智能配電監控系統的人機交互設計

摘要：以宏晶公司STC12C5A60S2單片機處理器作為控制器，以矩陣鍵盤(pán)作為輸入設備，以RS485通信接口芯片作為數據更新方式，用北京青云公司生產(chǎn)的LCD3202401作為顯示輸出設備，研究設計了相應的硬件電路與顯示驅動(dòng)程序，在此基礎上完成了人機交互系統的設計。充分利用成本低、資源少的單片機系統實(shí)現完善的人機交互功能。
關(guān)鍵詞：人機交互；LCD；單片機

1 系統設計方案
本系統設計按鍵時(shí)遇到以下情況：(1)產(chǎn)品外設較多，單片機I／O口比較少，設計時(shí)需要考慮節省I／O口。(2)現場(chǎng)情況所限，鍵盤(pán)與主機板要有一段距離。(3)鍵盤(pán)需要15個(gè)按鍵，同時(shí)擴展一個(gè)復位按鍵，共16個(gè)按鍵。根據以上的情況采用A／D鍵盤(pán)最為合適。
考慮到系統顯示既要求有圖顯示又有字符顯示功能，因此采用單片機控制LCD，使LCD的畫(huà)圖、字符顯示等功能最大程度地利用。
本系統設計的效果如圖1所示。

2 系統結構和原理
人機交互系統負責數據顯示及輸入，通過(guò)RS485接口與主控模塊進(jìn)行信息交換，通過(guò)工業(yè)液晶顯示主控模塊傳送的電量參數信息，并通過(guò)鍵盤(pán)輸入設定系統工作模式、參數門(mén)限、通信協(xié)議。校正模擬量通道的各項電參數以及用圖形直觀(guān)表示一次圖及電壓參數的工作狀態(tài)，并在出現過(guò)流過(guò)壓等告警信息時(shí)發(fā)出報警聲。系統能夠在有限成本的條件下很好地完成此多項功能。
顯示系統由硬件和軟件兩部分構成，如圖2和圖3所示。

硬件部分以STC12C5A60S2單片機為核心，晶振和復位電路作為系統工作的必要設備，從3×5矩陣鍵盤(pán)接收輸入命令，同時(shí)通過(guò)RS485與主控模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊。其中鍵盤(pán)通過(guò)單片機的A／D功能直接采集電壓判斷來(lái)實(shí)現。
軟件部分可分為底層驅動(dòng)程序和上層控制兩部分。底層驅動(dòng)包括設置系統時(shí)鐘和系統模式，配置I／O口、初始化串口打開(kāi)ADC轉換功能，初始化LCD控制器、中斷控制器等。上層控制程序不斷查詢(xún)是否有按鍵按下。若有按鍵按下，則執行相應的任務(wù)，LCD顯示相應的內容；同時(shí)如果需要，通過(guò)RS485向主控模塊發(fā)出控制或請求數據等信息。