[实用新型]串行接口多LED人机交互模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于使用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。本实用新型采用串行接口，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4*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，是本实用新型的主要技术特征。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。⑤8*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：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。