系统控制模块结构框图。系统控制模块包括ATMEGA8型号的MCU及其外围 电路构成。由图中可以看出，系统控制模块包括指令获取单元、指令转换单元、系统菜单状 态单元、目标设备状态信息识别单元和显示指令生成单元。指令获取单元主要用来判断用 户按下四个按键（"确定"、"返回/取消"、"向上/向左"和"向下/向右"）中的哪个按键， 系统菜单状态单元子模块用来记录当前系统菜单所处的状态，两个单元的结果实时汇总到 指令转换单元中，用以判断用户选择的操作动作，并将其转化为目标设备可识别的控制指 令待发送。同时目标设备状态信息识别单元不断发起同目标设备的数据通信，以获取相应 设备的状态信息。其中，系统控制模块与目标设备之间通过IIC通信协议进行数据的双向 传递，人机交互系统向目标设备主要发送控制指令，目标设备向人机交互系统主要发送目 标设备的实时状态信息及用户控制结果等信息。显示指令生成单元主要是根据指令获取单 元、系统菜单状态单元和目标设备状态信息识别单元三个单元的运行结果生成显示指令及 LED阵列控制指令，并发送到输出显示模块中用以控制LED阵列显示的内容。
[0023] 图3是指令输入模块结构框图。由图中可以看出，指令输入模块主要由四键按键 电路构成。之所以选择四键按键，是因为由"确定"、"返回/取消"、"向上/向左"和"向下 /向右"四个按键可以构成一个最简单且完备的输入系统，通过和系统菜单界面配合，可以 完成菜单中任意设定的操作。图中1和2分别连接系统控制模块中的MCU的INTO和INT1 两个外部中断引脚，3和4则分别连接系统控制模块中的MCU的两个普通10 口，且这两个 10口在非中断状态下均为输出高电平。具体判断过程参见表1。
[0024] 表1指令输入模块按键判断
[0025]
[0026] 图4是显示输出模块结构框图。显示输出模块主要由型号为HCMS-2963的LED阵 列构成，此型号的LED阵列支持SPI通信协议，每个LED阵列包含四个独立的显示屏，每个 显示屏可以显示一位数字、字母或文字。由图中可以看出，可以根据实际需要连接多个LED 阵列，构成LED阵列组。LED阵列显示的内容由系统控制模块通过SPI通信协议发送的显示 指令来控制。当多个LED阵列组成LED阵列显示组时，要将SPI通信协议中时钟信号（SPI_ CLK)、片选信号（SPI_NSS)和其他控制指令并联同时接入各个LED阵列芯片的相同引脚，同 时将输入数据信号（SPI_DIN)以串联的形式接入各个LED阵列芯片。串联的具体方式为：前 一个LED阵列芯片的D0UT引脚连接下一个LED阵列芯片的DIN引脚，输入数据信号（SPI_ DIN)从第一片LED阵列芯片的DIN输入DOUT输出，进入第二片LED阵列芯片的DIN，依次 类推，直至进入最后一片LED阵列芯片的DIN引脚，从而完成所有LED阵列芯片的显示数据 传输。这样设计可以最大程度节省系统控制模块MCU的数字资源，理论上不论外接多少LED 阵列，只需要占用MCU四个10 口就能完成所有LED阵列显示的控制。
[0027] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施 例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进 等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种小型化人机交互系统，其特征在于：包括系统控制模块、指令输入模块、显示输 出模块和目标设备，所述指令输入模块用于发送操作指令，所述系统控制模块用于实时接 收指令输入模块发送的操作指令，并根据操作指令生成控制指令发送给目标设备，同时所 述系统控制模块实时接收目标设备的状态信息；所述系统控制模块根据接收的操作指令、 目标设备的状态信息和系统控制模块的菜单状态信息向显示输出模块发送相应的显示指 令，所述显示输出模块用于根据显示指令显示目标设备的状态信息或控制结果信息。2. 根据权利要求1所述的小型化人机交互系统，其特征在于：所述系统控制模块包括 指令获取单元、指令转换单元、目标设备状态识别单元、系统菜单状态单元和显示指令生成 单元，所述指令获取单元和系统菜单状态单元分别与指令转换单元相连接，所述指令获取 单元、系统菜单状态单元和目标设备状态识别单元分别与显示指令生成单元相连接。3. 根据权利要求1所述的小型化人机交互系统，其特征在于：所述显示输出模块包括 LED显示阵列，所述LED显示阵列的型号为HCMS-2963。4. 根据权利要求1所述的小型化人机交互系统，其特征在于：所述指令输入模块包括， 按键确定、按键取消/返回、按键向上/向左和按键向下/向右。5. 根据权利要求1所述的小型化人机交互系统，其特征在于：所述显示输出模块还用 于显示系统控制模块的菜单状态信息。6. 根据权利要求1所述的小型化人机交互系统，其特征在于：所述系统控制模块通过 IIC通信协议与目标设备进行双向数据通信。7. 根据权利要求1所述的小型化人机交互系统，其特征在于：所述系统控制模块通过 SPI通信协议向显示输出模块发送相应的显示指令。
【专利摘要】本发明提供一种小型化人机交互系统，包括系统控制模块、指令输入模块、显示输出模块和目标设备，所述指令输入模块用于发送操作指令，所述系统控制模块用于实时接收指令输入模块发送的操作指令，并根据操作指令生成控制指令发送给目标设备，同时所述系统控制模块实时接收目标设备的状态信息；所述系统控制模块根据接收的操作指令、目标设备的状态信息和系统控制模块的菜单状态信息向显示输出模块发送相应的显示指令，所述显示输出模块用于根据显示指令显示目标设备的状态信息或控制结果信息。本发明的有益效果是结构简单，功能完备，使用方便。
【IPC分类】G05B19/04
【公开号】CN105388795
【申请号】CN201510964783
【发明人】王克, 宋光伟, 赵伯海, 莫晓婷, 石勇, 张宇, 耿祎
【申请人】天津光电通信技术有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年12月18日