鍵盤(pán)及其接口電路

二、鍵盤(pán)及其接口電路鍵盤(pán)的分類1）什么是鍵盤(pán)？是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，它主要由鍵開(kāi)關(guān)和鍵掃描電路兩部分組成。2）鍵盤(pán)的分類按其構(gòu)造原理可以分為兩類：一類是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵，另一類是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)按鍵；從接口原理上可分為：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。其區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法不同。編碼鍵盤(pán)主要是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別，缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)開(kāi)銷大；非編碼鍵盤(pán)主要是由用戶軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵的定義與識(shí)別。2、按鍵的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)V列線輸出圖12.2鍵開(kāi)關(guān)矩陣DOSDOS方式下的多鍵盤(pán)是計(jì)算機(jī)必備的輸入設(shè)備，數(shù)據(jù)錄入大多數(shù)是通過(guò)擊鍵完成的，數(shù)操作也是通過(guò)鍵入命令行來(lái)執(zhí)行的。和CRT顯示器一樣，鍵盤(pán)是一個(gè)單獨(dú)的部件，通過(guò)一根五芯電纜接到機(jī)箱背面的圓形鍵盤(pán)插座上。按物理結(jié)構(gòu)分，鍵盤(pán)有機(jī)械式、薄膜式和電容式三種。電容式鍵盤(pán)采用無(wú)觸點(diǎn)按鍵，觸感好，操作靈活。按鍵盤(pán)口數(shù)分，常見(jiàn)的有出104/105鍵。目前微機(jī)以配備鍵盤(pán)的居多。3值單鍵盤(pán)接口電路口等。Windows95面市后，在83/84鍵、101/102101/102鍵盤(pán)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而推101/102鍵、104/105鍵電容式在微機(jī)系統(tǒng)中運(yùn)用的按鍵，通常僅需提供邏輯的通與斷，其機(jī)械結(jié)構(gòu)往往是比較簡(jiǎn)單的。構(gòu)成形式可如圖12.1所示。它主要的功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成電氣上的邏輯關(guān)系。就是說(shuō)，它能提供標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。在按鍵電路中的電阻就是說(shuō)，它能提供標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平，以便與通用數(shù)字系統(tǒng)的邏輯電平相容。在按鍵電路中的電阻R用于限制其中流過(guò)的電流。從按鍵的定位方式，它的工作壽命可達(dá)100萬(wàn)次以上。，它的工作壽命可達(dá)100萬(wàn)次以上。借助于軟件設(shè)置的特定的標(biāo)志位，無(wú)鎖按鍵可以具有類同于機(jī)械結(jié)構(gòu)或電看，它有無(wú)鎖的、自鎖的和互鎖的。在邏輯上它們等效于單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)和多穩(wěn)態(tài)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，常用的是機(jī)械結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的無(wú)鎖單穩(wěn)式的按鍵（常態(tài)為開(kāi)路）路硬件所提供的自鎖或互鎖功能。3、鍵開(kāi)關(guān)矩陣鍵盤(pán)是由許多鍵按某一規(guī)律排列而成的設(shè)備。每個(gè)鍵代表一定的信息，鍵位置的排列要按照人們的使用習(xí)慣來(lái)安排。在鍵盤(pán)內(nèi)部，各鍵開(kāi)關(guān)的兩個(gè)端常用矩陣形式連接，以便使接鍵盤(pán)是由許多鍵按某一規(guī)律排列而成的設(shè)備。每個(gè)鍵代表一定的信息，鍵位置的排列要按照人們的使用習(xí)慣來(lái)安排。在鍵盤(pán)內(nèi)部，各鍵開(kāi)關(guān)的兩個(gè)端常用矩陣形式連接，以便使接線最簡(jiǎn)單。圖的一端接電源，而另一端供檢測(cè)用。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，接入數(shù)據(jù)線供檢測(cè)的各列線均為高電平。當(dāng)行線中某一線為低電平，而卻好與此相連的某一鍵按下，相應(yīng)的列線（接入數(shù)據(jù)線）就變線最簡(jiǎn)單。圖的一端接電源，而另一端供檢測(cè)用。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，接入數(shù)據(jù)線供檢測(cè)的各列線均為高電平。當(dāng)行線中某一線為低電平，而卻好與此相連的某一鍵按下，相應(yīng)的列線（接入數(shù)據(jù)線）就變12.2是一種有觸點(diǎn)鍵盤(pán)的矩陣，各行線可以逐行加上低電平的輸入，各列線低。通過(guò)程序的檢測(cè)就可以查出是哪個(gè)鍵按下。4、簡(jiǎn)單鍵盤(pán)接口的掃描原理見(jiàn)圖12.3。該接口用了兩個(gè)I/O端口，一個(gè)用作行掃描碼的輸出該接口用了兩個(gè)I/O端口，一個(gè)用作行掃描碼的輸出KBOUT,另一個(gè)用作列檢測(cè)碼輸入KBIN。行線為掃描輸入，列線為掃描輸出。其原理如下：動(dòng)后，各行線全部為低電平。列線輸入的數(shù)據(jù)各位全為高電平，經(jīng)緩沖器送上數(shù)據(jù)線被先使行線輸入鎖存器各位置“1”，經(jīng)反相驅(qū)CPU讀取，此時(shí)全為“1”說(shuō)明沒(méi)有鍵按下，相反如果確認(rèn)有鍵按下時(shí)，才進(jìn)行行掃描。值以確定所按的鍵在哪條行線上和哪條列線上。5、消抖動(dòng)發(fā)現(xiàn)其中有“動(dòng)后，各行線全部為低電平。列線輸入的數(shù)據(jù)各位全為高電平，經(jīng)緩沖器送上數(shù)據(jù)線被先使行線輸入鎖存器各位置“1”，經(jīng)反相驅(qū)CPU讀取，此時(shí)全為“1”說(shuō)明沒(méi)有鍵按下，相反如果確認(rèn)有鍵按下時(shí)，才進(jìn)行行掃描。值以確定所按的鍵在哪條行線上和哪條列線上。5、消抖動(dòng)發(fā)現(xiàn)其中有“0”輸入，說(shuō)明有鍵按下，只有當(dāng)掃描的方法是使行線逐條地變?yōu)榈碗娖?，讀列鍵開(kāi)關(guān)在按下和釋放時(shí)，通常伴隨著一定時(shí)間的觸點(diǎn)抖動(dòng)，接著才能穩(wěn)定下來(lái)，如圖12.4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)。即一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的12.5所示，雙穩(wěn)觸發(fā)器一旦翻轉(zhuǎn)，觸點(diǎn)抖動(dòng)的浮空對(duì)他不會(huì)有任何影響。硬件去抖動(dòng)的方法是采用一個(gè)R口S觸發(fā)器，由R口S觸發(fā)器的特性阻止抖動(dòng)信號(hào)傳到CPU中去。圖中所用的是一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)有一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，它總是處于兩種狀態(tài)之一。當(dāng)開(kāi)關(guān)從12.5所示，雙穩(wěn)觸發(fā)器一旦翻轉(zhuǎn)，觸點(diǎn)抖動(dòng)的浮空對(duì)他不會(huì)有任何影響。硬件去抖動(dòng)的方法是采用一個(gè)R口S觸發(fā)器，由R口S觸發(fā)器的特性阻止抖動(dòng)信號(hào)傳到CPU中去。圖中所用的是一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，這種開(kāi)關(guān)有一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)，它總是處于兩種狀態(tài)之一。當(dāng)開(kāi)關(guān)從常閉向常開(kāi)方向打時(shí)，NC一端產(chǎn)生后沿抖動(dòng)，而NO一端則產(chǎn)生前沿抖動(dòng)，RS觸發(fā)器端原為1”，由于開(kāi)關(guān)從NC打到NO,使得Q端從1”變?yōu)椤?”，這樣無(wú)論NO端怎樣抖動(dòng)，檢測(cè)誤判，可采用雙穩(wěn)觸發(fā)器硬件來(lái)抑制其邏輯信號(hào)的抖動(dòng)，硬件去抖動(dòng)電路如圖總使Q端為低，這樣就達(dá)到了去抖動(dòng)的目的。另外，當(dāng)檢測(cè)到按鍵被按下或釋放時(shí)，也可利用軟件延時(shí)避開(kāi)觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)的影響，通常只要延時(shí)大于20ms都能避開(kāi)抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間，然后確認(rèn)按鍵的通或斷狀態(tài)。通常只要延時(shí)大于經(jīng)測(cè)試，各種不同口開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)時(shí)間大約在幾口十幾毫秒范圍內(nèi)。軟件方法就是在檢測(cè)到有鍵按下以后，CPU用軟件產(chǎn)生約20ms的延時(shí)，測(cè)到有鍵按下以后，CPU用軟件產(chǎn)生約20ms的延時(shí)，然后再進(jìn)入掃描檢測(cè)程序。因?yàn)?0ms后鍵開(kāi)關(guān)已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，只要鍵仍被按著就一定會(huì)被檢測(cè)出來(lái)。6、非編碼鍵盤(pán)接口1）工作原理1）工作原理簡(jiǎn)單的非編碼鍵盤(pán)像一組按鈕開(kāi)關(guān)，通常連接成矩陣結(jié)構(gòu)，使硬件最省，這對(duì)于鍵的數(shù)簡(jiǎn)單的非編碼鍵盤(pán)像一組按鈕開(kāi)關(guān)，通常連接成矩陣結(jié)構(gòu)，使硬件最省，這對(duì)于鍵的數(shù)量較多的鍵盤(pán)是十分必要的。見(jiàn)12.6。量較多的鍵盤(pán)是十分必要的。見(jiàn)12.6。2）鍵掃描法的過(guò)程CPU通過(guò)接口，先將第一行線送“CPU通過(guò)接口，先將第一行線送“0”（接地）；CPU通過(guò)接口，檢查每一根列線，是否有一根線接地。若有，則說(shuō)明該列有一個(gè)鍵按下，記下行和列，查鍵值表；否則，將第二行線送“0”,并繼續(xù)進(jìn)行②項(xiàng)工作，直至找出第X否則，將第二行線送“0”,并繼續(xù)進(jìn)行②項(xiàng)工作，直至找出第X行，第Y列被按下的鍵為止。七、有關(guān)程序在了解鍵盤(pán)掃描的基本過(guò)程后，下面我們將結(jié)合一個(gè)4*4矩陣的簡(jiǎn)易鍵盤(pán)，如圖在了解鍵盤(pán)掃描的基本過(guò)程后，下面我們將結(jié)合一個(gè)4*4矩陣的簡(jiǎn)易鍵盤(pán)，如圖12.3那樣，給出鍵盤(pán)掃描程序。（1）查是否有鍵按下SEC：MOVAL,0FHOUTKBOUT,AL；使輸出四條行線為全“0”INAL,KBIN；讀入列線狀態(tài)ANDAL,0FH；屏蔽無(wú)用位CMPAL,0FH；是否有為“0”的列線JZDISP沒(méi)有，回主程序中的顯示段JMPANLS有，轉(zhuǎn)鍵分析程序（2）鍵分析程序ANLS：MOVBL,00H；鍵編號(hào)，使從00號(hào)開(kāi)始MOVBH,01H；掃描的起始狀態(tài)MOVCX,0004H；掃描次數(shù)計(jì)數(shù)TWO：MOVAL,BHOUTKBOUT，AL；掃描一行，即使一行為低電平INAL,KBIN；讀入全部列線狀態(tài)ANDAL,0FHCMPAL,0FH；對(duì)有用位進(jìn)行比較JNZONE是此行有鍵按下，轉(zhuǎn)找列線程序段ROLBH沒(méi)有找到，左移一位，改變掃描行ADDBL,04H；鍵號(hào)的起始值隨掃描行以4增加LOOPTWOCX減量尚未到0時(shí)，程序循環(huán)，掃描下一行JMPDISPONE：RCRAL，用移位對(duì)進(jìn)位位判斷是否為0JNCDISP找到，回主程序顯示段INCBL沒(méi)找到，鍵號(hào)加1JMPONE檢查下一列DISP：顯示程序在這種簡(jiǎn)單鍵盤(pán)中，鍵的功