專利名稱：串行接口多l(xiāng)ed人機(jī)交互模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于使用LED數(shù)碼管的消費(fèi)終端設(shè)備的串行接口 多LED人機(jī)交互模塊，主要功能實(shí)現(xiàn)多LED顯示、鍵盤(pán)掃描功能。
背景技術(shù)：
目前，使用LED的消費(fèi)終端常用到多達(dá)4行LED數(shù)據(jù)顯示(每行6-8 個(gè)八段數(shù)碼管)以及鍵盤(pán)等人機(jī)交互功能模塊。主要方法有兩種， 一是直接 用并口連接到主處理器上，這種方案中CPU通過(guò)并行總線對(duì)并行鎖存器輸出 顯示段數(shù)據(jù)和位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)LED的掃描顯示和鍵盤(pán)的掃描讀取。在CPU與 鎖存器之間都用并行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，這種方案使得需要占用CPU接口 較多，且CPU的工作效率低；二是使用串行接口的具有數(shù)碼管顯示和鍵盤(pán)掃 描的專用集成電路，可支持8個(gè)LED八段數(shù)碼管和64個(gè)按鍵，這種方案中 CPU通過(guò)專用的集成電路對(duì)數(shù)碼管與鍵盤(pán)進(jìn)行管理，串行方式使得CPU接 口用的較少且效率也高，但是由于用了多片專用集成電路，使得成本相應(yīng)的 提高了。其中第一種方法的，占用較多的CPU接口，并且終端機(jī)內(nèi)板間連線 較多，連接不方便，同時(shí)數(shù)碼管和鍵盤(pán)的掃描占用了大量CPU時(shí)間，影響 CPU工作效率；第二種方法節(jié)約了 CPU時(shí)間，但需要4片專用集成電路才 能達(dá)到4行數(shù)碼管理顯示的需求，成本較高。
其中，附圖2顯示的是CPU直接管理數(shù)碼管和鍵盤(pán)的原理圖。在此方案 中CPU通過(guò)數(shù)據(jù)接口直接與并口鎖存器連接，來(lái)達(dá)到管理數(shù)碼管和鍵盤(pán)的目的。在CPU與并口鎖存器之間通過(guò)并行數(shù)據(jù)傳輸方式，這樣則需要占用較多 的CPU接口 ，造成CPU的接口緊張，無(wú)法滿足多數(shù)情況下的要求。同時(shí)CPU 必須對(duì)數(shù)碼管與鍵盤(pán)的管理提供一定多的時(shí)間，則造成CPU效率不高，同樣
無(wú)法滿足多數(shù)情況下的要求。
其中，附圖3顯示的是應(yīng)用專用電路原理圖。在此方案中CPU通過(guò)專用 的集成電路來(lái)管理數(shù)碼管與鍵盤(pán)，CPU與專用集成電路之間采用串行通信的 方式來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，這樣就解決了前一方案CPU采用并行方式與數(shù)碼管、鍵盤(pán) 通信的缺點(diǎn)，節(jié)省了CPU的接口。但是同樣具有CPU效率不高的缺點(diǎn)。由
于采用了專用的集成電路，則大大提高了生產(chǎn)成本。所以此種方案也無(wú)法滿 足大多數(shù)情況下的要求。 發(fā)明內(nèi)容
設(shè)計(jì)目的:避免背景技術(shù)中的不足之處，設(shè)計(jì)一種一是占用CPU接口少、
終端機(jī)內(nèi)板間連線少且連接方便；二是數(shù)碼管和鍵盤(pán)的掃描占用CPU的時(shí)間 少，能夠有效地提高了CPU的效率；三是制造成本低的串行接口多LED人 機(jī)交互模塊。
設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。本實(shí)用新型采用串行接口，減少了 板間連線數(shù)量；獨(dú)立完成數(shù)碼管的顯示和鍵盤(pán)掃描，提高了主CPU效率；并 支持多達(dá)^8個(gè)的LED數(shù)碼管，同時(shí)因元器件簡(jiǎn)單，成本較低。
CPU與串轉(zhuǎn)并鎖存器及并轉(zhuǎn)串鎖存器之間的數(shù)據(jù)交換均通過(guò)單片機(jī)MPU 交換的設(shè)計(jì)，是本實(shí)用新型的主要技術(shù)特征。這樣做的目的在于串行接口 多LED人機(jī)交互模塊主要由以下幾部分組成①小型單片機(jī)單片機(jī)是串行 接口多LED人機(jī)交互模塊的核心部分，它對(duì)CPU發(fā)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理，同 時(shí)要管理顯示數(shù)碼管，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，讀取鍵值，相應(yīng)地傳送給CPU， CPU 與單片機(jī)之間釆用串行數(shù)據(jù)傳送，減少了 CPU的接口數(shù)量，同時(shí)提高了 CPU的工作效率。②串并轉(zhuǎn)換電路串并轉(zhuǎn)換電路是對(duì)串行傳送方式變換成并行 傳送方式，可減少單片機(jī)的接口數(shù)量，同時(shí)由于用了串轉(zhuǎn)并電路是常用集成 芯片，價(jià)格低，減少了成本。③驅(qū)動(dòng)電路由于串并轉(zhuǎn)換電路輸出的電流無(wú) 法達(dá)到數(shù)碼管亮度所要求的電流強(qiáng)度，故需要驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，增加 數(shù)碼管的亮度。 數(shù)碼管數(shù)碼管有共陽(yáng)與共陰之分，本方案數(shù)碼管采用共 陰極數(shù)碼管，數(shù)碼管主要用于顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 8*8路鍵盤(pán)陣列作為輸 入設(shè)備，擔(dān)當(dāng)著人機(jī)對(duì)話的輸入中介，操作人通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)CPU發(fā)出指令。⑥ 并轉(zhuǎn)串電路主要用于對(duì)鍵盤(pán)輸入值的并轉(zhuǎn)串的轉(zhuǎn)換，節(jié)約了單片機(jī)的接口， 且并轉(zhuǎn)串電路集成芯片價(jià)格低，成本小。
技術(shù)方案串行接口多LED人機(jī)交互模塊，它包括CPU， CPU與串轉(zhuǎn)
并鎖存器及并轉(zhuǎn)串鎖存器之間的數(shù)據(jù)交換均通過(guò)單片機(jī)MPU交換。
本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比， 一是采用一個(gè)小的單片機(jī)MPU作為CPU 與串轉(zhuǎn)并鎖存器及并轉(zhuǎn)串鎖存器之間的數(shù)據(jù)交換均中轉(zhuǎn)處理器，使MPU與 CPU進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸，不僅極大地減少了所占用的CPU接口，而且無(wú)需 CPU直接是對(duì)數(shù)碼管和鍵盤(pán)掃描處理，極大地減少了占用CPU的時(shí)間，提 高了 CPU的工作效率；二是MPU接收到CPU傳來(lái)的數(shù)據(jù)指令后，通過(guò)串 并轉(zhuǎn)換鎖存，對(duì)數(shù)碼管段碼與位碼相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，達(dá)到管理數(shù)碼管的目的， 同時(shí)，MPU通過(guò)對(duì)8*8鍵盤(pán)陣列的掃描，再通過(guò)并轉(zhuǎn)串讀取數(shù)據(jù)，反饋到 CPU中，CPU再通過(guò)數(shù)據(jù)處理，發(fā)布相應(yīng)的命令數(shù)據(jù)串行輸入到MPU當(dāng)中， MPU解碼后控制數(shù)碼管顯示；三是無(wú)需使用專用集成芯片，只要使用價(jià)格低 廉的常用芯片，節(jié)省了成本；四是MPU相當(dāng)于是一個(gè)協(xié)處理器，協(xié)助CPU 工作，提高了CPU的工作效率。

圖1是串行接口多LED人機(jī)交互模塊。圖2是背景技術(shù)當(dāng)中的一種使用并行接口的LED人機(jī)交互接口 。 圖3是背景技術(shù)當(dāng)中的一種使用串行接口的LED人機(jī)交互接口 。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例l:參照附圖l。串行接口多LED人機(jī)交互模塊，它包括CPU， CPU與串轉(zhuǎn)并鎖存器及并轉(zhuǎn)串鎖存器之間的數(shù)據(jù)交換均通過(guò)單片機(jī)MPU交 換，CPU與單片機(jī)MPU之間的數(shù)據(jù)傳輸為串行接口，具體說(shuō)，單片機(jī)MPU的 數(shù)據(jù)接口分別與兩組分別由3個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器數(shù)據(jù)接口連 接，其中每組串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器中的兩個(gè)或多個(gè)串轉(zhuǎn)并鎖存器分別與 數(shù)碼管信號(hào)輸入端連接，數(shù)碼管的信號(hào)輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路連接，兩組串 聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器中的一組串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器中的末位串轉(zhuǎn)并鎖 存器的信號(hào)輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)輸入端連接、另一組串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn) 并鎖存器中的末位串轉(zhuǎn)并鎖存器的信號(hào)輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路和鍵盤(pán)陣列的 信號(hào)輸入端連接，鍵盤(pán)陣列的信號(hào)輸出端與并轉(zhuǎn)串鎖存器的信號(hào)輸入端連接， 并轉(zhuǎn)串鎖存器的信號(hào)輸出端與單片機(jī)MPU的數(shù)據(jù)接口輸入端連接。所述的單 片機(jī)MPU為協(xié)處理器-一單片機(jī)MPU管理多達(dá)4*8個(gè)LED、多達(dá)8*8路鍵盤(pán)， 處理CPU的數(shù)據(jù)與命令，同時(shí)根據(jù)CPU的指令管理數(shù)碼管及完成鍵盤(pán)的掃 描，LED是共陰極LED，數(shù)據(jù)傳輸為串行接口。
其串行接口多LED人機(jī)交互模塊交互方法單片機(jī)MPU結(jié)合串轉(zhuǎn)并鎖 存器，實(shí)現(xiàn)LED的掃描顯示，采用并轉(zhuǎn)串的鎖存器實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的掃描讀取，也 就是說(shuō)，采用單片機(jī)MPU，使四個(gè)串轉(zhuǎn)并鎖存器分別連接LED數(shù)碼管的段選、 兩個(gè)串轉(zhuǎn)并鎖存器和驅(qū)動(dòng)電路連接數(shù)碼管的2*8個(gè)位選、實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的2*8行 掃， 一個(gè)并轉(zhuǎn)串電路，實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)8位列掃描。
也就是說(shuō)，在上述實(shí)施例中引入一塊小型單片機(jī)，結(jié)合串轉(zhuǎn)并鎖存器， 實(shí)現(xiàn)LED的掃描顯示，同時(shí)使用并轉(zhuǎn)串的鎖存電路實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的掃描讀取。管理者可通過(guò)鍵盤(pán)輸入所要求的信息，信息經(jīng)并串轉(zhuǎn)換電路傳送給單片機(jī)當(dāng)中，
單片機(jī)再與CPU取得聯(lián)系，傳送給CPU進(jìn)行處理，CPU響應(yīng)命令后及時(shí)處
理好數(shù)據(jù)，發(fā)出數(shù)據(jù)給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理處理后，通過(guò) 串并轉(zhuǎn)換電路使數(shù)碼管相應(yīng)的段碼顯示。這樣這種方案解決了背景技術(shù)存在
的不足之處，使得占用CPU的接口少，CPU無(wú)需花費(fèi)太多的時(shí)間在數(shù)碼管
的顯示與鍵盤(pán)的掃描當(dāng)中。由于使用是的常用的芯片集成電路，也節(jié)約了成 本。
需要理解到的是上述實(shí)施例雖然對(duì)本實(shí)用新型作了比較詳細(xì)文字描
述，但這些文字描述，只是對(duì)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單描述，而不是對(duì)本 實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的限制，任何不超出本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路的組合、增加或 修改，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種串行接口多LED人機(jī)交互模塊，它包括CPU，其特征是CPU與串轉(zhuǎn)并鎖存器及并轉(zhuǎn)串鎖存器之間的數(shù)據(jù)交換均通過(guò)單片機(jī)交換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行接口多LED人機(jī)交互模塊，其特征是單片 機(jī)控制4X8個(gè)LED、 8X8路鍵盤(pán)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的串行接口多LED人機(jī)交互模塊，其特征是 LED是共陰極LED。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行接口多LED人機(jī)交互模塊，其特征是單片 機(jī)的數(shù)據(jù)接口分別與兩組分別由3個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器數(shù)據(jù)接 口連接，其中每組串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器中的兩個(gè)或多個(gè)串轉(zhuǎn)并鎖存器分 別與數(shù)碼管信號(hào)輸入端連接，數(shù)碼管的信號(hào)輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路連接，兩 組串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器中的一組串聯(lián)連接的串轉(zhuǎn)并鎖存器中的末位串轉(zhuǎn) 并鎖存器的信號(hào)輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)輸入端連接、另一組串聯(lián)連接的 串轉(zhuǎn)并鎖存器中的末位串轉(zhuǎn)并鎖存器的信號(hào)輸出端分別與驅(qū)動(dòng)電路和鍵盤(pán)陣 列的信號(hào)輸入端連接，鍵盤(pán)陣列的信號(hào)輸出端與并轉(zhuǎn)串鎖存器的信號(hào)輸入端 連接，并轉(zhuǎn)串鎖存器的信號(hào)輸出端與單片機(jī)的數(shù)據(jù)接口輸入端連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行接口多LED人機(jī)交互模塊，其特征是數(shù)據(jù) 傳輸為串行接口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的串行接口多LED人機(jī)交互模塊，其特征是單片 機(jī)為MPU。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于使用LED數(shù)碼管的消費(fèi)終端設(shè)備的串行接口多LED人機(jī)交互模塊，它包括CPU，CPU與串轉(zhuǎn)并鎖存器及并轉(zhuǎn)串鎖存器之間的數(shù)據(jù)交換均通過(guò)單片機(jī)MPU交換。優(yōu)點(diǎn)可以在管理多達(dá)4*8個(gè)LED的同時(shí)，管理多達(dá)16*8路鍵盤(pán)，電路使用常用的芯片，成本低廉；獨(dú)立工作節(jié)不占終端機(jī)CPU時(shí)間；串行接口，減少板間連線。
文檔編號(hào)H03M11/20GK201293972SQ200820163098
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者武 張, 徐向軍, 王大全, 杰 秦, 堅(jiān) 陳 申請(qǐng)人:浙江正元智慧科技有限公司