鍵盤及其接口電路

二、鍵盤及其接口電路鍵盤的分類1）什么是鍵盤？是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，它主要由鍵開關和鍵掃描電路兩部分組成。2）鍵盤的分類按其構造原理可以分為兩類：一類是觸點式開關按鍵，另一類是無觸點開關按鍵；從接口原理上可分為：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。其區(qū)別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法不同。編碼鍵盤主要是用硬件來實現對鍵的識別，缺點是經濟開銷大；非編碼鍵盤主要是由用戶軟件來實現鍵的定義與識別。2、按鍵的結構和特點V列線輸出圖12.2鍵開關矩陣DOSDOS方式下的多鍵盤是計算機必備的輸入設備，數據錄入大多數是通過擊鍵完成的，數操作也是通過鍵入命令行來執(zhí)行的。和CRT顯示器一樣，鍵盤是一個單獨的部件，通過一根五芯電纜接到機箱背面的圓形鍵盤插座上。按物理結構分，鍵盤有機械式、薄膜式和電容式三種。電容式鍵盤采用無觸點按鍵，觸感好，操作靈活。按鍵盤口數分，常見的有出104/105鍵。目前微機以配備鍵盤的居多。3值單鍵盤接口電路口等。Windows95面市后，在83/84鍵、101/102101/102鍵盤的基礎上改進而推101/102鍵、104/105鍵電容式在微機系統(tǒng)中運用的按鍵，通常僅需提供邏輯的通與斷，其機械結構往往是比較簡單的。構成形式可如圖12.1所示。它主要的功能是把機械上的通斷轉換成電氣上的邏輯關系。就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數字系統(tǒng)的邏輯電平相容。在按鍵電路中的電阻就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數字系統(tǒng)的邏輯電平相容。在按鍵電路中的電阻R用于限制其中流過的電流。從按鍵的定位方式，它的工作壽命可達100萬次以上。，它的工作壽命可達100萬次以上。借助于軟件設置的特定的標志位，無鎖按鍵可以具有類同于機械結構或電看，它有無鎖的、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)。在計算機系統(tǒng)中，常用的是機械結構最簡單的無鎖單穩(wěn)式的按鍵（常態(tài)為開路）路硬件所提供的自鎖或互鎖功能。3、鍵開關矩陣鍵盤是由許多鍵按某一規(guī)律排列而成的設備。每個鍵代表一定的信息，鍵位置的排列要按照人們的使用習慣來安排。在鍵盤內部，各鍵開關的兩個端常用矩陣形式連接，以便使接鍵盤是由許多鍵按某一規(guī)律排列而成的設備。每個鍵代表一定的信息，鍵位置的排列要按照人們的使用習慣來安排。在鍵盤內部，各鍵開關的兩個端常用矩陣形式連接，以便使接線最簡單。圖的一端接電源，而另一端供檢測用。當無鍵按下時，接入數據線供檢測的各列線均為高電平。當行線中某一線為低電平，而卻好與此相連的某一鍵按下，相應的列線（接入數據線）就變線最簡單。圖的一端接電源，而另一端供檢測用。當無鍵按下時，接入數據線供檢測的各列線均為高電平。當行線中某一線為低電平，而卻好與此相連的某一鍵按下，相應的列線（接入數據線）就變12.2是一種有觸點鍵盤的矩陣，各行線可以逐行加上低電平的輸入，各列線低。通過程序的檢測就可以查出是哪個鍵按下。4、簡單鍵盤接口的掃描原理見圖12.3。該接口用了兩個I/O端口，一個用作行掃描碼的輸出該接口用了兩個I/O端口，一個用作行掃描碼的輸出KBOUT,另一個用作列檢測碼輸入KBIN。行線為掃描輸入，列線為掃描輸出。其原理如下：動后，各行線全部為低電平。列線輸入的數據各位全為高電平，經緩沖器送上數據線被先使行線輸入鎖存器各位置“1”，經反相驅CPU讀取，此時全為“1”說明沒有鍵按下，相反如果確認有鍵按下時，才進行行掃描。值以確定所按的鍵在哪條行線上和哪條列線上。5、消抖動發(fā)現其中有“動后，各行線全部為低電平。列線輸入的數據各位全為高電平，經緩沖器送上數據線被先使行線輸入鎖存器各位置“1”，經反相驅CPU讀取，此時全為“1”說明沒有鍵按下，相反如果確認有鍵按下時，才進行行掃描。值以確定所按的鍵在哪條行線上和哪條列線上。5、消抖動發(fā)現其中有“0”輸入，說明有鍵按下，只有當掃描的方法是使行線逐條地變?yōu)榈碗娖?，讀列鍵開關在按下和釋放時，通常伴隨著一定時間的觸點抖動，接著才能穩(wěn)定下來，如圖12.4所示，在觸點抖動期間，檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯。即一次按下或釋放被錯誤地認為多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的釋放被錯誤地認為多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的12.5所示，雙穩(wěn)觸發(fā)器一旦翻轉，觸點抖動的浮空對他不會有任何影響。硬件去抖動的方法是采用一個R口S觸發(fā)器，由R口S觸發(fā)器的特性阻止抖動信號傳到CPU中去。圖中所用的是一個單刀雙擲開關，這種開關有一個常開觸點和常閉觸點，它總是處于兩種狀態(tài)之一。當開關從12.5所示，雙穩(wěn)觸發(fā)器一旦翻轉，觸點抖動的浮空對他不會有任何影響。硬件去抖動的方法是采用一個R口S觸發(fā)器，由R口S觸發(fā)器的特性阻止抖動信號傳到CPU中去。圖中所用的是一個單刀雙擲開關，這種開關有一個常開觸點和常閉觸點，它總是處于兩種狀態(tài)之一。當開關從常閉向常開方向打時，NC一端產生后沿抖動，而NO一端則產生前沿抖動，RS觸發(fā)器端原為1”，由于開關從NC打到NO,使得Q端從1”變?yōu)椤?”，這樣無論NO端怎樣抖動，檢測誤判，可采用雙穩(wěn)觸發(fā)器硬件來抑制其邏輯信號的抖動，硬件去抖動電路如圖總使Q端為低，這樣就達到了去抖動的目的。另外，當檢測到按鍵被按下或釋放時，也可利用軟件延時避開觸點機械抖動的影響，通常只要延時大于20ms都能避開抖動持續(xù)時間，然后確認按鍵的通或斷狀態(tài)。通常只要延時大于經測試，各種不同口開關的抖動時間大約在幾口十幾毫秒范圍內。軟件方法就是在檢測到有鍵按下以后，CPU用軟件產生約20ms的延時，測到有鍵按下以后，CPU用軟件產生約20ms的延時，然后再進入掃描檢測程序。因為20ms后鍵開關已經進入穩(wěn)定狀態(tài)，只要鍵仍被按著就一定會被檢測出來。6、非編碼鍵盤接口1）工作原理1）工作原理簡單的非編碼鍵盤像一組按鈕開關，通常連接成矩陣結構，使硬件最省，這對于鍵的數簡單的非編碼鍵盤像一組按鈕開關，通常連接成矩陣結構，使硬件最省，這對于鍵的數量較多的鍵盤是十分必要的。見12.6。量較多的鍵盤是十分必要的。見12.6。2）鍵掃描法的過程CPU通過接口，先將第一行線送“CPU通過接口，先將第一行線送“0”（接地）；CPU通過接口，檢查每一根列線，是否有一根線接地。若有，則說明該列有一個鍵按下，記下行和列，查鍵值表；否則，將第二行線送“0”,并繼續(xù)進行②項工作，直至找出第X否則，將第二行線送“0”,并繼續(xù)進行②項工作，直至找出第X行，第Y列被按下的鍵為止。七、有關程序在了解鍵盤掃描的基本過程后，下面我們將結合一個4*4矩陣的簡易鍵盤，如圖在了解鍵盤掃描的基本過程后，下面我們將結合一個4*4矩陣的簡易鍵盤，如圖12.3那樣，給出鍵盤掃描程序。（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；屏蔽無用位CMPAL,0FH；是否有為“0”的列線JZDISP沒有，回主程序中的顯示段JMPANLS有，轉鍵分析程序（2）鍵分析程序ANLS：MOVBL,00H；鍵編號，使從00號開始MOVBH,01H；掃描的起始狀態(tài)MOVCX,0004H；掃描次數計數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；對有用位進行比較JNZONE是此行有鍵按下，轉找列線程序段ROLBH沒有找到，左移一位，改變掃描行ADDBL,04H；鍵號的起始值隨掃描行以4增加LOOPTWOCX減量尚未到0時，程序循環(huán)，掃描下一行JMPDISPONE：RCRAL，用移位對進位位判斷是否為0JNCDISP找到，回主程序顯示段INCBL沒找到，鍵號加1JMPONE檢查下一列DISP：顯示程序在這種簡單鍵盤中，鍵的功