第十章輸入輸出設備及接口技術(鍵盤)

第十章輸入/輸出設備及接口技術

10.2鍵盤接口技術

常用的按鍵，都存在兩種狀態(tài)：斷開和閉合

當某一鍵被按下，則為閉合狀態(tài)

鍵釋放，則為斷開狀態(tài)

鍵盤電路的功能就是將鍵的閉合和斷開狀態(tài)用“0”和“1”來表示，然后通過數(shù)據(jù)線送到CPU內(nèi)進行鍵的識別一鍵盤工作原理

1.鍵盤的可靠性

按鍵的機械抖動：在實際按鍵操作中，由于按鍵動作是一個機械動作，鍵在閉合或斷開的過程會發(fā)生抖動

鍵抖動時間的長短與開關的機械特性有關，一般為5ms～10ms左右，然后達到穩(wěn)定狀態(tài)。

鍵盤接口:為了保證CPU對鍵的閉合作一次且僅作一次處理，必須去除抖動，使CPU在鍵的穩(wěn)定閉合或斷開狀態(tài)時讀取鍵值

抖動時間＜10ms開關動作時間＞100ms“1”“0”＜10ms＆I/O接口＆+5v+5v消除抖動電路按鍵單片機消除抖動的方法

硬件去抖：

軟件：在鍵盤接口中，另一種普遍使用的是采用軟件延時來完成消抖的方法。

基本思想是：在檢測到按鍵按下或釋放時，記錄按鍵的狀態(tài)，延時大約10ms，再次檢測按鍵的狀態(tài)，若與前一次的狀態(tài)相同，說明按鍵的狀態(tài)已穩(wěn)定，可進行處理；否則，表示鍵的狀態(tài)不穩(wěn)定，可能是誤動作，不應被處理二、獨立式按鍵

1、接口設計P1.0P1.1P1.7+5v(1)接口與數(shù)據(jù)每個按鍵單獨占有一根I/O接口引線。輸入每根I/O接口引線的信號對應某個按鍵狀態(tài)。2、獨立式按鍵接口程序設計鍵盤處理程序任務1)鍵輸入檢查鍵盤是否有鍵被按下，消除按鍵抖動。確定被按鍵的鍵號。硬件電路消除抖動或軟件消除抖動。2)鍵譯碼確定鍵值3)鍵處理根據(jù)鍵值轉移到不同程序段。若鍵值屬于數(shù)字、字符鍵，則調(diào)用顯示數(shù)字和字符的子程序。若鍵值屬于功能鍵，則進行多分支轉移，執(zhí)行各個功能程序段。延時等待10ms仍有按鍵信號？Y有按鍵信號？NYN鍵盤處理

按鍵釋放？NY3、獨立式按鍵接口程序

KEY:SETBP1.0JBP1.0,KEY；有鍵按下P1.0=0KEY1:ACALLDELAY；延時，防止抖動SETBP1.0JBP1.0,KEY；鍵是否仍按下？KEY2:JNBP1.0,KEY2；消除了連擊功能ACALLPROGRAM；

RET三、矩陣式鍵盤1、結構由多條I/O接口引線組成矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上行：輸入列：輸出矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端當無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當有鍵按下時，行、列線將導通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關鍵。矩陣鍵盤中的行線、列線和多個鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。2.矩陣式鍵盤按鍵的識別

識別按鍵的方法很多，其中，最常見的方法是掃描法。(1)判斷有無鍵按下。方法為：輸出口全為0，讀輸入口狀態(tài)，若全為1，則說明無鍵按下；若不全為1，則說明有鍵按下(2)消除按鍵抖動的影響。其方法為：在判斷有鍵按下后，用軟件延時的方法延時10ms后，再判斷鍵盤狀態(tài)，如果仍為有鍵按下狀態(tài)，則認為有一個按鍵按下，否則當作按鍵抖動來處理（3）列線逐列輸出“0”，某行有鍵按下，則對應行線輸入為“0”，若該行無鍵按下，對應行線輸入為“1”4.鍵盤的工作方式

對鍵盤的響應取決于鍵盤的工作方式，鍵盤的工作方式應根據(jù)實際應用系統(tǒng)中CPU的工作狀況而定，其選取的原則是既要保證CPU能及時響應按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作時間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃描。1)編程掃描方式編程掃描方式是利用CPU完成其它工作的空余時間，調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應鍵盤輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。2)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，當定時時間到就產(chǎn)生定時器溢出中斷。CPU響應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。定時掃描方式的硬件電路與編程掃描方式相同按鍵處理程序：延時消抖鍵掃描求鍵號延時鍵譯碼求鍵值輸入數(shù)字跳轉各功能程序有按鍵輸入？確有按鍵？按鍵釋放？是數(shù)字鍵？3)中斷掃描方式

采用上述兩種鍵盤掃描方式時，無論是否按鍵，CPU都要定時掃描鍵盤，而單片機應用系統(tǒng)工作時，并非經(jīng)常需要鍵盤輸入，因此，CPU經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)。中斷式鍵盤電路P1.0-P1.3輸出，為“0”P1.4-P1.7輸入無鍵按下時，與門各輸入端均為高電平，輸出端保持為高電平有鍵按下時，與門輸入有低，輸出端為低電平，向CPU申請中斷，若CPU開放外部中斷，則會響應中斷請求，轉去執(zhí)行鍵盤掃描子程序。

用行掃描法進行鍵掃描的程序其中KS1為判鍵閉合的子程序。有鍵閉合時（A）=0。DIR為數(shù)碼顯示器掃描顯示子程序,執(zhí)行一次的時間約6ms。程序執(zhí)行后,若鍵閉合,鍵值存入A中,鍵值的計算公式是:鍵值=行號×4+列號；若無鍵閉合,則A中存入標志FFH。鍵盤掃描程序：

KEY1:LCALLKS1;檢查有閉合鍵否？

JNZLK1;A非0,有鍵閉合則轉

LJMPLK8;無鍵閉合轉返回

LK1:LCALLDIR;有鍵閉合,則延時12ms

LCALLDIR;消抖

LCALLKS1;再次檢查有鍵閉合否？

JNZLK2;有鍵閉合則轉

LJMPLK8;無鍵閉合轉返回

LK2:MOVR3,＃00H;行號初值送R3MOVR2,＃0FEH;行掃描初值送R2

LK3:MOVDPTR,＃7F01H;指向8155口A

MOVA,R2;行掃描值送A

MOVX@DPTR,A;掃描1行

INCDPTR

INCDPTR;指向8155口C

MOVXA,@DPTR;讀入列值

ANLA,＃0FH;保留低4位

MOVR4,A;暫存列值

CJNEA,＃0FH,LK4;列值非全“1”則轉

MOVA,R2;行掃描值送A

JNBACC.7,LK8;已掃到最后1行則轉RLA;未掃完,則移至下1行MOVR2,A;行值存入R2中INCR3;行號加1SJMPLK3;轉至掃描下1行LK4:MOVA,R3;行號送入AADDA,R3;行號×2MOVR5,A;暫存ADDA,R5;行號×4MOVR5,A;存入R5中MOVA,R4;列值送入ALK5:RRCA;右移1位JNCLK6;該位為0則轉INCR5;列號加1SJMPLK5;列號未判完繼續(xù)LK6:PUSHR5;保護鍵值LK7:LCALLDIR;掃描1遍顯示器LCALLKS1;發(fā)全掃描信號JNZLK7;鍵未釋放則等待LCALLDIR;鍵已釋放LCALLDIR;延時12ms,消抖POPA;鍵值存入A中KND:RET;返主LK8:MOVA,＃FFH;無閉合鍵標志FFH存入A中RET;返主KS1:MOVDPTR,＃7F01H;有無閉合鍵判斷子程序MOVA,＃00H;取全掃描信號MOVX@DPTR,A;發(fā)全掃描信號INCDPTRINCDPTR;指向8155口CMOVXA,@DPTR;讀入列值ANLA,＃0FH;保留低4位ORLA,＃F0H;高4位取“1”CPLA;取反,無鍵按下則全0RET;返主

DIR數(shù)碼顯示器掃描顯示子程序參閱LED數(shù)碼顯示器鍵盤(顯示)接口及程序設計圖見P199圖10-78155的I/O口地址:7F00H-7F05HPA口:輸出,作鍵盤的列線(鍵掃描)又作6位顯示器的位掃描PB口:輸出,作顯示器段數(shù)據(jù)輸出PC口:輸入,作鍵盤的行線(鍵輸入)鍵輸入程序功能:1、判有無鍵按下2、去抖3、判鍵號4、其它（鍵釋放才執(zhí)行，多鍵等）鍵輸入程序清單KEY1:MOVA,#03HMOVDPTR,#7F00HMOVX@DPTR,AACALLKS1JNZLK1ACALLDIRAJMPKEY1LK1:ACALLDIRACALLDIRACALLKS1JNZLK2ACALLDIRAJMPKEY1LK2:MOVR2,#0FEHMOVR4,#0LK4:MOVDPTR,#7F01HMOVA,R2

MOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRJBACC.0,LONEMOVA,#0AJMPLKPLONE:JBACC.1,LTWOMOVA,#08HAJMPLKPLTWO:JBACC.2,LTHRMOVA,#10HAJMPLKPLTHR:JBACC.3,NEXTMOVA,#18HLKP:ADDA,R4PUSHACCLK3:ACALLDIRACALLKS1JNZLK3POPACCRETNEXT:INCR4MOVA,R2JNBACC.7,KNDRLAMOVR2,AAJMPLK4KND:AJMPKEY1

KS1:MOVDPTR#7F01HMOVA,#0MOVX@DPTR,AINCDPTRINCDPTRMOVXA,@DPTRCPLAANLA,#0FHRET注:A為”0”,則無鍵按下否則有鍵按下DIR:RET同P194程序,此略實驗九顯示:設顯示緩沖器為:7CH（左）、7DH、7EH、7FH（右）

MOVA,#10HMOV7CH,AMOV7DH,AMOV7EH,AMOV7FH,AACALLDISPKEY1:ACALLKSJNZLK1ACALLDISPSJMPKEY1LK1:ACALLDISPACALLDISPACALLKSJNZLK2ACALLDISPSJMPKEY1LK2:MOVR2,#0FEHMOVR4,#0LK3:MOVA,R2MOVP3,AMOVA,P3JBACC.4,LONEMOVA,#0AJMPLKPLONE:JBACC.5,LTWOMOVA,#4AJMPLKPLTWO:JBACC.6,LTHRMOVA,#8AJMPLKPLTHR:JBACC.7,NEXTMOVA,#0CHLKP:ADDA,R4PUSHACCLK4:ACALLDISPACALLKSJNZLK4POPACCACALLDSPLLJMPKEY1NEXT:INCR4MOVA,R2JNBACC.