基于89C51的計算機可鎖定加密鍵盤設(shè)計

1、基于89C51的計算機可鎖定加密鍵盤設(shè)計摘要：介紹P鍵盤和鍵盤接口的PS/2通信協(xié)議，以及用8951實現(xiàn)可鎖定鍵盤的軟件和硬件設(shè)計方法。具有平安可靠、容錯才能強、可以直接采用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤進展改裝、便于實現(xiàn)等優(yōu)點，并保存標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的全部功能。關(guān)鍵詞：PS/2895151鍵盤引言在智能儀器、自動控制等領(lǐng)域，已大量使用嵌入式P，如Advanteh公司的P/104、AD公司的DI-P等。為適應(yīng)開放式、模塊化的要求，嵌入式P具有標(biāo)準(zhǔn)的P接口，如VGA顯示器控制接口、以太網(wǎng)接口、RS232接口、P/AT鍵盤接口等。所以，可以用標(biāo)準(zhǔn)的P鍵盤對嵌入式P進展操作與控制。鍵盤在輸入指令之后，可能很長一段時間不用。為計算

2、機平安和防止誤觸發(fā)，需要將鍵盤鎖定，還要對某些鍵采取屏蔽措施，但是P標(biāo)準(zhǔn)鍵盤不能滿足這些要求。本文介紹一種用8951設(shè)計實現(xiàn)的可鎖定加密P/AT鍵盤。1鍵盤功能及工作原理P鍵盤功能主要有按鍵識別、去抖、重鍵處理、發(fā)送掃描碼、自動重發(fā)、接收鍵盤命令、處理命令等。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤程序設(shè)計簡單，但硬件電路復(fù)雜，價格較高；非編碼鍵盤用軟件來實現(xiàn)識別鍵、編碼轉(zhuǎn)換、去抖等功能，硬件電路簡單，價格廉價?，F(xiàn)代微機系統(tǒng)中廣泛采用非編碼鍵盤。P鍵盤多采用18行8列的二維矩陣行列構(gòu)造。采用行掃描法識別按下的按鍵。2PS/2協(xié)議PS/2協(xié)議是外設(shè)與主機之間通信的一種同步雙向串行協(xié)議。在該協(xié)議中主機

3、擁有較高的優(yōu)先級，在一定條件下可以終止外設(shè)正在進展的發(fā)送過程。PS/2協(xié)議采用的傳送數(shù)據(jù)幀的格式為：1位起始位0、8位數(shù)據(jù)位、1位奇偶校驗位、1位停頓位1。數(shù)據(jù)發(fā)送時低位在前，高位在后。外設(shè)每收到主機發(fā)來的1幀數(shù)據(jù)，都要緊隨該幀的停頓位發(fā)送一個握手位AK0應(yīng)答主機。然后，外設(shè)還要發(fā)1幀應(yīng)答數(shù)據(jù)0 xF0，表示外設(shè)已經(jīng)完好地接收到了主機的命令；而主機那么不需發(fā)送握手位，也不需要發(fā)送應(yīng)答鄭2.1鍵盤到P鍵盤接口的通信當(dāng)時鐘線和數(shù)據(jù)線均為高電平時，允許鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將接收數(shù)據(jù)；當(dāng)時鐘線被拉為低電平時，說明系統(tǒng)制止數(shù)據(jù)傳輸。圖1給出了發(fā)送時序，包含1個低電平觸發(fā)的起始位、8位數(shù)據(jù)位、1個奇校驗位和

4、1個高電平的完畢位。2.2P系統(tǒng)到鍵盤的通信協(xié)議假設(shè)時鐘線出現(xiàn)高電平，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)低電平，說明系統(tǒng)懇求發(fā)送，鍵盤準(zhǔn)備產(chǎn)生同步時鐘脈沖串，并接收數(shù)據(jù)。包含了1個低電平觸發(fā)的起始位、8位數(shù)據(jù)位、1個奇校驗位、1個應(yīng)答位、1個高電平的完畢位。圖2為時序圖。(1)鍵盤命令及執(zhí)行過程FFH：復(fù)位鍵盤。系統(tǒng)通過此軟件復(fù)位命令使鍵盤進入程序復(fù)位和內(nèi)部自測試，稱為根本保證測試BAT。復(fù)位鍵盤的過程如下：a.鍵盤收到FFH后立即回送AKFAH作答；b.鍵盤接口收到AK后，將鍵盤時鐘和數(shù)據(jù)線置為高電平；.鍵盤檢測到此狀態(tài)后開場BAT操作；d.假如BAT正確完成，鍵盤發(fā)送AAH以表示完畢，否那么以FDH或其它任何值表

5、示診斷有誤。FEH：重新發(fā)送。當(dāng)系統(tǒng)檢測到從鍵盤送來的任何傳輸錯誤時，它便向鍵盤發(fā)送FEH命令。鍵盤接收到此命令后，將重新送出原來的內(nèi)容。FDHF7H：空操作保存未用。F6H：設(shè)置缺省值。此命令使鍵盤所有條件復(fù)位到電源接通時的缺省狀態(tài)，鍵盤繼續(xù)掃描。F5H：設(shè)置缺省值和停頓鍵盤。此命令使鍵盤所有條件復(fù)位到電源接通時的缺省狀態(tài)，并停頓鍵盤掃描，等待下一個鍵盤命令。F4H：啟動鍵盤。鍵盤接收到此命令后，用AKFAH作答，去除輸出緩沖器，并啟動鍵盤開場掃描。F3H：設(shè)置拍發(fā)速率和延時參數(shù)。每當(dāng)按下任一鍵時，鍵盤以拍發(fā)速率連續(xù)送出鍵的接通碼，直到鍵被釋放為止。延時參數(shù)是指按下一鍵后，鍵盤輸出的響應(yīng)時間

6、。系統(tǒng)缺省設(shè)置：拍發(fā)速率=10個/s20%，延時=500s20%。當(dāng)要改變設(shè)置時可以使用F3H命令，并后跟一個字節(jié)的參數(shù)。參數(shù)定義如表1所列。表1D7D6D5D4D3D2D1D00BA計算拍發(fā)速率和響應(yīng)延時的公式如下：拍發(fā)速率=1/8+A2B0.004171/s響應(yīng)延時=1+250s注：缺省的延時參數(shù)值為2H。此命令的執(zhí)行過程如下：a.鍵盤收到F3H命令后，用FAH予以響應(yīng)，并停頓掃描和等待隨后的參數(shù)；b.鍵盤假設(shè)收到隨后的設(shè)置參數(shù)，用另一個AK響應(yīng)，并按其參數(shù)設(shè)置新的拍發(fā)速率和響應(yīng)延時，之后重新開場掃描假設(shè)鍵盤原來是開放的；.鍵盤假設(shè)收到FAH命令，但無隨后的設(shè)置參數(shù)，那么鍵盤完畢命令設(shè)置，

7、并保持原來的拍發(fā)速率和響應(yīng)延時，停頓掃描。F2H，F(xiàn)1，EFH：保存未用。F0H：設(shè)置鍵盤掃描碼命令。此命令用于設(shè)置鍵盤的掃描碼，后跟參數(shù)指定三種掃描碼的哪一種。鍵盤復(fù)位時，默認(rèn)掃描碼是第二種。EEH：回送命令。此命令用于輔助診斷，要求鍵盤接收到EEH時也要回送EEH予以響應(yīng)。假設(shè)鍵盤原來是開放的，那么繼續(xù)掃描。EDH：置位/復(fù)位LED指示器。鍵盤右上角有三個LED指示器，分別反映aps、Nu和Srll三個鍵的鎖定情況。參數(shù)字節(jié)如表2所列。表2D7D3D2D1D0保存1=鼓勵apsLED1=鼓勵NuLED1=鼓勵SrllLED此命令執(zhí)行過程與F3H相似。假設(shè)命令后跟參數(shù)，那么按參數(shù)設(shè)定LED狀

8、態(tài)并繼續(xù)掃描。假設(shè)僅有命令無參數(shù)，那么不改變LED原狀態(tài)，并停頓掃描。(2)鍵盤響應(yīng)鍵盤在以下四種情況下都會向鍵盤接口發(fā)送數(shù)據(jù)。按下任一鍵，鍵盤以拍發(fā)速率向接口發(fā)送鍵盤接通掃描碼。釋放所按下的鍵，鍵盤發(fā)送斷開掃描碼。系統(tǒng)向鍵盤發(fā)送鍵盤命令后，鍵盤回送應(yīng)答。當(dāng)用戶按鍵速度超出鍵盤所能包容的最大鍵個數(shù)時，鍵盤做出響應(yīng)。后三種情況稱為鍵盤響應(yīng)。響應(yīng)字節(jié)有7個，定義如下。FEH：重新發(fā)送響應(yīng)。當(dāng)鍵盤收到一個無效的鍵盤命令，或者檢測到奇偶錯的鍵盤命令時，鍵盤回送響應(yīng)字節(jié)為FEH，要求系統(tǒng)重發(fā)鍵盤命令。FAH：正常應(yīng)答。對任何一個有效的鍵盤命令，鍵盤回送FAH予以響應(yīng)。00H：超限應(yīng)答。當(dāng)用戶按鍵速度超出

9、鍵盤所能包容的最大鍵符個數(shù)時16個字節(jié)的緩沖器，鍵盤發(fā)送00H。FDH：診斷故障應(yīng)答。鍵盤承受軟件復(fù)位命令，執(zhí)行自測試過程中。假設(shè)檢測到故障，那么以FDH應(yīng)答。此時，鍵盤停頓掃描并等待下一個鍵盤命令。AAH：診斷正常應(yīng)答。鍵盤在軟件復(fù)位過程中，正常完成BAT測試，以AAH應(yīng)答。FEH：回響命令的應(yīng)答，對鍵盤FEH命令的應(yīng)答。F0H：斷開掃描碼前綴，鍵盤對鍵符按下后釋放的應(yīng)答，第一個字節(jié)為F0H，第二個字節(jié)為接通掃描碼有幾個鍵例外。3硬件設(shè)計P系列鍵盤采用18行8列的矩陣行列構(gòu)造。8951單片機有4個8位I/端口，因此可以采用P0、P2口再加上P3口的2個P3.6和P3.7作為行掃描線。P1口作

10、為列輸入線假如用P0口作列輸入線，必須加上拉電阻。采用P3.0、P3.1作為數(shù)據(jù)線和時鐘線與P系統(tǒng)進展通信，用P3.2、P3.4、P3.5控制鍵盤上的3個指示燈。硬件原理如圖3所示。鍵盤與計算機通過一個五芯PS/2接口為六芯插座相接，4個有效引腳的定義分別是電源V、地GND、串行時鐘線SK、串行數(shù)據(jù)線SI。4軟件設(shè)計消抖及重鍵處理：通過軟件上延時程序來消除抖動；采用后按鍵優(yōu)先處理，即多鍵同時按下時，只重復(fù)發(fā)送最后按下鍵的掃描碼。程序包括鍵盤掃描子程序、發(fā)送鍵碼子程序、發(fā)送數(shù)據(jù)子程序、接收命令子程序、定時器1中斷效勞程序、主程序等。鍵盤掃描子程序用于掃描鍵狀態(tài)，將被按鍵的位置號存入緩沖器中；發(fā)送鍵碼子程序用于將緩沖區(qū)鍵的接通碼或斷開碼發(fā)送給計算機鍵盤接口或者存在鍵盤密碼緩沖區(qū)中；發(fā)送數(shù)據(jù)子程序用于將數(shù)據(jù)發(fā)給計算機鍵盤接口；接收命令子程序用于接收計算機鍵盤接口發(fā)來的鍵盤命令；定時器1中斷效勞子程序用于給程序中的延時提供標(biāo)準(zhǔn)時鐘，并具有軟件看門