智能仪器通常要有人机交换功能，即用户和仪器交换信息的功能。一方面用户对智能仪器进行状态干预；另一方面是智能仪器向用户报告运行状态与处理结果。实现智能仪器人机交互功能的部件有键盘、显示器、打印机、绘图仪和磁带机等。这些部件同智能仪器微机系统的连接是由人机接口电路来完成的，因此人机接口技术是智能仪器设计的关键技术之一。
3.1显示器及其接口
智能仪器常用的显示器有发光二极管显示器LED、液晶显示器LCD和等离子显示器等。
单个发光二极管常被用作指示灯和报警。由若干个发光二极管组合起来，可显示各种字符。LED的特点是工作电压低、响应速度快、寿命长、价格低。
LCD显示器本身不发光，而只是调制环境光。它的特点是低电压、微功耗、外形薄。缺点是寿命短，在暗室中不能使用。
3.1.1LED显示器结构
连同小数点在内，一共是8个LED。点亮适当的字段，即能显示0~9的数字和某些字符、符号。这种显示器有两种形式：一种是发光二极管的阴极连在一起的共阴极显示器，另一种是阳极连在一起的共阳极显示器。7段显示器的字符形状有些失真，能显示的字符数量较少，但控制简单，使用方便，故在数字显示和控制仪器中得到了广泛应用。
3.1.2LED显示器工作原理
点亮显示器的方法有静态和动态两种。所谓静态显示，就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地通以电流，例如7段显示器的b、c通电，则显示1。静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度，故可由输出口直接驱动。但这种显示方式每一位都需要有一个8位输出口(锁存器)控制。当显示位数很少时，采用此方法是合适的；当显示位数较多时，用静态显示所需的I/O口太多，此时，为节省器件，可采用动态显示方法。
所谓动态显示，就是轮流点亮各位显示器，该方法只需一个8位段码输出口和一个8位扫描输出口(显示位数小于8位时)，后者的作用是依次接通各位LED。动态显示需要较大的驱动电流，故在输出口之后尚需加接驱动器。显示器的亮度既同驱动电流有关，也同点亮时间与间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高且较稳定的显示。
将数据或字符转换成相应的7段代码，可采用硬件译码或软件译码的方法来实现。为了方便显示器与单片机的接口，可选用能输出7段代码的译码/驱动集成电路，例如7447BCD7段译码/驱动器是显示接口电路中常用的一种器件，它能将一个4位的二十进制数字直接转换成相应的7段代码信号，并通过内部晶体管直接驱动发光二极管。
用硬件译码电路实时性虽好，但电路复杂，成本较高。在智能仪器中通常采用简便易行的软件法进行译码，即用软件查表将字符转换成7段代码，再输出至锁存器。
3.1.3LED显示器接口实例
LED显示器与89C51的接口电路，其中8155为单片机的扩展接口芯片。要显示的6位数据分别存放在89C51的RAM单元7AH~7FH中，作为显示缓冲单元，由8155的PB口输出。PA口输出扫描信号，通过反相驱动器去逐个点亮各位LED。8155I/O口的地址为7F00H~7F05H。
通常，将这些代码依次存于ROM中，当需要显示某字符时，只要找出该字符在ROM中的相应地址，即可得到该字符的7段显示码。
89C51的显示子程序如下(略去伪指令ORG等，以下程序同)：
DISP：MOV DPTR，#7F00H
MOV A，#03H
MOVX @DPTR，A；置8155 的PA 口、PB 口为输出方式
MOV R0，#7AH；置显示缓冲器指针初值
MOV R3，#01H；置扫描模式初值
MOV A，R3
DISP1：MOV DPTR，#7F0lH
MOVX @DPTR，A；扫描模式→8155 PA 口
INC DPTR
MOV A，@R0；取显示数据
ADD A，#0DH；加偏移量
MOVC A，@A+PC；查表取段码
MOVX @DPTR，A；段码→8155 PB 口
ACALL DELAY；延时
INC R0
MOV A，R3
JB ACC.5，DISP2；判完
RL A；扫描模式左移1 位
MOV R3，A
AJMP DISP1
DISP2：RET
SEGPT：DB 3FH，06H，5BH，4FH…
DELAY：MOV R5，#02H；延时子程序(1 ms)
DELAY1：MOV R4，#0FFH
DELAY2：DJNZ R4，DELAY2
DJNZ R5，DELAY1
RET
3.2LCD显示器及其接口
LCD显示器是一种低功耗的显示器件，在计算器、万用表、袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到广泛使用。七段LCD显示器显示的字符数量很有限，对于比较复杂的字符无法表达。点阵式液晶显示模块可以显示各种各样的字符，它可以由用户任意定义。显示模块具有编程功能，与单片机接口方便，可以直接挂在数据总线上。
3.2.1LCD显示器的工作原理
在上、下玻璃电极之间封入行列型液晶材料，液晶分子平行排列，上、下扭曲90°，外部入射光线通过上偏振片后形成偏振光，该偏振光通过平行排列的液晶材料被旋转90°，再通过与上偏振片垂直的下偏振片，被反射板反射回来，呈透明状态；当上、下电极加上一定的电压后，电极部分的液晶分子转成垂直排列，失去旋光性，从上偏振片入射的偏振光不被旋转，光无法通过下偏振片返回，因而呈黑色。根据需要，将电极做成各种文字、数字、图形，就可以获得各种状态显示。
3.2.2LCD显示器的驱动方式
液晶显示器的驱动方式可分为静态驱动和迭加驱动两种，驱动方式由电极引线的选择方式确定。这样，在选择好液晶显示器后，用户无法改变驱动方式。
3.2.2.1静态驱动方式
当此字段上两个电极的电压相同时，两电极的相对电压为零，该字段不显示；当此字段上的两个电极的电压相位相反时，两电极的相对电压为方波幅值的两倍，该字段呈黑色显示。
它由7个驱动回路组合而成，CommON为公共端，当CommON端为1时，反相后输出为0，当任意一端比如a为1时，第一个异或门输出为1，两个电极电压电位相反，字段显示当a为0时，异或门输出为0，两个电极电压相位相同，a字段不能显示。其他各位原理相同，在此不一一列举。
3.2.2.2迭加驱动方式
当显示字段增多时，为减少引出线和驱动回路数，需要采用迭加驱动方式，也叫时分驱动方式。时分驱动方式通常采用电压平均法，其占空比有1/2、1/8、1/11、1/16、1/32、1/64等，偏比有1/2、1/3、1/4、1/5、1/7、1/9等。
下面以常用的1/3偏置法为例加以说明。这种迭加法有三个公共电极：COM1，COM2，COM3。连接方式是：COM1接每个字符的a、b的公共端电极，COM2接每个字符的c、f、g的公共端电极，COM3接每个字符的d、e、dp的公共端电极，S1、S2、S3是各字符单独的电极，S1接b、c、dp；S2接a、d、g；S3接e、f。采用迭加法需要15根引入线，而用静态方法实现则需要33根引入线。
从驱动波形可以看出：a和c字段上所加的驱动波形是峰值为V0的选择状态，而g段上所加的驱动波形是峰值为1/3V0的非选择状态。a和c字段显示，而g字段不显示。
由接线方法可以得出加在各字段上的电压值分别为：
a=COM1 S2
b=COM1 S1
c=COM2 S1
d=COM3 S2
e=COM3 S3
f=COM2 S3
dp=COM3 S1
g=COM2 S2
3.2.3LCD显示器与单片机的接口
静态液晶显示器的型号为6500。背极bp由4047构成的振荡电路提供方波信号，4056为BCD码七段译码/驱动器，4514为416译码器。高电平输出有效，将D端接地，4个4056由4514构成的38译码器轮流选通。P1.4、P1.5、P1.6分别与A、B、C相连，形成38译码。P1.7与INIHBIT(23脚)输出允许端相连，以控制有效输出，4054为4位液晶显示驱动器，四进四出，作为小数点驱动。由于4056和4054都具有锁存功能，因此，该显示电路可实现静态显示。4514输出的高电平选通信号控制4056和4054进行数据锁存，它们所需要的方波信号由4047振荡电路提供。液晶显示电路与89C51单片机的接口利用内部的P1口，也可以改用其他扩展I/O口。如果需要和八位显示屏接口，就需要增加4片4056和1片4054，4514改为416译码法即可，为了与液晶显示的低功耗相适应，电路中全部选用CMOS器件。
下面给出液晶显示器的显示子程序。设显示缓冲区为89C51片内RAM的30H~33H，4个单元依次放置四位分离的BCD码。
DISPLA：MOVR0，#30H；初始化，缓冲单元首址→R0
MOV R3，#00H；初位选
MOV R4，#04H；4 位显示
DISPL1：MOV A，R3；位选有效位转为高4 位并入R2 保存
SWAP A；
MOV R2，A；
MOV A，@R0；拼成P1 口输出BCD 码及控制位。
ORL A，R2；
ORL A，#80H；
MOV P1，A；
ANL P1，#7FH；屏蔽P1.7 位
ORL P1，#80H；
INC R3；指向下一位送显示数
INC R0；指向下一个显示缓冲单元
DINZ R4，DISPL1
RET
若需要显示小数点，就要给4054送小数点选择控制。例如要显示第三位小数时，加入下列程序段：
POINT2：MOV A，#44H；高位4 选中S4 低位4 为0010
ORL A，#80H；驱动第三位小数点
MOV P1，A；
ANL P1，#7FH；
ORL P1，#80H；
3.2.4LCD显示模块及应用
3.2.4.1液晶模块HY12232A和HY12232C的电路结构特点
液晶模块HY12232A和HY12232C中都采用了两片SED1520来驱动。它们的区别在于像素点及视屏尺寸不同。
3.2.4.2液晶模块HY12232A和HY12232C的应用
1.直接访问方式接口电路及驱动程序
其程序清单如下：
COM EQU 20H；指令寄存器
DAT EQU 21H；数据寄存器
CWADD1 EQU 8000H；写指令代码地址(E1)
CRADD1 EQU 8200H；读状态字地址(E1)
DWADD1 EQU 8100H；写显示数据地址(E1)
DRADD1 EQU 8300H；读显示数据地址(E1)
CWADD2 EQU 4000H；写指令代码地址(E2)
DRADD2 EQU 4200H；读状态字地址(E2)
DWADD2 EQU 4100H；写显示数据地址(E2)
DRADD2 EQU 4300H；读显示数据地址(E2)
写指令代码子程序：
PRO：PUSH DPL
PUSH DPH
MOV DPTR，#CRADD1；设置读状态字地址
PROl：MOVX A，@DPTR；读状态字
JB ACC.7，PRO1；判“忙”标志为“0”否，否再读
MOV DPTR，#CWADD1；设置写指令代码地址
MOV A，COM；取指令代码
MOVX @DPTR，A；写指令代码
POP DPH
POP DPL
RET
写显示数据子程序：
PR1：PUSH DPL
PUSH DPH
MOV DPTR，#CRADD1；设置读状态字地址
PR11：MOVX A，@DPTR；读状态字
JB ACC.7，PR11；判“忙”标志为“0”否，否再读
MOV DPTR，#CWADD1；设置写显示数据地址
MOV A，DAT；取数据
MOVX @DPTR，A；写数据
POP DPH
POP DPL
RET
读显示数据子程序：
PR2：PUSH DPL
PUSH DPH
MOV DPTR，#CRADDI；设置读状态字地址
PR21：MOVX A，@DPTR；读状态字
JB ACC.7，PR21；判“忙”标志为“0”否，否再读
MOV DPTR，#DRADD1；设置读显示数据地址
MOVX A，@DPTR；读数据
MOV DAT，A；存数据
POP DPH
POP DPL
RET
写指令代码子程序：
PR3：PUSH DPL
PUSH DPH
MOV DPTR，#CRADD2；设置读状态字地址
PR31：MOVX A，@DPTR；读状态字
JB ACC.7，PR31；判“忙”标志为“0”否，否再读
MOV DPTR，#CWADD2；设置写指令代码地址
MOV A，COM；取指令代码
MOVX @DPTR，A；写指令代码
POP DPH
POP DPL
RET
写显示数据子程序：
PR4：PUSH DPL
PUSH DPH
MOV DPTR，#CRADD2；设置读状态字地址
PR41：MOVX A，@DPTR；读状态字
JB 0ACC.7，PR41；判“忙”标志为“0”，否再读
MOV DPTR，#DWADD2；设置写显示数据地址
MOV A，DAT；取数据
MOVX @DPTR，A；写数据
