基于ARM7的人機接口模塊設計
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1.3 鍵盤及LED接口
鍵盤主要負責用戶指令的輸入，LED則負責指示系統運行狀態。傳統的鍵盤和LED往往獨占CPU引腳資源。可由I／O口電平觸發來控制。矩陣式鍵盤雖然能夠節約部分引腳，但隨著按鍵的增加，其所占用的引腳數也會增加。
針對這一矛盾，周立功公司推出了一款按鍵及LED驅動芯片ZLG7290，該芯片采用I2C串行接口，可提供鍵盤中斷信號，以方便與CPU接口，最少時僅需占用2根I2C口信號線，故可大大節省I／O資源；它可以直接驅動8位共陰式數碼管(1英寸以下)或64只獨立的LED；同時能夠管理多達64只按鍵，并自動消除抖動，其中有8只可以作為功能鍵使用。其最大的優點在于可根據系統需求選擇按鍵及LED的數量，且按鍵及LED的擴展無需增加CPU的硬件開銷，同時能自動完成鍵盤及LED的動態掃描，節省CPU的工作量，也可集中資源用于信號的檢測和控制。該芯片作為工業級芯片，其抗干擾能力很強。在工業測控中應用十分廣泛。本次人機接口模塊設計采用了8只按鍵和8只LED，其連接電路原理圖如圖3所示。
圖3中，ZLG7290只需占用3根CPU的I／O線，分別為I2C口數據傳輸線SDA，時鐘傳輸線SCL及按鍵中斷輸入INT。ZLG7290的I2C口與LPC2134的I2C1口相連接，其傳輸速率可達32 kbit／s，由于是開漏端口，故需加1 kΩ的上拉電阻；中斷信號線可與LPC2134的外部中斷3 (EINT3)的輸入引腳連接，當有按鍵按下時，會觸發按鍵中斷。當然，也可不連接該信號線，由軟件查詢來完成按鍵檢測。R1～R8是鍵盤電阻，可防止按鍵按下時Dig信號線和Seg信號線形成短路而影響LED顯示；R9～R16為限流電阻，阻值為220Ω，適當減小其阻值，可以增大LED的亮度。
2 軟件設計
軟件設計旨在充分利用系統硬件資源，實現小電流接地裝置人機接口部分所需完成的功能。具體的功能包括：
(1)由串口接收并處理下位機DSP傳送過來的正常信息數據及故障信息數據；
(2)實時顯示變電站各條線路正常運行信息，包括母線上的三相電壓Ua，Ub，Uc；三線電壓Uab，Ubc，Uca；PT開口電壓(即零序電壓)3U0；各條出線的零序電流3I0,，
(4)接收到故障信息時，中斷正常信息的顯示，切換到故障畫面，并啟動聲光報警；
(5)存儲接地故障信息，作為故障記錄備案；
(6)隨時查詢正常運行信息和接地故障信息；并根據權限設置、修改系統運行參數；
為此，可采用結構化的程序設計方法，自頂向下，逐步細化問題的求解過程，并分階段進行，以便每個階段處理的問題都控制在人們容易理解和處理的范圍內。針對小電流接地系統的人機接口模塊，其程序分層設計方案如圖4所示。
3 人機交互界面
本LCD可由其內置控制器T6963C控制，T6963C內部的指令集用于設置液晶模塊的顯示功能，包括地址指針、顯示區域、顯示方式、數據讀寫方式的設置。可采用圖形模式完成顯示功能，圖形模式下的顯示原理是將字模數據逐個字節地寫入圖形顯示區，每位對應液晶屏上的一個像素點。其系統主菜單及正常信息顯示部分的內容如圖5所示。
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