专利名称：串行接口多led人机交互模块及交互方法
技术领域：
本发明涉及一种用于使用LED数码管的消费终端设备的串行接口多 LED人机交互模块，主要功能实现多LED显示、键盘扫描功能。
背景技术：
目前，使用LED的消费终端常用到多达4行LED数据显示(每行6-8 个八段数码管)以及键盘等人机交互功能模块。主要方法有两种， 一是直接 用并口连接到主处理器上，这种方案中CPU通过并行总线对并行锁存器输出 显示段数据和位数据，实现LED的扫描显示和键盘的扫描读取。在CPU与 锁存器之间都用并行方式进行数据的传输，这种方案使得需要占用CPU接口 较多，且CPU的工作效率低；二是使用串行接口的具有数码管显示和键盘扫 描的专用集成电路，可支持8个LED八段数码管和64个按键，这种方案中 CPU通过专用的集成电路对数码管与键盘进行管理，串行方式使得CPU接 口用的较少且效率也高，但是由于用了多片专用集成电路，使得成本相应的 提高了。其中第一种方法的，占用较多的CPU接口，并且终端机内板间连线 较多，连接不方便，同时数码管和键盘的扫描占用了大量CPU时间，影响 CPU工作效率；第二种方法节约了 CPU时间，但需要4片专用集成电路才 能达到4行数码管理显示的需求，成本较高。
其中，附图2显示的是CPU直接管理数码管和键盘的原理图。在此方案 中CPU通过数据接口直接与并口锁存器连接，来达到管理数码管和键盘的目
的。在CPU与并口锁存器之间通过并行数据传输方式，这样则需要占用较多
的CPU接口，造成CPU的接口紧张，无法满足多数情况下的要求。同时CPU 必须对数码管与键盘的管理提供一定多的时间，则造成CPU效率不高，同样
无法满足多数情况下的要求。
其中，附图3显示的是应用专用电路原理图。在此方案中CPU通过专用 的集成电路来管理数码管与键盘，CPU与专用集成电路之间采用串行通信的 方式来传递数据，这样就解决了前一方案CPU采用并行方式与数码管、键盘 通信的缺点，节省了CPU的接口。但是同样具有CPU效率不高的缺点。由
于采用了专用的集成电路，则大大提高了生产成本。所以此种方案也无法满 足大多数情况下的要求。
发明内容
设计目的:避免背景技术中的不足之处，设计一种一是占用CPU接口少、
终端机内板间连线少且连接方便；二是数码管和键盘的扫描占用CPU的时间 少，能够有效地提高了 CPU的效率；三是制造成本低的串行接口多LED人 机交互模块。
设计方案为了实现上述设计目的。本发明采用串行接口，减少了板间 连线数量；独立完成数码管的显示和键盘扫描，提高了主CPU效率；并支持 多达^8个的LED数码管，同时因元器件简单，成本较低。
CPU与串转并锁存器及并转串锁存器之间的数据交换均通过单片机MPU 交换的设计，是本发明的主要技术特征。这样做的目的在于串行接口多LED 人机交互模块主要由以下几部分组成①小型单片机单片机是串行接口多 LED人机交互模块的核心部分，它对CPU发来的信号进行处理，同时要管 理显示数码管，对键盘进行扫描，读取键值，相应地传送给CPU， CPU与单 片机之间采用串行数据传送，减少了CPU的接口数量，同时提高了CPU的
工作效率。②串并转换电路串并转换电路是对串行传送方式变换成并行传 送方式，可减少单片机的接口数量，同时由于用了串转并电路是常用集成芯 片，价格低，减少了成本。③驱动电路由于串并转换电路输出的电流无法 达到数码管亮度所要求的电流强度，故需要驱动电路进行功率放大，增加数 码管的亮度。④数码管数码管有共阳与共阴之分，本方案数码管采用共阴 极数码管，数码管主要用于显示相应的数据。 8*8路键盘阵列作为输入 设备，担当着人机对话的输入中介，操作人通过键盘对CPU发出指令。⑥并 转串电路主要用于对键盘输入值的并转串的转换，节约了单片机的接口， 且并转串电路集成芯片价格低，成本小。
技术方案h串行接口多LED人机交互模块，它包括CPU， CPU与串
转并锁存器及并转串锁存器之间的数据交换均通过单片机MPU交换。
技术方案2:串行接口多LED人机交互模块交互方法，单片机MPU结 合串转并锁存器，实现LED的扫描显示，采用并转串的锁存器实现键盘的扫 描读取。
本发明与背景技术相比， 一是采用一个小的单片机MPU作为CPU与串 转并锁存器及并转串锁存器之间的数据交换均中转处理器，使MPU与CPU 进行串行数据传输，不仅极大地减少了所占用的CPU接口，而且无需CPU 直接是对数码管和键盘扫描处理，极大地减少了占用CPU的时间，提高了 CPU的工作效率；二是MPU接收到CPU传来的数据指令后，通过串并转换 锁存，对数码管段码与位码相应的数据处理，达到管理数码管的目的，同时， MPU通过对8+8键盘阵列的扫描，再通过并转串读取数据，反馈到CPU中， CPU再通过数据处理，发布相应的命令数据串行输入到MPU当中，MPU解 码后控制数码管显示；三是无需使用专用集成芯片，只要使用价格低廉的常 用芯片，节省了成本；四是MPU相当于是一个协处理器，协助CPU工作，
提高了CPU的工作效率。
图1是串行接口多LED人机交互模块。
图2是背景技术当中的一种使用并行接口的LED人机交互接口 。 图3是背景技术当中的一种使用串行接口的LED人机交互接口。
具体实施例方式
实施例l:参照附图l。串行接口多LED人机交互模块，它包括CPU， CPU与串转并锁存器及并转串锁存器之间的数据交换均通过单片机MPU交 换，CPU与单片机MPU之间的数据传输为串行接口，具体说，单片机MPU的 数据接口分别与两组分别由3个或多个串联连接的串转并锁存器数据接口连 接，其中每组串联连接的串转并锁存器中的两个或多个串转并锁存器分别与 数码管信号输入端连接，数码管的信号输出端分别与驱动电路连接，两组串 联连接的串转并锁存器中的一组串联连接的串转并锁存器中的末位串转并锁 存器的信号输出端分别与驱动电路信号输入端连接、另一组串联连接的串转 并锁存器中的末位串转并锁存器的信号输出端分别与驱动电路和键盘阵列的 信号输入端连接，键盘阵列的信号输出端与并转串锁存器的信号输入端连接， 并转串锁存器的信号输出端与单片机MPU的数据接口输入端连接。所述的单 片机MPU为协处理器…-单片机MPU管理多达4*8个LED、多达8*8路键盘， 处理CPU的数据与命令，同时根据CPU的指令管理数码管及完成键盘的扫 描，LED是共阴极LED，数据传输为串行接口。
也就是说，在上述实施例中引入一块小型单片机，结合串转并锁存器， 实现LED的扫描显示，同时使用并转串的锁存电路实现键盘的扫描读取。管 理者可通过键盘输入所要求的信息，信息经并串转换电路传送给单片机当中， 单片机再与CPU取得联系，传送给CPU进行处理，CPU响应命令后及时处
理好数据，发出数据给单片机，单片机对收到的数据进行整理处理后，通过 串并转换电路使数码管相应的段码显示。这样这种方案解决了背景技术存在
的不足之处，使得占用CPU的接口少，CPU无需花费太多的时间在数码管
的显示与键盘的扫描当中。由于使用是的常用的芯片集成电路，也节约了成 本。
实施例2:在实施例l的基础上，串行接口多LED人机交互模块交互方 法，单片机MPU结合串转并锁存器，实现LED的扫描显示，采用并转串的 锁存器实现键盘的扫描读取，也就是说，采用单片机MPU，使四个串转并锁 存器分别连接LED数码管的段选、两个串转并锁存器和驱动电路连接数码管 的2*8个位选、实现键盘的2*8行扫， 一个并转串电路，实现键盘8位列扫 描。
需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细文字描述，但 这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单描述，而不是对本发明设计思 路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明 的保护范围之内。
权利要求
1、一种串行接口多LED人机交互模块，它包括CPU，其特征是CPU与串转并锁存器及并转串锁存器之间的数据交换均通过单片机交换。
2、 根据权利要求1所述的串行接口多LED人机交互模块，其特征是单片 机为协处理器，处理CPU的数据与命令，同时根据CPU的指令管理数码管 及完成键盘的扫描。
3、 根据权利要求2所述的串行接口多LED人机交互模块，其特征是单片 机管理多达^8个LED、多达8*8路键盘。
4、 根据权利要求1或3所述的串行接口多LED人机交互模块，其特征是 LED是共阴极LED。
5、 根据权利要求1所述的串行接口多LED人机交互模块，其特征是单片 机的数据接口分别与两组分别由3个或多个串联连接的串转并锁存器数据接 口连接，其中每组串联连接的串转并锁存器中的两个或多个串转并锁存器分 别与数码管信号输入端连接，数码管的信号输出端分别与驱动电路连接，两 组串联连接的串转并锁存器中的 一组串联连接的串转并锁存器中的末位串转 并锁存器的信号输出端分别与驱动电路信号输入端连接、另一组串联连接的 串转并锁存器中的末位串转并锁存器的信号输出端分别与驱动电路和键盘阵 列的信号输入端连接，键盘阵列的信号输出端与并转串锁存器的信号输入端 连接，并转串锁存器的信号输出端与单片机的数据接口输入端连接。
6、 根据权利要求1所述的串行接口多LED人机交互模块，其特征是数据 传输为串行接口。
7、 一种串行接口多LED人机交互模块交互方法，其特征是单片机结合串 转并锁存器，实现LED的扫描显示，采用并转串的锁存器实现键盘的扫描读取。
8、 根据权利要求7所述的串行接口多LED人机交互模块的交互方法，其特 征是采用单片机使四个串转并锁存器分别连接LED数码管的段选、两个串 转并锁存器和驱动电路连接数码管的2*8个位选、实现键盘的2*8行扫，一 个并转串电路，实现键盘8位列扫描。
9、 根据权利要求l 8所述的串行接口多LED人机交互模i央，其特征是单 片机为MPU。
全文摘要
本发明涉及一种用于使用LED数码管的消费终端设备的串行接口多LED人机交互模块，它包括CPU，CPU与串转并锁存器及并转串锁存器之间的数据交换均通过单片机MPU交换。优点可以在管理多达4*8个LED的同时，管理多达16*8路键盘，电路使用常用的芯片，成本低廉；独立工作节不占终端机CPU时间；串行接口，减少板间连线。
文档编号G06F3/01GK101382835SQ200810120610
公开日2009年3月11日 申请日期2008年8月25日 优先权日2008年8月25日
发明者武 张, 徐向军, 王大全, 杰 秦, 坚 陈 申请人:浙江正元智慧科技有限公司