單片機 第2章 (2)課件

第2章單片機鍵盤接口技術(shù)2.1鍵盤概述2.2非編碼式鍵盤2.3編碼式鍵盤2.1鍵盤概述

2.1.1按鍵的分類

組成鍵盤的按鍵開關(guān)按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類：一類是觸點式按鍵開關(guān)，如機械觸點式按鍵、導(dǎo)電橡膠式按鍵、柔性按鍵等；另一類是無觸點按鍵開關(guān)，如電氣式按鍵、磁感應(yīng)按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，單片機系統(tǒng)中最常見的是觸點式按鍵開關(guān)。

(1)機械觸點式按鍵利用彈性使鍵復(fù)位，手感明顯，連線清晰，工藝簡單，適合單件制造，但是觸點處易侵入灰塵而導(dǎo)致接觸不良，體積相對較大。

(2)導(dǎo)電橡膠式按鍵利用橡膠的彈性來復(fù)位，通過壓制的方法把面板上所有的按鍵制成一塊，體積小，裝配方便，適合批量生產(chǎn)，但是時間長了，橡膠老化會使彈力下降，同時易侵入灰塵。2.1.2按鍵的輸入

單片機系統(tǒng)中通常使用機械觸點式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機械上的通、斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。

如圖2-1(a)所示，機械觸點式按鍵一端接地，另一端提供邏輯電平，為確保按鍵可靠輸入，通過上拉電阻接?+5V電源。按鍵在閉合或斷開的瞬間，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。如圖2-1(b)所示，按鍵輸入波形不可避免地出現(xiàn)抖動，這樣就會造成輸入電壓不穩(wěn)定。圖2-1按鍵閉合及斷開時的電壓抖動波形通常按鍵抖動時間的長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為5～10ms。這是一個很重要的時間參數(shù)，在很多場合都要用到。其中，t1期間為前沿抖動，t2期間為穩(wěn)定期，t3期間為后沿抖動，t1、t2在一起組成按鍵閉合階段。按鍵的閉合穩(wěn)定時間t2由操作人員的按鍵動作來決定，一般在十分之幾秒至幾秒之間。1.硬件方法

硬件消抖的典型做法是：采用R-S觸發(fā)器或RC積分電路。

1)雙穩(wěn)態(tài)消抖

雙穩(wěn)態(tài)消抖即在按鍵輸出端加R-S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成消抖電路，如圖2-2所示，觸發(fā)器一旦翻轉(zhuǎn)，觸點抖動對其不會產(chǎn)生任何影響。

電路的工作過程如下：

(1)當(dāng)按鍵未按下時，a=0，b=1，輸出A=1，B=0。(2)當(dāng)按鍵按下時，按鍵的機械彈性作用使按鍵產(chǎn)生前沿抖動。

①當(dāng)開關(guān)沒有穩(wěn)定到達b端時，B輸出為0，反饋到上面的與非門的輸入端，封鎖了與非門，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)不會改變，輸出A保持為1，這樣就消除了前沿的抖動波形。

②當(dāng)開關(guān)穩(wěn)定到達b端時，因a=1，b=0，使A=0，雙穩(wěn)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。(3)當(dāng)釋放按鍵時，按鍵的機械彈性作用使按鍵產(chǎn)生后沿抖動。

①當(dāng)開關(guān)未穩(wěn)定到達a端時，A=0，封鎖了下面的與非門，雙穩(wěn)態(tài)電路的狀態(tài)保持不變，輸出A保持不變，這樣就消除了后沿的抖動波形。

②當(dāng)開關(guān)穩(wěn)定到達a端時，因a=0，b=1，使A=1，雙穩(wěn)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出A重新返回原來的狀態(tài)。2)濾波消抖

如圖2-3所示，利用RC積分電路可以吸收振蕩脈沖的特點，正確選取適當(dāng)?shù)臅r間常數(shù)，便可消除按鍵抖動的影響。圖2-3用RC積分電路構(gòu)成的消抖電路電路的工作過程如下：

(1)當(dāng)按鍵未按下時，電容C兩端的電壓為Vcc，非門輸出為1。

(2)當(dāng)按鍵按下時，由于電容C兩端的電壓不能突變，因此即使在接觸過程中出現(xiàn)抖動，只要C兩端的充電電壓波動不超過非門的開啟電壓(TTL為0.8V左右)，非門的輸出就不會改變(可通過選取合適的R1、R2和C的值來實現(xiàn))。2.軟件方法

當(dāng)按鍵較多時，硬件方法將導(dǎo)致系統(tǒng)硬件電路設(shè)計復(fù)雜化，硬件消抖將無法勝任，這時常采用軟件方法進行消抖。

軟件消抖的基本原理是：在檢測到有按鍵按下時，不是立即認定此鍵已被按下，而是執(zhí)行一個10ms左右(具體時間應(yīng)視所使用的按鍵進行調(diào)整)的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍然保持閉合狀態(tài)電平，若仍然保持，則確認該鍵真正被按下。這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間，從而消除了前沿抖動的影響。同理，在檢測到按鍵釋放后，再延時5～10ms，消除后沿抖動，然后再對鍵值進行處理。不過一般情況下，我們通常不對按鍵釋放的后沿進行處理，實踐證明，這樣也能滿足一定的要求。

總之，硬件方法一般用在對按鍵操作過程比較嚴格，且按鍵數(shù)量較少的場合，而按鍵數(shù)量較多時，通常采用軟件消抖。更好的做法是利用定時中斷服務(wù)程序或利用標志位的方法來實現(xiàn)軟件消抖。2.1.4按鍵的其他問題

前面對按鍵的分類、輸入及消抖進行了說明，在實際中還應(yīng)該考慮按鍵的串鍵、連擊、多功能鍵、復(fù)合鍵等其他問題。

1.串鍵

串鍵是指同時有一個以上的鍵被按下。串鍵會引起CPU錯誤響應(yīng)。通常采取的策略是：單鍵按下有效，多鍵同時按下無效。3.多功能鍵

在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，為簡化硬件線路，縮小整個系統(tǒng)的規(guī)模，總希望設(shè)置最少的按鍵，獲得最多的控制功能?？梢酝ㄟ^軟件的方法實現(xiàn)一鍵多功能。

通常采用的策略是：選擇一個RAM工作單元，對某一個按鍵進行按鍵計數(shù)，根據(jù)不同的計數(shù)值，轉(zhuǎn)到子程序。這種計數(shù)多功能鍵最好與顯示器結(jié)合使用，以便知道當(dāng)前的計數(shù)值，同時配合一個啟動鍵。

4.復(fù)合鍵

復(fù)合鍵就是兩個或兩個以上的鍵的聯(lián)合，當(dāng)這些鍵同時被按下時，才能執(zhí)行相應(yīng)的功能程序。實際情況做不到“同時按下”，它們的時間差別可以長到50ms。

通常采用的策略是：定義一個或兩個引導(dǎo)鍵，這些引導(dǎo)鍵被按下時沒什么意義，執(zhí)行空操作。微機鍵盤上的CTRL、SHIFT、ALT等均為引導(dǎo)鍵，其缺點是操作復(fù)雜，且操作時間較長。2.1.5鍵盤的編碼方式

鍵盤是由一組規(guī)則排列的按鍵組成的，每一個按鍵所在的物理位置不同，對應(yīng)的功能也不同。按鍵所在的物理位置的編碼稱為鍵碼，而按鍵所對應(yīng)的功能或數(shù)值稱為鍵名或鍵值，如數(shù)字鍵0～9、字符鍵0AH～0FH、功能鍵10H等。鍵碼是人為規(guī)定的，由相應(yīng)的鍵值處理程序來實現(xiàn)。2.2非編碼式鍵盤

2.2.1鍵盤的工作方式

鍵盤的工作方式有程序掃描方式、定時掃描方式和中斷方式。

1.程序掃描方式

程序掃描方式就是在主程序循環(huán)掃描各任務(wù)的中間，加入鍵盤掃描的任務(wù)。當(dāng)主程序掃描的任務(wù)太多或任務(wù)耗時較長時，單片機的反應(yīng)會有些慢。2.定時掃描方式

定時掃描方式是指采用定時中斷方式對鍵盤進行掃描，以響應(yīng)鍵盤輸入的請求。這種方式避免了程序掃描方式的缺點，能及時讀取鍵盤的輸入，但不管鍵盤上有無鍵閉合，CPU總是定時掃描鍵盤，降低了CPU的效率。

程序掃描方式和定時掃描方式相似，都屬于查詢方式，后者較前者的實時性強，但需占用一個定時器。3.中斷方式

中斷方式是指各個按鍵都接到一個與門上，當(dāng)任何一個按鍵被按下時，都會使與門輸出為低電平，從而引起單片機的中斷，這樣就克服了定時掃描方式的不足，但需要額外的硬件電路，并占用一個外部中斷源。中斷方式的好處是不用在主程序中不斷地循環(huán)查詢，如果有鍵被按下，則單片機再去做相應(yīng)的處理。圖2-4鍵盤的組成形式1.獨立式鍵盤

獨立式鍵盤是指各個按鍵相互獨立，每個按鍵的一端接地，另一端占用一個I/O口線。按鍵被按下時輸出低電平有效，為了保證按鍵斷開時輸出高電平，在每個按鍵的輸出端接入10kΩ左右的上拉電阻。2.矩陣式鍵盤

矩陣式鍵盤也稱為行列式鍵盤，由行線和列線組成，按鍵一端接行線，另一端接列線，行、列線不相交，按鍵數(shù)等于矩陣行數(shù)和列數(shù)的乘積。同樣，為了保證按鍵斷開時，輸出高電平，列線或行線通過上拉電阻接到?+5V上，每一根行線、列線占用一個I/O口線。

例如，一個鍵盤有20個按鍵，如果采用獨立式，則需要20個I/O口線；如果采用矩陣式(如4根行線、5根列線)，則只需要占用9個I/O口線。2.2.3獨立式鍵盤

1.接口電路

獨立式鍵盤單片機接口電路的設(shè)計一般采用低電平輸入有效方式，按鍵直接與單片機的I/O口線相接。為了保證按鍵斷開時，I/O口線有確定的高電平，在每個按鍵的輸入端接有上拉電阻。圖2-5(a)、(b)分別為采用查詢方式和中斷方式的接口電路。當(dāng)使用80C51單片機的I/O口作為按鍵的輸入端口時，如果使用P1、P2、P3端口，則因端口內(nèi)部已有上拉電阻，故外部的上拉電阻可省略。當(dāng)采用P0端口時，應(yīng)外接10kΩ左右的上拉電阻。

1)查詢方式

如圖2-5(a)所示，平時無鍵被按下時，各I/O口均為高電平；當(dāng)某鍵被按下時，相應(yīng)的輸入線為低電平。CPU查詢此輸入口的狀態(tài)就可很容易地判斷哪個鍵被按下。2)中斷方式

如圖2-5(b)所示，按鍵S0～S2的數(shù)據(jù)輸出線相與后與單片機的外部中斷相連。平時無鍵被按下時，各I/O口均為高電平，也為高電平；當(dāng)某鍵被按下時，相應(yīng)的輸入線為低電平，則為低電平，申請中斷，CPU響應(yīng)中斷后查詢此輸入口的狀態(tài)就可知道哪個鍵閉合。圖2-5獨立式鍵盤接口電路2.程序設(shè)計

獨立式鍵盤接口電路簡單，軟件程序也簡單易寫，有查詢方式和中斷方式兩種結(jié)構(gòu)。由于按鍵的數(shù)目較少，且相互獨立，按鍵識別容易，因此CPU可以根據(jù)按鍵被按下時所對應(yīng)的I/O輸入口的狀態(tài)直接進行編碼識別。對鍵值的處理一般采取直接處理的方式，即用跳轉(zhuǎn)指令A(yù)JMP或采用散轉(zhuǎn)指令JMP@A+DPTR。1)查詢方式

如圖2-5(a)所示，I/O口采用P1口，先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應(yīng)的按鍵已被按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的鍵值處理程序。

當(dāng)某一按鍵Sn(n=0～2)閉合時，P1.n輸入為低電平；釋放時，P1.n輸入為高電平。程序中，F(xiàn)0～F2為每個按鍵的功能程序的入口地址標號，PROM0～PROM2分別為每個按鍵的功能程序。

…

START：MOVA，＃0FFH

MOVP1，A ；置輸入方式

MOVA，P1

JNB ACC.0，XD ；查詢P1.0是否為低電平

JNB ACC.1，XD ；查詢P1.1是否為低電平

JNB ACC.2，XD ；查詢P1.2是否為低電平

SJMPSTART

XD： LCALL Delay10ms ；延時10ms，消除抖動

MOV A，＃0FFH

MOV P1，A ；置輸入方式

MOV A，P1

JNB ACC.0，F(xiàn)0 ；查詢P1.0是否為低電平

JNB ACC.1，F(xiàn)1 ；查詢P1.1是否為低電平

JNB ACC.2，F(xiàn)2 ；查詢P1.2是否為低電平

SJMP START ；無鍵按下，返回

F0： AJMP PROM0 ；轉(zhuǎn)0號鍵功能程序

F1： AJMP PROM1

F2： AJMP PROM2PROM0： … ；0號鍵功能程序

LJMP START

PROM1： … ；1號鍵功能程序

LJMP START

PROM2： … ；2號鍵功能程序

LJMP START

Delay10ms：… ；延時10ms子程序

…

RET2)中斷方式

查詢方式使CPU時刻處于鍵盤檢測狀態(tài)，不能干別的事情。為了提高CPU的效率，可采用中斷方式。

如圖2-5(b)所示，各個按鍵都接到一個“與門”上，當(dāng)任何一個按鍵被按下時，都會使“與門”輸出為低電平，從而引起單片機中斷。它的好處在于：主程序不必不斷地循環(huán)查詢，只有中斷請求(表示有鍵按下)時，單片機才去做相應(yīng)的處理。總之，獨立式鍵盤的特點是各個按鍵相互獨立，單獨占用一根I/O口線，每根I/O口線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)，電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。按鍵比較少或口線比較富余時,可以采用這種類型的鍵盤，但當(dāng)按鍵數(shù)量較多時，I/O口線浪費較大，而且查詢按鍵的時間也較長，不宜采用。2.2.4矩陣式鍵盤

1.接口電路

圖2-6所示的鍵盤為兩種典型的鍵盤布局，一般由16個按鍵組成(即4×4矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu))，正好可以直接用單片機的一個并行口實現(xiàn)，這也是一般單片機系統(tǒng)中最常用的一種形式，其單片機接口電路如圖2-7所示。圖2-6兩種典型的鍵盤布局圖2-7P1口直接構(gòu)成的4×4矩陣式鍵盤接口電路矩陣式鍵盤的工作原理是：按鍵設(shè)置在行列線交叉點上，行列線分別連接按鍵開關(guān)的兩端，列線通過上拉電阻接到+5V上。無鍵按下時，所有列線都處于高電平狀態(tài)；有鍵按下時，按鍵所在行列線將導(dǎo)通，此時按鍵所在列線電平狀態(tài)將由與此列線相連的行線電平?jīng)Q定，行線電平為低，則列線電平為低；行線電平為高，則列線電平為高。這是識別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。需要說明的是：在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，除了直接通過單片機I/O口連接鍵盤外，還可以通過三態(tài)緩沖器573、8155、8255等I/O口擴展芯片來外接鍵盤，或者利用單片機的串行接口通過串/并轉(zhuǎn)換芯片74LS164來擴展鍵盤。

圖2-8所示為通過并行接口芯片8255擴展I/O口構(gòu)成的4×8矩陣式鍵盤接口電路。圖2-88255擴展的4×8矩陣式鍵盤接口電路2.按鍵的識別方法

由于矩陣式鍵盤采用行列式結(jié)構(gòu)，行列線和多個鍵相連，因此各按鍵的按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各鍵間相互影響。也就是說，一根I/O口線的狀態(tài)已經(jīng)不能確定哪一個鍵被按下，需要通過連接到按鍵兩端的兩根I/O口線的狀態(tài)共同確定按鍵的狀態(tài)，因此，必須將行線與列線信號狀態(tài)分別處理并綜合考慮才能確定按鍵的行列位置。1)掃描法

行掃描法就是使行線逐行步進輸出“0”(相當(dāng)于逐行動態(tài)接地)，列線輸入；相反，列掃描法就是使列線逐列步進輸出“0”(相當(dāng)于逐列動態(tài)接地)，行線輸入。

掃描法原理如圖2-9所示。這里以行掃描法為例，即P1.0～P1.3為行輸出線，分時逐行輸出“0”，P1.4～P1.7為列輸入線。注意：在讀P1.4～P1.7引腳狀態(tài)時，必須先向它們寫“1”。圖2-9掃描法原理圖具體分析如下：

(1)將P1口置“1”，然后令P1.0輸出“0”時，掃描第0行，讀入P1的狀態(tài)。具體描述如下：

①當(dāng)0鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為11101110，即0EEH。

②當(dāng)1鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為11011110，即0DEH。

③當(dāng)2鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為10111110，即0BEH。

④當(dāng)3鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為01111110，即7EH。(2)當(dāng)P1.1輸出“0”時，掃描第1行，讀入P1的狀態(tài)。

具體描述如下：

①當(dāng)4鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為11101101，即0EDH。

②當(dāng)5鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為11011101，即0DDH。

③當(dāng)6鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為10111101，即0BDH。

④當(dāng)7鍵被按下時，讀入P1的狀態(tài)為01111101，即7DH。(3)當(dāng)P1.2輸出“0”時，掃描第2行，P1.2所在的第2行的0、1、2、3列的4個按鍵8、9、A、B分別被按下時，對應(yīng)的P1狀態(tài)分別為0EBH、0DBH、0BBH、7BH。

(4)當(dāng)P1.3輸出“0”時，掃描第3行，P1.3所在的第3行的0、1、2、3列的4個按鍵C、D、E、F分別被按下時，對應(yīng)的P1狀態(tài)分別為0E7H、0D7H、0B7H、77H。2)反轉(zhuǎn)法

前面介紹的掃描法要逐行(列)掃描查詢，當(dāng)被按下的鍵在最后一行(列)時，要經(jīng)過多次掃描才能最后獲得鍵值；反轉(zhuǎn)法則顯得很簡練，無論被按下的鍵是處于第一列或是最后一列，均只需兩步即可獲得此按鍵所在的行列值。

下面介紹反轉(zhuǎn)法的兩個步驟，其原理圖如圖2-10所示。圖2-10反轉(zhuǎn)法原理圖(1)將P1.3～P1.0編程為行輸入線，P1.7～P1.4編程為列輸出線，并使P1口輸出為0FH(保證列輸出P1.7～P1.4為0000)。若有鍵被按下，則P1.3～P1.0肯定不全為1，其中為0的位對應(yīng)的是按鍵的所在行位置。如圖2-10(a)所示，若按下A鍵，則P1.3～P1.0輸入肯定為1011，按鍵在第2行。將這個數(shù)據(jù)存放到存儲器的某個單元(如N單元)中。(2)將第(1)步中的傳送方向反轉(zhuǎn)過來，即將P1.4～P1.7定義為輸入，P1.0～P1.3定義為輸出，并使I/O口輸出的數(shù)據(jù)為N單元的數(shù)據(jù)(因為這時已經(jīng)知道鍵所在的行位置)，然后讀入I/O口數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)的P1.7～P1.4位中“0”電平對應(yīng)的位就是按下鍵的列位置。如果按下的是圖2-10(b)所示的鍵，則P1.7～P1.4輸入肯定為1011，按下鍵在第2列。3)掃描程序下面編制基于掃描法識別按鍵的鍵盤掃描子程序(通常將查詢鍵碼的過程稱之為“掃描”)：當(dāng)有鍵被按下時，將鍵值送回寄存器A；當(dāng)無鍵被按下時，將“0”送回A。；*****************掃描0行**********************************

GET_KEY: MOV P1，＃0FEH

；掃描第0行，即P1口輸出11111110

MOV A，P1

；讀入P1口，判斷第0行是否有某一列的鍵被按下

CJNE A，＃0FEH，K3

；若不相等，則按鍵在第0行，轉(zhuǎn)去進行鍵值分析

；若相等，則無鍵被按下，掃描下一行；*********************掃描1行*************************

MOV P1，＃0FDH

；掃描第1行，即P1口輸出11111101

MOV A，P1

；判斷第1行是否有某一列的鍵被按下

CJNE A，＃0FDH，K3

；若不相等，則按鍵在第1行，轉(zhuǎn)去進行鍵值分析

；若相等，則無鍵被按下，掃描下一行；*****************掃描2行************************

MOV P1，＃0FBH ；掃描第2行

MOV A， P1

；判斷第2行是否有某一列的鍵被按下

CJNE A，＃0FBH，K3

；若不相等，則按鍵在第2行，轉(zhuǎn)去進行鍵值分析

；若相等，則無鍵被按下，掃描下一行；***********************掃描3行*************************

MOV P1，＃0F7H ；掃描第3行

MOV A，P1 ；判斷第3行是否有某一列的鍵被按下

CJNE A，＃0F7H，K3

；若不相等，則按鍵在第3行，轉(zhuǎn)去進行鍵值分析

MOV A，＃0

；若相等，則無鍵被按下，A中返回“0"

RET ；返回

K3：… ；鍵值分析

… 3.鍵值分析

鍵值分析是由鍵值處理程序來完成的。鍵值處理程序的關(guān)鍵是如何對按鍵進行編碼，從而獲取按鍵所對應(yīng)的鍵號或鍵值。鍵號是鍵盤上各鍵的編號，如0、1、…、A、B、…、F。鍵值是指根據(jù)掃描原理，各鍵所對應(yīng)的十六進制數(shù)碼，如0EEH、0DEH、…、0BBH、7BH、…、77H。在鍵盤處理程序中，每個鍵都被賦予了一個鍵號。(1)對于獨立式鍵盤，由于按鍵的數(shù)目較少，且鍵盤中各個按鍵互不干擾，因此可以根據(jù)實際需要對鍵盤中的按鍵進行靈活編碼。

最簡單的編碼方式就是直接狀態(tài)編碼，即根據(jù)I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵被按下的狀態(tài)進行編碼。假如圖

2-5中的S0鍵被按下，則P1口的輸入狀態(tài)是11111110，S0鍵的直接狀態(tài)編碼就是FEH。CPU可以通過直接讀取I/O口的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，然后根據(jù)這個值直接進行鍵值分析處理。(2)對于矩陣式鍵盤，由于按鍵的數(shù)目較多，采用行列式結(jié)構(gòu)，鍵盤中各個按鍵相互影響，因此，鍵盤中的按鍵編碼較為復(fù)雜，需要綜合考慮。

①鍵號編碼：按鍵的鍵號由行號和列號唯一確定，所以分別對行號和列號進行二進制編碼，然后將兩值合成一個字節(jié)，高4位是行號，低4位是列號。例如，34H表示第3行、第4列的按鍵，而C4H表示第12行、第4列的按鍵等。但這種編碼方式對于不同行的鍵，其離散性較大。例如，對于一個4×4的鍵盤，14H鍵和21H鍵之間間隔13，實際上卻是兩個連續(xù)的鍵，因此不利于鍵值分析處理。所以，常常采用依次排列鍵號的方式對按鍵進行編碼。對于一個4×4的鍵盤，可以鍵號編碼為：01H、02H、03H、04H、…、0EH、0FH，共16個。②鍵值編碼：每個按鍵都有自己的行值和列值，行值和列值的組合就是這個按鍵的鍵值編碼。例如，“按鍵的識別方法”部分中所述，“E”號鍵對應(yīng)行線P1.3?=?0，其他全為“1”，行值為0111B，列線中P1.6=0，其他的全為“1”，列值為1011B，故“E”號鍵對應(yīng)鍵值編碼為10110111B，高4位是列值，低4位是行值。以此類推，結(jié)合圖2-9和圖2-10，鍵號與鍵值的對應(yīng)關(guān)系如表2-2所示。(3)求鍵號與鍵值。鍵號編碼與鍵值編碼之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，可以通過查表或計算的方法來獲取。

①計算：鍵號?=?行首鍵號?+?列號。圖2-10中，列號是0、1、2、3，行首鍵號是0、4、8、12。

例如，對于“A”號鍵，10=8(行首鍵號)+2(列號)。②參照表2-2，將鍵號“0”到“F”所對應(yīng)的鍵值做成一個固定的表格，然后將識別按鍵的鍵值與表中的鍵值逐一進行比較，同時計數(shù)器從0開始計數(shù)，若不相等，則增1，若相等，則計數(shù)器的值即為鍵號。相關(guān)參考匯編程序如下： … ；求鍵值和鍵號

PRO_KEY: MOV R1, #16 ；16個按鍵

MOV R2, #0 ；計數(shù)器

MOV DPTR, #KeyTAB ；鍵值表首地址

COMP: MOV A, R2

MOVC A, @A+DPTR

CJNE A, B, KK

；識別按鍵的鍵值在單元B中進行比較，若不相等則繼續(xù)

MOV A, R2 ；若相等，則取鍵號 RET

KK: INC R2

DJNZ R1, COMP

RET

KeyTABDB0EEH，0DEH，0BEH，07EH ；0123

DB0EDH，0DDH，0BDH，07DH ；4567

DB0EBH，0DBH，0BBH，07BH ；89AB

DB0E7H，0D7H，0B7H，077H ；CDEF4.程序設(shè)計

軟件實現(xiàn)過程及其程序設(shè)計結(jié)構(gòu)分為以下四個步驟(如圖2-11所示)：

(1)判斷鍵盤上有無鍵被按下。其方法為：快速掃描，即P1.0～P1.3端口輸出全為0，讀P1.3～P1.7端口狀態(tài)，當(dāng)全為“1”時，說明鍵盤無鍵按下，當(dāng)不全為“1”時，說明鍵盤有鍵被按下。圖2-11鍵盤掃描程序流程圖(2)消除按鍵抖動的影響。其方法為：在判斷有鍵被按下后，調(diào)用軟件延時程序消除鍵盤抖動，再判斷鍵盤狀態(tài)，若該鍵仍處于閉合狀態(tài)，則確定該鍵被按下，否則作按鍵抖動處理。

(3)求鍵號和鍵值。根據(jù)前面介紹的按鍵識別方法，確定按鍵的行列位置，再利用計算或查表的方法求取按鍵的鍵號。根據(jù)按鍵位置進行鍵的重新編號，從而得到按鍵的鍵值。(4)等待釋放并進行鍵值處理。為了保證按鍵每閉合一次，CPU僅作一次處理，等待按鍵釋放后，再進行此次按鍵的鍵值分析處理。相關(guān)參考匯編程序如下：

SCAN_KEY：MOVP1，＃0F0H

；P1口初始化，快速掃描，所有行線輸出全為0

MOVA，P1

CJNEA，＃0F0H，XD

；若有，則轉(zhuǎn)去進行鍵消抖處理

SJMPNO_KEY；若無鍵被按下，則A中返回“0”XD： LCALL DELY10ms；延時10ms，消抖

MOV P1，＃0F0H

MOV A，P1

；消抖時間過后，再判斷是否有鍵被按下

CJNE A，＃0F0H，GET_KEY

；若有鍵被按下，則開始按鍵掃描

NO_KEY：MOVA，＃0；若無鍵被按下，則A中返回“0”

RET

GET_KEY： … ；按鍵掃描程序

… …

MOV P1， #0F0H；等待按鍵被釋放

SF: MOV A，P1

CJNE A，#0F0H，SF

PRO_KEY： … ；鍵值分析

…

…2.3編?碼?式?鍵?盤

非編碼式鍵盤接口電路中，無論是直接通過單片機I/O口連接鍵盤，還是利用8155、8255等I/O口擴展芯片外接鍵盤，往往都會占用CPU有限的資源。因此，一些芯片公司推出了通用鍵盤顯示接口芯片，比較典型的有美國Intel公司早期推出的8279、廣州周立功單片機發(fā)展有限公司近期推出的ZLG7289和ZLG7290等。2.3.1ZLG7289概述

ZLG7289內(nèi)部含有譯碼器，可直接接收BCD碼或十六進制碼，并同時具有2種譯碼方式。此外，ZLG7289還具有多種控制指令，如消隱﹑閃爍﹑左移﹑右移﹑段尋址等。ZLG7289具有片選信號，可方便地實現(xiàn)多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。ZLG7289的技術(shù)特點如下：

(1)串行接口，無需外圍元件即可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管。

(2)功能上完全替代8279、8155、8255、7279、7219系列器件。

(3)各位獨立控制譯碼、不譯碼、消隱和閃爍屬性。

(4)具有段尋址指令，可方便地控制獨立LED數(shù)碼管。

(5)?64鍵鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動電路。(6)標準DIP28/SOIC28封裝。

(7)工作電壓范圍很寬，為?+2.7～6V。

(8)工作溫度范圍為?－40～?+85℃。

(9)段電流可達15mA以上，字電流可達100mA。

ZLG7289可廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、工業(yè)控制器、條形顯示器、控制面板等領(lǐng)域。2.3.2ZLG7289的引腳排列及功能說明

ZLG7289芯片具有標準的DIP28和SOIC28兩種封裝形式。其引腳排列如圖2-12所示，各引腳的功能說明如表2-3所示。圖2-12ZLG7289的引腳排列(SOIC28，DIP28)2.3.3ZLG7289鍵盤接口方法

ZLG7289的典型應(yīng)用電路如圖2-13所示。圖2-13ZLG7289編碼式鍵盤接口電路1.?ZLG7289與單片機鍵盤接口

圖2-13中，以80C51單片機為例，給出了ZLG7289與單片機的接口電路，采用SPI串行總線方式，ZLG7289的、CLK、DIO和分別與單片機的P1.0、P1.1、P1.2和連接，只需要占用單片機的4根I/O口線。2.?ZLG7289與鍵盤和LED數(shù)碼管的連接

在圖2-13中，ZLG7289應(yīng)連接共陰極數(shù)碼管，應(yīng)用中無需用到的數(shù)碼管和鍵盤可以不連接，因而省去數(shù)碼管和對數(shù)碼管設(shè)置消隱屬性均不會影響鍵盤的使用。

數(shù)碼管電路中，由于ZLG7289采用循環(huán)掃描工作方式，如果采用普通的數(shù)碼管，亮度可能不夠，因此應(yīng)采用高亮度或超高亮度的數(shù)碼管，且尺寸也不宜選得過大(一般字符高度不超過1英寸(1英寸=2.54厘米)，如果使用大型的數(shù)碼管，則應(yīng)選用適當(dāng)?shù)尿?qū)動電路)。按鍵電路中，必須有相應(yīng)的下拉電阻(如R1～R8，阻值為100kΩ)和位選電阻(如R17～R24，阻值為10kΩ，