項(xiàng)目9鍵盤(pán)接口擴(kuò)展的設(shè)計(jì)與制作

項(xiàng)目九鍵盤(pán)接口擴(kuò)展的設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)原理與應(yīng)用（C語(yǔ)言版）嵌入式開(kāi)發(fā)初級(jí)目錄9.1項(xiàng)目要求與分析9.4

項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)9.6項(xiàng)目小結(jié)9.7

項(xiàng)目拓展9.2

項(xiàng)目理論知識(shí)9.3

項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)9.5

項(xiàng)目實(shí)施9.1項(xiàng)目要求與分析9.1.1項(xiàng)目要求在數(shù)字電壓計(jì)項(xiàng)目中，已經(jīng)擴(kuò)展了存儲(chǔ)器和顯示接口部分，還需要擴(kuò)展鍵盤(pán)部分：（1）單片機(jī)和3個(gè)按鍵（按鍵SET、按鍵UP和按鍵DOWN）獨(dú)立連接；（2）按鍵SET的功能是設(shè)置最大電壓閾值；（3）按鍵UP的功能是增大設(shè)置的最大電壓閾值；（4）按鍵DOWN的功能是減少設(shè)置的最大電壓閾值。9.1項(xiàng)目要求與分析9.1.2項(xiàng)目要求分析根據(jù)項(xiàng)目要求的內(nèi)容，需要滿(mǎn)足以下要求，才可以完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。（1）硬件功能要求：系統(tǒng)由單片機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、LCD1602和3個(gè)按鍵組成，完成單片機(jī)和3個(gè)按鍵的連接；（2）軟件功能要求：完成3個(gè)按鍵的軟件控制功能；9.1項(xiàng)目要求與分析鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能。按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵；另一類(lèi)是無(wú)觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵。

按照接口原理可分為編碼鍵盤(pán)與非編碼鍵盤(pán)兩類(lèi)，這兩類(lèi)鍵盤(pán)的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。

編碼鍵盤(pán)主要是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵的識(shí)別，非編碼鍵盤(pán)主要是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的定義與識(shí)別。非編碼鍵盤(pán)按連接方式可分為獨(dú)立式按鍵和行列式按鍵兩種。9.1項(xiàng)目要求與分析為了實(shí)現(xiàn)上述鍵盤(pán)接口功能要求，應(yīng)該掌握以下知識(shí)：（1）鍵盤(pán)接口的擴(kuò)展方法；（2）單片機(jī)和鍵盤(pán)接口的硬件連接；（3）單片機(jī)對(duì)鍵盤(pán)接口的讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)控制。9.1項(xiàng)目要求與分析為了實(shí)現(xiàn)上述功能要求，應(yīng)該具備以下能力：（1）能夠使用Proteus軟件的實(shí)現(xiàn)硬件功能要求；（2）能夠使用Keil軟件的實(shí)現(xiàn)軟件功能要求：完成對(duì)鍵盤(pán)接口的掃描功能，各個(gè)按鍵的功能控制；（3）能夠使用Keil軟件和Proteus軟件的聯(lián)調(diào)開(kāi)發(fā)環(huán)境完成整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)要求。9.2項(xiàng)目理論知識(shí)9.2.1鍵盤(pán)接口的擴(kuò)展方法單片機(jī)機(jī)鍵盤(pán)接口通常使用機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵開(kāi)關(guān)，其主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。在常態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，只有按下按鍵時(shí)，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)才閉合短路。1.按鍵抖動(dòng)機(jī)械式按鍵在按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來(lái)。9.2項(xiàng)目理論知識(shí)2.鍵盤(pán)接口的擴(kuò)展方法采用非總線(xiàn)擴(kuò)展模式，鍵盤(pán)接口和單片機(jī)接口進(jìn)行連接。單片機(jī)可以采用查詢(xún)或中斷方式判斷有無(wú)按鍵輸入，并檢查是哪一個(gè)鍵按下，獲取按鍵鍵號(hào)，然后通過(guò)執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。根據(jù)連接方式，鍵盤(pán)分獨(dú)立式鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)。9.2項(xiàng)目理論知識(shí)9.2.2獨(dú)立式鍵盤(pán)1.單片機(jī)和獨(dú)立式鍵盤(pán)的硬件連接獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線(xiàn)連接單個(gè)按鍵的電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線(xiàn)，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線(xiàn)的狀態(tài)。。

9.2項(xiàng)目理論知識(shí)2.單片機(jī)對(duì)獨(dú)立式鍵盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)控制獨(dú)立式按鍵的軟件常采用查詢(xún)式方式。先逐位查詢(xún)每根I/O口線(xiàn)的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線(xiàn)輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。9.2項(xiàng)目理論知識(shí)9.2.3行列式鍵盤(pán)單片機(jī)系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時(shí)，通常采用矩陣式（也稱(chēng)行列式）鍵盤(pán)。1.單片機(jī)和獨(dú)立式鍵盤(pán)的硬件連接矩陣式鍵盤(pán)由行線(xiàn)和列線(xiàn)組成，按鍵位于行、列線(xiàn)的交叉點(diǎn)上。9.2項(xiàng)目理論知識(shí)2.單片機(jī)對(duì)獨(dú)立式鍵盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)控制矩陣式鍵盤(pán)中，行、列線(xiàn)分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端，行列線(xiàn)通過(guò)上拉電阻接到＋5V上。當(dāng)無(wú)鍵按下時(shí)，行列線(xiàn)處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時(shí)，行列線(xiàn)將導(dǎo)通，此時(shí)，行線(xiàn)電平將由與此行線(xiàn)相連的列線(xiàn)電平?jīng)Q定。這是識(shí)別按鍵是否按下的關(guān)鍵。對(duì)于矩陣式鍵盤(pán)，按鍵的位置由行號(hào)和列號(hào)惟一確定，因此可分別對(duì)行號(hào)和列號(hào)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，然后將兩值合成一個(gè)字節(jié)，高4位是行號(hào)，低4位是列號(hào)。9.3項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)9.3.1數(shù)字電壓計(jì)系統(tǒng)的鍵盤(pán)接口擴(kuò)展概要設(shè)計(jì)項(xiàng)目的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是：（1）進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮鍵盤(pán)和單片機(jī)連接的I/O端口、鍵盤(pán)組成形式。（2）進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮如何控制鍵盤(pán)、按鍵的功能處理。9.3項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)9.3.2硬件電路的概要設(shè)計(jì)有關(guān)數(shù)字電壓表項(xiàng)目的鍵盤(pán)部分的硬件電路的概要設(shè)計(jì)可以考慮設(shè)計(jì)以下內(nèi)容：（1）鍵盤(pán)的組成形式本設(shè)計(jì)鍵盤(pán)個(gè)數(shù)較少，共3個(gè)，采用獨(dú)立式鍵盤(pán)。（2）鍵盤(pán)和單片機(jī)連接的I/O端口采用單片機(jī)的P3端口和鍵盤(pán)進(jìn)行連接：①單片機(jī)的P3.0端口：和SET按鍵連接，用于完成電壓最大值的設(shè)計(jì)。②單片機(jī)的P3.1端口：和UP按鍵連接，用于完成設(shè)置值遞增的設(shè)計(jì)。③單片機(jī)的P3.2端口：和DOWN按鍵連接，用于完成設(shè)置值遞減的設(shè)計(jì)。9.3項(xiàng)目概要設(shè)計(jì)9.3.3軟件程序的概要設(shè)計(jì)有關(guān)數(shù)字電壓計(jì)項(xiàng)目的鍵盤(pán)擴(kuò)展部分的軟件設(shè)計(jì)的核心：如何控制3個(gè)不同功能的按鍵。軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是：如何判定按下的鍵，以及SET鍵的功能處理、UP鍵的功能處理和DOWN鍵的功能處理。9.4項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)9.4.2硬件電路的詳細(xì)設(shè)計(jì)（1）按鍵抬起時(shí)的狀態(tài)：圖中，R1、R2和R3為上拉電阻，當(dāng)SET/UP/DOWN按鍵抬起的時(shí)候，將P3.0/P3.1/P3.2端口的電平狀態(tài)拉成高電平。（2）按鍵按下時(shí)的狀態(tài)：當(dāng)SET/UP/DOWN按鍵按下的時(shí)候，連接導(dǎo)通接地，將P3.0/P3.1/P3.2端口的電平狀態(tài)拉成低電平。9.4項(xiàng)目詳細(xì)設(shè)計(jì)9.4.2軟件程序的詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)字電壓計(jì)項(xiàng)目的鍵盤(pán)擴(kuò)展部分的軟件概要設(shè)計(jì)，軟件部分的設(shè)計(jì)主要是：SET按鍵功能設(shè)計(jì)、UP按鍵功能設(shè)計(jì)和DOWN按鍵功能設(shè)計(jì)。9.5項(xiàng)目實(shí)施根據(jù)上述有關(guān)項(xiàng)目的詳細(xì)設(shè)計(jì)，現(xiàn)在使用Proteus軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)步驟如下：1．新建可控流水燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)；2．選擇可控流水燈系統(tǒng)所需的元器件；3．放置對(duì)象（包括元器件和電源終端）并布局原理圖；4．編輯修改元器件參數(shù)；5．放置連線(xiàn)，連接對(duì)象，建立原理圖。9.5項(xiàng)目實(shí)施序號(hào)庫(kù)參考名稱(chēng)庫(kù)描述1RESDEVICEGenericresistorsymbol1BUTTONACTIVESPSTPushButton9.5項(xiàng)目實(shí)施9.5.2軟件程序的實(shí)施有關(guān)項(xiàng)目的軟件程序的實(shí)施，具體步驟如下：第一步，打開(kāi)項(xiàng)目工程；第二步，新建KEY子程序源文件并編輯；第三步，將新建的KEY子程序源文件添加到主程序文件中，在main主函數(shù)中添加KEY調(diào)用程序語(yǔ)句；9.6項(xiàng)目仿真與調(diào)試9.6.1項(xiàng)目仿真仿真的具體步驟如下：第一步，查看SET按鍵按下的運(yùn)行結(jié)果；第二步，查看UP按鍵按下的運(yùn)行結(jié)果；第三步，查看DOWN按鍵按下的運(yùn)行結(jié)果9.7項(xiàng)目小結(jié)1.鍵盤(pán)接口的擴(kuò)展方法采用非總線(xiàn)擴(kuò)展模式，鍵盤(pán)接口和單片機(jī)接口進(jìn)行連接。單片機(jī)可以采用查詢(xún)或中斷方式判斷有無(wú)按鍵輸入。2．獨(dú)立式鍵盤(pán)的擴(kuò)展（1）單片機(jī)和鍵盤(pán)的硬件連接：每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線(xiàn)；（2）單片機(jī)對(duì)鍵盤(pán)的訪(fǎng)問(wèn)控制：逐位查詢(xún)每根I/O口線(xiàn)的輸入狀態(tài)；3．行列式鍵盤(pán)的擴(kuò)展（1）單片機(jī)和鍵盤(pán)的硬件連接：由行線(xiàn)和列線(xiàn)組成，按鍵位于行