,0x49,0xFF,0x01,0x00,0x00,

  0x08,0x08,0xFF,0x88,0x48,0x12,0x96,0x5A,0x32,0xFE,0x31,0x59,0x95,0x91,0x90,0x00

  /*-- 文字: 電 --*/

  /*-- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點(diǎn)陣為:寬x高=16x16 --*/

  0x00,0x00,0x0F,0x04,0x04,0x04,0x04,0x3F,0x44,0x44,0x44,0x44,0x4F,0x40,0x70,0x00,

  0x00,0x00,0xF8,0x48,0x48,0x48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x48,0x48,0xF8,0x00,0x00,0x00,

  /*-- 文字: 視 --*/

  /*-- 宋體12; 此字體下對應(yīng)的點(diǎn)陣為:寬x高=16x16 --*/

  0x02,0x01,0x00,0xFF,0x00,0x87,0x42,0x21,0x18,0x06,0x01,0x3E,0x40,0x43,0x70,0x00,

  0x08,0x08,0x89,0x4E,0xAA,0x18,0x00,0xFE,0x02,0x02,0xFA,0x02,0x02,0xFE,0x00,0x00,

  將各個(gè)漢字的字庫“前后16個(gè)字節(jié)交換”之后按一定順序存儲(chǔ)到特定的數(shù)組chinese[]中,每個(gè)漢字字庫第一個(gè)字節(jié)在數(shù)組中的位置就是該漢字的序號(hào)。此時(shí)字庫就建立完畢。下面的工作就是將漢字顯示到液晶屏幕的指定位置上,步驟:1)初始化液晶模塊;2)設(shè)置漢字在屏幕的位置坐標(biāo)(X、Y);3)將漢字字庫信息通過并口逐個(gè)傳遞給液晶模塊進(jìn)行顯示。

  上述過程1)是以向液晶模塊寫入一系列命令字的形式完成的;2)、3)步驟一般則是以自命名函數(shù)的形式完成的,比如本方案中使用disp_Chinese[X,Y,Number]來完成,其中X,Y代表屏幕坐標(biāo),Number代表漢字在數(shù)組中的位置。設(shè)計(jì)過程中可以根據(jù)需要設(shè)置漢字的字體、大小等參數(shù),以達(dá)到美觀的藝術(shù)效果。

  2.3 鍵盤控制原理

  本設(shè)計(jì)中在鍵盤控制模塊主要使用了ZLG7289B ,該芯片可直接驅(qū)動(dòng)8 位共陰式數(shù)碼管(或64 只獨(dú)立LED),同時(shí)還可以掃描管理多達(dá)64 只按鍵。

  ZLG7289B外圍電路簡單,與微控制器系統(tǒng)之間只需要三根線CS、CLK、DIO,即所謂的SPI串行總線的模式即可進(jìn)行通信,擴(kuò)展使用非常方便,在掃描鍵盤時(shí),已經(jīng)采取了消抖動(dòng)措施,因此在程序中不必另外編寫消抖動(dòng),非常適合于本方案設(shè)計(jì)的需要。

其基本原理如下:某個(gè)按鍵按下時(shí),ZLG7289B 的INT 引腳會(huì)出現(xiàn)低電平,向微控制器發(fā)出中斷請求。微控制器既可以采用中斷方式處理,也可以采用查詢/INT 引腳電平狀態(tài)的方法處理。在/INT 引腳出現(xiàn)低電平時(shí)及時(shí)地讀取鍵值。讀取鍵值后,/INT引腳并不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)為高電平,一定要等到按鍵抬起為止。如果沒有及時(shí)讀取按鍵值,則按鍵抬起后INT 引腳也將恢復(fù)到高電平,而在INT 引腳處于高電平期間,試圖去讀取鍵值將可能得不到有意義的數(shù)據(jù)。按鍵K0~K5分別對應(yīng)鍵值0~5,微控制器即可根據(jù)鍵值的不同作出不同的處理。

  3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  前面已經(jīng)提到,系統(tǒng)的工作過程實(shí)際上是微控制器不斷地根據(jù)外界信息調(diào)整液晶顯示內(nèi)容并傳遞信息的過程。下面給出系統(tǒng)的軟件流程圖2,并結(jié)合軟件流程詳細(xì)說明系統(tǒng)的功能和工作過程。


  圖2 系統(tǒng)的軟件流程

  說明:

系統(tǒng)初始化工作中最重要的工作是完成液晶基本工作模式的設(shè)置,主要包括顯示偏壓設(shè)置、對比度設(shè)置、工作時(shí)鐘源選擇、背景光設(shè)置等等;

由于微控制器系統(tǒng)的工作時(shí)鐘有兩種,即高頻時(shí)鐘和低頻時(shí)鐘,不同的時(shí)鐘模式對應(yīng)不同的設(shè)置方式,因此在使用之前必須進(jìn)行時(shí)鐘的初始化;

顯示模塊主要顯示內(nèi)容有“開機(jī)畫面”、“主參數(shù)畫面”、“設(shè)置菜單”、6組“設(shè)置值”、6組“預(yù)設(shè)值”、“故障指示畫面”以一些子畫面;

系統(tǒng)開機(jī)后自動(dòng)顯示“開機(jī)畫面”,開機(jī)畫面的顯示內(nèi)容可以根據(jù)需要調(diào)整;

“開機(jī)畫面”顯示一定時(shí)間之后(時(shí)間可設(shè)置,本設(shè)計(jì)中為30S)自動(dòng)轉(zhuǎn)入“主參數(shù)畫面”進(jìn)行顯示;主參數(shù)畫面顯示“數(shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”系統(tǒng)最重要的參數(shù),如載頻值、頻偏值、入射功率、反射功率、設(shè)頻開關(guān)狀態(tài)、左右聲道瞬時(shí)進(jìn)度等;

在6組“設(shè)置值”和6組“預(yù)設(shè)值”菜單中,“上”、“下”鍵用于選擇,當(dāng)進(jìn)入某一個(gè)菜單后,“左”、“右”鍵用于選擇,“上”、“下”鍵用于參數(shù)值的改變;

在“主參數(shù)畫面”,如果有“確認(rèn)”則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入“設(shè)置菜單”,在此后的各級(jí)菜單中,如果長時(shí)間(時(shí)間可調(diào),本設(shè)計(jì)中為10秒)沒有操作,則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入上一級(jí)菜單,直至返回“主參數(shù)畫面”畫面;

“設(shè)置菜單”,在此后的各級(jí)菜單中,如果有“取消”鍵,系統(tǒng)也自動(dòng)轉(zhuǎn)入上一級(jí)菜單,直至返回“主參數(shù)畫面”畫面。

系統(tǒng)軟件流程中,除具有基本功能的控制外,還有一定的保護(hù)設(shè)置,比如看門狗設(shè)置等,在一定程度上避免了程序意外進(jìn)入死循環(huán)的情況。

   4 小結(jié)

  通過實(shí)驗(yàn),證明了本文設(shè)計(jì)的中文人機(jī)交互界面系統(tǒng)較好地滿足了“數(shù)字立體聲調(diào)頻調(diào)制器”的顯示與控制要求。

  由于本模塊在設(shè)計(jì)過程中重視了擴(kuò)展性的思考和升級(jí)的需要,在主要元件的選擇及程序設(shè)計(jì)上都留有擴(kuò)展及升級(jí)的余地,因此,在后續(xù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、擴(kuò)展功能方面將能夠很好適用,并且在其它廣播電視系統(tǒng)的中文人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)中也有良好的借鑒作用。

  本文作者創(chuàng)新點(diǎn):

  1、 較詳細(xì)地提出了廣播電視系統(tǒng)中文人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)方案;

  2、 并將此方法運(yùn)用于專業(yè)廣播電視系統(tǒng)中,效果良好。

  參考文獻(xiàn):

  1、《設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)的微功耗中文人機(jī)界面》,第四軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系,焦純 董秀珍 楊國勝 霍旭陽,2006

  2、《基于ARM的信號(hào)發(fā)生器人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)》, 倪禎浩 盧博友 田澤, 微計(jì)算機(jī)信息 2007年第5-2期,P134-136

  3、《MSP430x1xx Family User's Guide》, 2000

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉