基于嵌入式系统的LCD人机交互菜单设计 有限公司, 微处理器, 显示器, 单片机, 嵌入式

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近年来，LCD显示器的普及和微处理器向大容量的发展使嵌入式系统的人机交互功能得到了显著的提高。在很多场合下，良好的图形用户界面(GUI)和便捷的操作环境是影响产品成败的关键因素之一。如何充分利用成本低、资源少的单片机系统实现完善的人机交互功能已成为单片机设计者需要解决的一个问题。
    目前，国内外许多先进的智能仪表不仅在测量精度和采样速率等方面有较高的性能指标，在人机交互的友好性方面也有许多独到之处。笔者在为德国TOX冲压技术有限公司研制智能压力监控仪的过程中，积累了一些嵌入式系统人机交互技术的没计经验。本文以此为实例，介绍其设计方法。
1 智能压力监控仪概述
    智能压力监控仪是为德国TOX冲压技术有限公司研制的专用仪器。该公司专门生产金属板件连接冲压设备，为保证连接质量，需对冲压过程中的压力进行监测；并将被测值与设定的压力上限和压力下限进行比较，据此判定是否合格。图l为TOX智能压力监控仪硬件系统的结构框图。它以片机为核心，配有压力和位移传感器、信号调理电路、LCD液晶显示电路、按键、RS232和RS485通信接口，以及与PLC连接的输入／输出接口等。

    TOX智能压力临控仪除了具有普通智能仪表所具有的测量功能、数据处理功能和通信功能外，还为用户提供了友好的人机交互菜单。通过按键和LCD显示器，可灵活地设定和查询以下信息：测量程序号及对应的压力上、下限值；传感器的类型、规格和灵敏度等；传感器的零点偏移量和允许偏移的最大范围；自动零点校验功能是否启用；通信接口是否启用；通信接口的模式和地址；最新10组测量数据；用户密码；文字种类(中文或英文)；设备的维护周期和操作次数等。另外，设有存储器保护功能。
2 控制面板及操作界面
  图2所示为TOX智能压力监控仪的控制面板，面板上有1个160×80点阵的LCD显示器和6个按键。LCD显示器每行能显示20个英文或lO个中文符号，共5行；6个按键分别为0、ENTER和ESC。利用这6个按键，用户可以随意切换“测量”和“菜单”界面，进入菜单界面后，用户还可以方便地设定和查询有关信息。


打开电源后，设备将显示版本号，接着进行“传感器校准”(可关闭此项功能)，而后进入图3所示的“测量”界面。

    在测量界面下，如果接收到来自于PLC的测量命令，或用户按下“F1”或“F2”键，则开始对通道1或通道2的压力进行测量，随后处理和显示测量结果；如果用户按下“ESC”键，则进入网4所示的“主菜单”界面。
     进入主菜单界面后，按”键移动光标；按“ESC”键返回到上级菜单(即“测量”菜单)；按“ENTER”键进入所选的子菜单。例如，当光标位于“测量程序”选项上时，若按下“ENTER”键，则进入图5所示的“测量程序”输入子菜单。

    “测量程序”子菜单共有5个选项，分别是程序号以及通道1和通道2的压力上、下限值(即最小值和最大值)，用户选定的设定值也同时给出。同样，按键可以移动光标；按“ESC”键返回到上级菜单(即主菜单)；按“ENTER”键进入光标所在位置下级子菜单。例如，当光标位于通道l的“最小值”选项上时，若按下“ENTER”键，则进入图6所示的“最小值”设定界面。