1、鍵盤接口原理,生物醫(yī)學091班,鍵盤具有向單片機輸入數(shù)據(jù)、命令等功能，是人與單片機對話的主要手段。下面介紹鍵盤的工作原理和鍵盤的工作方式。,鍵盤由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個按鍵實際上是一個開關(guān)元件，也就是說鍵盤是一組規(guī)則排列的開關(guān)。單片機使用的按鍵是一種常開型的開關(guān)，平時按鍵的兩個觸點處于斷開狀態(tài)，按下鍵時它們才閉合 （一）鍵盤輸入應(yīng)解決的問題 1鍵盤的任務(wù) (1) 判別是否有鍵按下？若有，進入下一步工作。 (2)識別哪一個鍵被按下，并求出相應(yīng)的鍵值。 (3)根據(jù)鍵值，找到相應(yīng)鍵值的處理程序入口,2鍵盤輸入的特點,常見鍵盤：觸摸式鍵盤、薄膜鍵盤和按鍵式鍵盤，最常用的是按鍵式鍵盤。如圖（a）所

2、示，按鍵開關(guān)的兩端分別連接在行線和列線上，通過鍵盤開關(guān)機械觸點的斷開、閉合，其行線電壓輸出波形如圖（b）所示。,3按鍵的識別,鍵的閉合與否，行線輸出電壓上就是呈現(xiàn)高電平或低電平。高電平，表示鍵斷開，低電平則表示鍵閉合，通過對行線電平的高低狀態(tài)的檢測，可確認按鍵按下以及按鍵釋放與否。為了確保對一次按鍵動作只確認一次按鍵有效，必須消除抖動期t1和t3的影響。,4如何消除按鍵的抖動,單片機系統(tǒng)中應(yīng)用的一般是由機械觸點構(gòu)成的按鍵。當機械觸點斷開、閉合時，會有抖動，如下圖所示。在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯。即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。,按鍵

3、去抖動的方法有兩種：一種軟件延時；另一種是采用專用的鍵盤/顯示器接口芯片，這類芯片中都有自動去抖動的硬件電路。,(二）鍵盤的工作原理,1非編碼鍵盤 常見的為兩種結(jié)構(gòu)：獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤 （1）獨立式鍵盤 特點是：一鍵一線，各鍵相互獨立，每個鍵各接一條I/O口線，通過檢測I/O輸入線的電平狀態(tài)，可容易地判斷哪個按鍵被按下,2）矩陣式鍵盤 矩陣式（也稱行列式）鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，在按鍵數(shù)目較多的場合，要節(jié)省較多的I/O口線。由于矩陣式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合，才能確定閉合鍵位置。,下面討論

4、矩陣式鍵盤按鍵的識別方法。, 掃描法。第1步，識別鍵盤有無鍵按下；第2步，如有鍵被按下，識別出具體的鍵位。 掃描法的思想是，先把某一列置為低電平，其余各列置為高電平，檢查各行線電平的變化，如果某行線電平為低電平，則可確定此行此列交叉點處的按鍵被按下, 線反轉(zhuǎn)法。掃描法要逐列掃描查詢，有時則要多次掃描。而線反轉(zhuǎn)法則很簡練，無論被按鍵是處于第一列或最后一列，均只需經(jīng)過兩步便能獲得此按鍵所在的行列值，讓行線編程為輸入線，列線編程為輸出線，再把行線編程為輸出線，列線編程為輸入線,鍵盤的工作方式,單片機在忙于其他各項工作任務(wù)時，如何兼顧鍵盤的輸入，這取決于鍵盤的工作方式。工作方式選取原則是，既要保證及時

5、響應(yīng)按鍵操作，又不過多占用單片機工作時間。鍵盤工作方式有3種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃描。,編程掃描方式,1編程掃描方式 也稱查詢方式，利用單片機空閑時，調(diào)用鍵盤掃描子程序，反復(fù)掃描鍵盤。 如果單片機的查詢的頻率過高，雖能及時響應(yīng)鍵盤的輸入，但也會影響其他任務(wù)的進行。查詢的頻率過低，可能會鍵盤輸入漏判。 所以要根據(jù)單片機系統(tǒng)的繁忙程度和鍵盤的操作頻率，來調(diào)整鍵盤掃描的頻率,定時掃描方式,2定時掃描方式 每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。在這種方式中，通常利用單片機內(nèi)的定時器產(chǎn)生的定時中斷，進入中斷子程序來對鍵盤進行掃描，在有鍵按下時識別出該鍵，并執(zhí)行相應(yīng)鍵的處理程序。為了不漏判有效的按鍵，定時

6、中斷的周期一般應(yīng)小于100ms。,中斷掃描方式,3中斷掃描方式 為提高單片機掃描鍵盤的工作效率，可采用中斷掃描方式，如圖10-11所示。 圖中的鍵盤只有在鍵盤有按鍵按下時，發(fā)出中斷請求信號，單片機響應(yīng)中斷，執(zhí)行鍵盤掃描程序中斷服務(wù)子程序。如無鍵按下，單片機將不理睬鍵盤。 此種方式的優(yōu)點是，只有按鍵按下時，才進行處理，所以其實時性強，工作效率高。,圖10-11 采用線反轉(zhuǎn)法的矩陣式鍵盤,非編碼矩陣式鍵盤所完成的工作分為3個層次。 （1）單片機如何來監(jiān)視鍵盤的輸入，體現(xiàn)在鍵盤的工作方式上就是：編程掃描；定時掃描；中斷掃描。 （2）確定按下鍵的鍵號。體現(xiàn)在按鍵的識別方法上就是：掃描法；線反轉(zhuǎn)法。 （

7、3）根據(jù)按下鍵的鍵號，實現(xiàn)按鍵的功能，即跳向?qū)?yīng)的鍵處理程序。,編程掃描方式,編程掃描方式是利用CPU完成其他工作的空余調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應(yīng)鍵盤輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。 鍵盤掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容： （1）判別有無鍵按下。 （2）鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值。 （3）用計算法或查表法得到鍵值。 （4）判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續(xù)等待。 （5）將閉合鍵鍵號保存，同時轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。,定時掃描方式,定時掃描方式就是每隔一段時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內(nèi)部的定時器產(chǎn)生一定時間（例如10ms）的定時，當定時時間到就

8、產(chǎn)生定時器溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。,中斷掃描方式,當無鍵按下時，CPU處理自己的工作，當有鍵按下時，產(chǎn)生中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序，并識別鍵號。中斷掃描方式可以提高CPU工作效率 。,圖中的4輸入與門用于產(chǎn)生按鍵中斷，其輸入端與各列線相連，再通過上拉電阻接至+5V電源，輸出端接至8051的外部中斷輸入端。具體工作如下：當鍵盤無鍵按下時，與門各輸入端均為高電平，保持輸出端為高電平；當有鍵按下時，端為低電平，向CPU申請中斷，若CPU開放外部中斷，則會響應(yīng)中斷請求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行鍵盤掃描子程序。,UpDown ；上下行標志StartEnd ；啟動及停止標志LAMPCODE ；存放流動的數(shù)據(jù)代碼,程序中用到的變量和常量的定義,程序中調(diào)用的子程序,KEY ；鍵盤程序 KEYPROC ；鍵盤處理程序 LAMP ；燈顯示程序 DELAY ；延時程序，鍵盤處理中調(diào)用,8279可編程鍵盤/顯示器接口技術(shù)8279的工作原理鍵盤部分 提供64按鍵陣列(可擴展為128)的掃描接口，也可以接傳感器陣列。鍵的按下可以是雙鍵鎖定或N鍵互鎖。鍵盤輸入經(jīng)過反彈跳電路自動消除前后沿按鍵抖動影響之后，被選通送入一個8字符的FIFO(先進先出棧)存儲器。如果送入的字符多于8個，則溢出狀態(tài)置位。按鍵輸入后將中斷輸出線升到高電平向CPU發(fā)中斷