單片機(jī)原理與接口技術(shù)-鍵盤(pán)接口技術(shù) (2)課件

鍵盤(pán)接口原理生物醫(yī)學(xué)091班鍵盤(pán)具有向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、命令等功能，是人與單片機(jī)對(duì)話的主要手段。下面介紹鍵盤(pán)的工作原理和鍵盤(pán)的工作方式。

鍵盤(pán)由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個(gè)按鍵實(shí)際上是一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，也就是說(shuō)鍵盤(pán)是一組規(guī)則排列的開(kāi)關(guān)。單片機(jī)使用的按鍵是一種常開(kāi)型的開(kāi)關(guān)，平時(shí)按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合（一）鍵盤(pán)輸入應(yīng)解決的問(wèn)題1．鍵盤(pán)的任務(wù)(1)判別是否有鍵按下？若有，進(jìn)入下一步工作。(2)識(shí)別哪一個(gè)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(pán)輸入的特點(diǎn)常見(jiàn)鍵盤(pán)：觸摸式鍵盤(pán)、薄膜鍵盤(pán)和按鍵式鍵盤(pán)，最常用的是按鍵式鍵盤(pán)。如圖（a）所示，按鍵開(kāi)關(guān)的兩端分別連接在行線和列線上，通過(guò)鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合，其行線電壓輸出波形如圖（b）所示。4．如何消除按鍵的抖動(dòng)

單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用的一般是由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的按鍵。當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，會(huì)有抖動(dòng)，如下圖所示。在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)。即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。

按鍵去抖動(dòng)的方法有兩種：一種軟件延時(shí)；另一種是采用專(zhuān)用的鍵盤(pán)/顯示器接口芯片，這類(lèi)芯片中都有自動(dòng)去抖動(dòng)的硬件電路。(二）鍵盤(pán)的工作原理

1．非編碼鍵盤(pán)常見(jiàn)的為兩種結(jié)構(gòu)：獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)（1）獨(dú)立式鍵盤(pán)特點(diǎn)是：一鍵一線，各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)鍵各接一條I/O口線，通過(guò)檢測(cè)I/O輸入線的電平狀態(tài)，可容易地判斷哪個(gè)按鍵被按下2）矩陣式鍵盤(pán)矩陣式（也稱行列式）鍵盤(pán)用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，在按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，要節(jié)省較多的I/O口線。由于矩陣式鍵盤(pán)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(hào)配合，才能確定閉合鍵位置。下面討論矩陣式鍵盤(pán)按鍵的識(shí)別方法。①掃描法。第1步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵按下；第2步，如有鍵被按下，識(shí)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(diǎn)處的按鍵被按下②線反轉(zhuǎn)法。掃描法要逐列掃描查詢，有時(shí)則要多次掃描。而線反轉(zhuǎn)法則很簡(jiǎn)練，無(wú)論被按鍵是處于第一列或最后一列，均只需經(jīng)過(guò)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，列線編程為輸入線編程掃描方式1．編程掃描方式也稱查詢方式，利用單片機(jī)空閑時(shí)，調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，反復(fù)掃描鍵盤(pán)。如果單片機(jī)的查詢的頻率過(guò)高，雖能及時(shí)響應(yīng)鍵盤(pán)的輸入，但也會(huì)影響其他任務(wù)的進(jìn)行。查詢的頻率過(guò)低，可能會(huì)鍵盤(pán)輸入漏判。所以要根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)的繁忙程度和鍵盤(pán)的操作頻率，來(lái)調(diào)整鍵盤(pán)掃描的頻率定時(shí)掃描方式2．定時(shí)掃描方式每隔一定的時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次。在這種方式中，通常利用單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器產(chǎn)生的定時(shí)中斷，進(jìn)入中斷子程序來(lái)對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，在有鍵按下時(shí)識(shí)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(shí)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(jī)掃描鍵盤(pán)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(pán)只有在鍵盤(pán)有按鍵按下時(shí)，發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)中斷，執(zhí)行鍵盤(pán)掃描程序中斷服務(wù)子程序。如無(wú)鍵按下，單片機(jī)將不理睬鍵盤(pán)。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是，只有按鍵按下時(shí)，才進(jìn)行處理，所以其實(shí)時(shí)性強(qiáng)，工作效率高。非編碼矩陣式鍵盤(pán)所完成的工作分為3個(gè)層次。（1）單片機(jī)如何來(lái)監(jiān)視鍵盤(pán)的輸入，體現(xiàn)在鍵盤(pán)的工作方式上就是：①編程掃描；②定時(shí)掃描；③中斷掃描。（2）確定按下鍵的鍵號(hào)。體現(xiàn)在按鍵的識(shí)別方法上就是：①掃描法；②線反轉(zhuǎn)法。（3）根據(jù)按下鍵的鍵號(hào)，實(shí)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(pán)掃描子程序來(lái)響應(yīng)鍵盤(pán)輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤(pán)為止。

鍵盤(pán)掃描程序一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：（1）判別有無(wú)鍵按下。（2）鍵盤(pán)掃描取得閉合鍵的行、列值。（3）用計(jì)算法或查表法得到鍵值。（4）判斷閉合鍵是否釋放，如沒(méi)釋放則繼續(xù)等待。

（5）將閉合鍵鍵號(hào)保存，同時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。定時(shí)掃描方式定時(shí)掃描方式就是每隔一段時(shí)間對(duì)鍵盤(pán)掃描一次，它利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器產(chǎn)生一定時(shí)間（例如10ms）的定時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到就產(chǎn)生定時(shí)器溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，并在有鍵按下時(shí)識(shí)別出該鍵，再執(zhí)行該鍵的功能程序。UpDown ；上下行標(biāo)志

StartEnd ；啟動(dòng)及停止標(biāo)志

LAMPCODE；存放流動(dòng)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(pán)程序

KEYPROC；鍵盤(pán)處理程序

LAMP；燈顯示程序

DELAY；延時(shí)程序，鍵盤(pán)處理中調(diào)用8279可編程鍵盤(pán)/顯示器接口技術(shù)

8279的工作原理

鍵盤(pán)部分

提供64按鍵陣列(可擴(kuò)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(pán)輸入經(jīng)過(guò)反彈跳電路自動(dòng)消除前后沿按鍵抖動(dòng)影響之后，被選通送入一個(gè)8字符的FIFO(先進(jìn)先出棧)存儲(chǔ)器。如果送入的字符多于8個(gè)，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)中斷申請(qǐng)。

顯示部分

對(duì)7