基于89C51的計(jì)算機(jī)可鎖定加密鍵盤(pán)設(shè)計(jì)

基于89C51的計(jì)算機(jī)可鎖定加密鍵盤(pán)設(shè)計(jì)

摘要：介紹PC鍵盤(pán)和鍵盤(pán)接口的PS/2通信協(xié)議，以及用89C51實(shí)現(xiàn)可鎖定鍵盤(pán)的軟件和硬件設(shè)計(jì)方法。具有安全可靠、容錯(cuò)能力強(qiáng)、可以直接采用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)進(jìn)行改裝、便于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，并保留標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)的全部功能。

關(guān)鍵詞：PS/289C51C51鍵盤(pán)引言

在智能儀器、自動(dòng)控制等領(lǐng)域，已大量使用嵌入式PC，如Advantech公司的PC/104、AMD公司的DIMM-PC等。為適應(yīng)開(kāi)放式、模塊化的要求，嵌入式PC具有標(biāo)準(zhǔn)的PC接口，如VGA顯示器控制接口、以太網(wǎng)接口、RS232接口、PC/AT鍵盤(pán)接口等。所以，可以用標(biāo)準(zhǔn)的PC鍵盤(pán)對(duì)嵌入式PC進(jìn)行操作與控制。鍵盤(pán)在輸入指令之后，可能很長(zhǎng)一段時(shí)間不用。為計(jì)算機(jī)安全和防止誤觸發(fā)，需要將鍵盤(pán)鎖定，還要對(duì)某些鍵采取屏蔽措施，但是PC標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)不能滿足這些要求。本文介紹一種用89C51設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的可鎖定加密PC/AT鍵盤(pán)。1鍵盤(pán)功能及工作原理

PC鍵盤(pán)功能主要有按鍵識(shí)別、去抖、重鍵處理、發(fā)送掃描碼、自動(dòng)重發(fā)、接收鍵盤(pán)命令、處理命令等。鍵盤(pán)有編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。編碼鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但硬件電路復(fù)雜，價(jià)格較高；非編碼鍵盤(pán)用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)識(shí)別鍵、編碼轉(zhuǎn)換、去抖等功能，硬件電路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜?，F(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用非編碼鍵盤(pán)。PC鍵盤(pán)多采用18行×8列的二維矩陣行列結(jié)構(gòu)。采用行掃描法識(shí)別按下的按鍵。2PS/2協(xié)議

PS/2協(xié)議是外設(shè)與主機(jī)之間通信的一種同步雙向串行協(xié)議。在該協(xié)議中主機(jī)擁有較高的優(yōu)先級(jí)，在一定條件下可以終止外設(shè)正在進(jìn)行的發(fā)送過(guò)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(yàn)位、1位停止位（1）。數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)低位在前，高位在后。外設(shè)每收到主機(jī)發(fā)來(lái)的1幀數(shù)據(jù)，都要緊隨該幀的停止位發(fā)送一個(gè)握手位ACK（0）應(yīng)答主機(jī)。然后，外設(shè)還要發(fā)1幀應(yīng)答數(shù)據(jù)（0xF0），表示外設(shè)已經(jīng)完整地接收到了主機(jī)的命令；而主機(jī)則不需發(fā)送握手位，也不需要發(fā)送應(yīng)答幀。

2.1鍵盤(pán)到PC鍵盤(pán)接口的通信

當(dāng)時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線均為高電平時(shí)，允許鍵盤(pán)發(fā)送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將接收數(shù)據(jù)；當(dāng)時(shí)鐘線被拉為低電平時(shí)，表明系統(tǒng)禁止數(shù)據(jù)傳輸。圖1給出了發(fā)送時(shí)序，包含1個(gè)低電平觸發(fā)的起始位、8位數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇校驗(yàn)位和1個(gè)高電平的結(jié)束位。

2.2PC系統(tǒng)到鍵盤(pán)的通信協(xié)議

若時(shí)鐘線出現(xiàn)高電平，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)低電平，表明系統(tǒng)請(qǐng)求發(fā)送，鍵盤(pán)準(zhǔn)備產(chǎn)生同步時(shí)鐘脈沖串，并接收數(shù)據(jù)。包含了1個(gè)低電平觸發(fā)的起始位、8位數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇校驗(yàn)位、1個(gè)應(yīng)答位、1個(gè)高電平的結(jié)束位。圖2為時(shí)序圖。(1)鍵盤(pán)命令及執(zhí)行過(guò)程①FFH：復(fù)位鍵盤(pán)。系統(tǒng)通過(guò)此軟件復(fù)位命令使鍵盤(pán)進(jìn)入程序復(fù)位和內(nèi)部自測(cè)試，稱為基本保證測(cè)試（BAT）。復(fù)位鍵盤(pán)的過(guò)程如下：a.鍵盤(pán)收到FFH后立即回送ACK（FAH）作答；b.鍵盤(pán)接口收到ACK后，將鍵盤(pán)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線置為高電平；c.鍵盤(pán)檢測(cè)到此狀態(tài)后開(kāi)始BAT操作；d.如果BAT正確完成，鍵盤(pán)發(fā)送AAH以表示結(jié)束，

否則以FDH（或其它任何值）表示診斷有誤。②FEH：重新發(fā)送。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到從鍵盤(pán)送來(lái)的任何傳輸錯(cuò)誤時(shí)，它便向鍵盤(pán)發(fā)送FEH命令。鍵盤(pán)接收到此命令后，將重新送出原來(lái)的內(nèi)容。③FDH~F7H：空操作（保留未用）。④F6H：設(shè)置缺省值。此命令使鍵盤(pán)所有條件復(fù)位到電源接通時(shí)的缺省狀態(tài)，鍵盤(pán)繼續(xù)掃描。⑤F5H：設(shè)置缺省值和停止鍵盤(pán)。此命令使鍵盤(pán)所有條件復(fù)位到電源接通時(shí)的缺省狀態(tài)，并停止鍵盤(pán)掃描，等待下一個(gè)鍵盤(pán)命令。⑥F4H：?jiǎn)?dòng)鍵盤(pán)。鍵盤(pán)接收到此命令后，用ACK（FAH）作答，清除輸出緩沖器，并啟動(dòng)鍵盤(pán)開(kāi)始掃描。⑦F3H：設(shè)置拍發(fā)速率和延時(shí)參數(shù)。每當(dāng)按下任一鍵時(shí)，鍵盤(pán)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(shí)參數(shù)是指按下一鍵后，鍵盤(pán)輸出的響應(yīng)時(shí)間。

系統(tǒng)缺省設(shè)置：拍發(fā)速率=10個(gè)/s±20%，延時(shí)=500ms±20%。

當(dāng)要改變?cè)O(shè)置時(shí)可以使用F3H命令，并后跟一個(gè)字節(jié)的參數(shù)。參數(shù)定義如表1所列。表1D7D6D5D4D3D2D1D00CBA

計(jì)算拍發(fā)速率和響應(yīng)延時(shí)的公式如下：

拍發(fā)速率=1/[（8+A）×2B×0.00417]（1/s）

響應(yīng)延時(shí)=（1+C）×250（ms）注：缺省的延時(shí)參數(shù)值為2CH。此命令的執(zhí)行過(guò)程如下：a.鍵盤(pán)收