∀ 嵌 入 式 系 统 的 L C D 人 机 交 互 菜 单 设 计 　　近年来 ,L CD 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[1 ] 。 在很多场合下 ,良好的图形用户界面 ( GU I) 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[2 ] 。 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设计经验 。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 1 为 TOX 智能压力监控仪硬 件系统的结构框图 。它 以单 片 机为 核心 , 配 有 压力 和 位移 传感 器、信 号调理电路 、L CD 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 。 图 1 　硬件系统结构框图 TOX 智能压力监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 L CD 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 ■沈阳工业大学 　　马少华 　曲向儒 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。L CD 显示器每行能显示 20 个英文 或 10 个中文符号 , 共 5 行 ; 6 个按键分别为 ▲、 EN TER 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 。 图 2 　TOX智能压力监控仪 的控制面板 图 3 　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 ,则进入图 4 所示的“主菜单”界面 。 进入主菜单界面后 , 按“ ▲”和“ ”键移动光标 ; 按 “ESC”键返回到上级菜单 ( 即“测量”菜单) ; 按“EN TER” 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“EN TER”键 ,则进入图 5 所示的“测量程序” 　paper @mesnet. com. cn(投稿专用) 　 2006 年第 12 期 Microcontrollers & Embedded Systems 　69　　　 

图 4 　主菜单界面 图 5 　测量程序输入子菜单 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“▲”和“ ”键可 以移动光标 ;按“ESC”键返回到上级菜单 ( 即主菜单) ; 按 “EN TER”键进入光标所在位置下级子菜单 。例如 ,当光 标位于通道 1 的“最小值”选项上时 ,若按下“EN TER”键 , 则进入图 6 所示的“最小值”设定界面 。 30. 00 由变成 29. 00 。这样 ,只用 4 个按键 ,就可以方便地 输入设定值 。 主菜单下的“传感器配置”、“数据”和“其它”选项下也 嵌套了不同数量的一级 、二级甚至多级子菜单 ,供用户查 询、修改数据和配置参数。 由此可见 ,尽管仅有 6 个操作按键和 1 个 L CD 显示 器 ,但 TOX 智能压力监控仪仍给操作者提供了友好的操 作环境 ,实现了人机交互。 3 　人机交互菜单的设计 本设计中 ,主菜单和子菜单多达 20 余页 ,且有中、英 文 2 种文字供用户选择 ,从而增大了应用层程序设计的难 度。程序采用模块化结构 ,主要包括以下几个模块 : 界面切换控制模块 : 为按用户要求切换操作界面 ,定 义了一个 Page_ Point 映像寄存器 ,其值在 0～ P - 1 之间 变化 , P 为操作界面的个数。如果 Page_Point = 0 ,则 L CD 显示器上显示第 0 页窗体(为图 3 所示的测量界面) ;如果 Page_Point = 1 ,则 L CD 显示器上显示第 1 页窗体 (为图 4 所示的主菜单界面) 。当用户按下“EN TER”或“ESC”键 后 ,根据选项光标所在的位置修改 Page_ Point 的值 ,然后 更新显示窗体 ,实现人机交互。 按键扫描模块 : 对 6 个操作按键进行扫描 ,将结果存 在 Key_Stat us 映像寄存器中。该寄存器有 6 个有效位 , 分别是 Key_ Up 、Key_Down 、Key_Left 、Key_ Right 、Key_ Esc 及 Key_ Enter ,依次对应操作面板上的 6 个按键“▲”、 “ 则意味着对应的按键按下 ;反之 ,则松开。 ”、“ESC”及“EN TER”。如果标志位为 1 , ”、“ ”、“ 图 6 　最小值设定界面 图 6 中 ,“30. 00”表示通道 1 的压力最小值是 30. 00 , “_”为光标提示符。如果用户要修改设定值 ,则可按“ ”、 “ ”键将光标移动到相应的位上 ,然后再按“▲”和“ ”键 修改设定值 。例如 ,当光标在当前位置上时 ,若按“▲”键 , 则 设定值由30 . 00变成31 . 00 ; 若按“ ”键 ,则设定值 选项管理控制模块 : 若当前的操作界面属于“选项界 面”(图 4 所示的主菜单界面和图 5 所示的测量程序子界 面均属于选项界面) ,则按下“▲”和“ ”所在 的位置向上或向下移动 1 项。为此 ,定义了一个 Option_ Point 映像寄存器 ,其值为 0～ N - 1 ( N 为选项个数) 。若 主菜单有 4 个选项 ,则 N = 4 ,此时 Option_ Point 为 0～3 ; 若测量程序子菜单有 5 个选项 ,则 N = 5 , 此时 Option_ Point 为 0～4 。图 7 为选项管理控制模块的程序流程图。 ”键 ,光标“ 亿道电子和北高智科技在中国分销 A R M R e a l V i e w 工具 亿道电子技术有限公司 (亿道电子) 和北高智科技有限公司 (北高智科技) 将在中国分销 ARM RealView 开发工具 。通过扩展 RealView 开发工具的分销网络 ,中国基于 ARM 的设计队伍将更容易获得所需工具 ,以前所未有的速度向市场提供高度优化的产 品 。通过与 ARM 签订分销协议 ,亿道电子和北高智科技将为中国工程师提供 RealView 开发工具进行基于 ARM 的设计 ,并得益 于其各自在嵌入式解决方案开发和元件分销领域的专长 。RealView 开发工具可为从理念到最终产品部署的整个开发流程提供解 决方案 ,帮助系统架构师在虚拟环境中开发并验证硬件设计思路 ,帮助软件工程师对代码进行编译和调试 。通过使用 RealView 系 列开发工具 ,基于 ARM 的解决方案设计师可在设计周期中的更早阶段即对最终产品的成功充满信心 。 70　　　 2006 年第 12 期 adv @mesnet. com. cn (广告专用) 　 

2 2 图 8 　数据输入模块程序流程 示器和少量的几个按键 ,利用软件在嵌入式系统设计中实 现参数设定和数据管理等人机交互功能 ,增强了操作的趣 味性和功能性 ,有助于提高系统的附加值 。 参考文献 [ 1 ] 程景云 ,倪亦泉 ,等. 人机界面设计与开发工具. 北京 : 北京 电子工业出版社 ,1994. [ 2 ] 沈兰荪. 仪器仪表智能化的进展. 测控技术 ,1999 ,18 (1) : 5 8. 　 马少华 (教授) ,主要研究方向为智能化电器。 (收稿日期 :2006 08 29) 　　利用上述模块 ,只需少量的程序代码就可以灵活地实 现选项、修改数据及切换操作界面等功能 。 本设计采用汇编语言编程 ,所用单片机为性能较低的 PIC16F877A ,尽管其程序存储器只有 8 KB ,但却实现了 20 多 页操作界面的显示和切换 ,以及数十个数据的设定和查询等 人机交互功能 ,同时还实现了测量、监控和通信功能。 4 　结 　论 嵌入式系统的人机交互技术日趋完善。通过 L CD 显 盛群半导体召开 2006 新产品发布会 盛群半导体 ( HOL TE K) 新产品发布会于 2006 年 10 月 23 日在北京首都大酒店召开 ,其大陆公司盛扬半导体的工程师向与会 者介绍了本年度的新产品及其应用 。主要推出的新品有电动自行车专用单片机和高压 MOSFET 驱动芯片 、双积分模/ 数转换单片 机 、U SB 音频电话单片机和 C/ R - F 型单片机 ,还包括带运放的单片机 、10 引脚小封装的单片机及 CCD 驱动 、电源稳压等外围器件 产品 。 盛群半导体有限公司的高层领导介绍了公司的发展规划 ,一方面继续推出更多的通用型单片机产品 ,另一方面将面向特殊应用 领域推出 ASSP 产品和一些周边产品 ,盛群半导体将以优越的性价比占领市场 。 与会者有来自消费电子 、工控仪表 、消防安全 、计算机多媒体等行业的工程技术人员 ,也有来自高校的教师和学生 ,还有来自代 理商 、方案公司和媒体的代表 。参会人员都听得很认真 ,并在休息期间参观了新产品的应用方案和客户设计产品方案 。 　paper @mesnet. com. cn(投稿专用) 　 2006 年第 12 期 Microcontrollers & Embedded Systems 　71