1、1,一、鍵盤基礎知識 二、MCS-51對非編碼鍵盤的接口 三、鍵盤的工作方式,§10.2 鍵盤接口原理,2,一 鍵盤基礎知識,鍵盤是一組按鍵的組合，它是最常用的單片機輸入設備，操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實現(xiàn)簡單的人機對話。,1、什么是鍵盤？,3,2、按鍵的分類,按鍵按照結構原理可分為兩類：觸點式開關按鍵：如機械式開關等。無觸點式開關按鍵：如磁感應按鍵。 前者造價低，后者壽命長。 目前，微機系統(tǒng)中最常見

2、的是： 觸點式開關按鍵,4,鍵盤按其結構形式可分為兩種：編碼鍵盤：由硬件邏輯自動提供與鍵對應的編碼。使用方便，但電路復雜，價格較貴，在單片機應用系統(tǒng)中較少采用。非編碼鍵盤：由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。結構簡單、成本低廉，在單片機應用系統(tǒng)中被普遍采用。,5,3、按鍵去抖動處理,由于通常的按鍵所用的開關是機械開關，當開關閉合、斷開時并不是馬上穩(wěn)定地接通和斷開，而是在閉合與斷開瞬間均伴隨有一連串的抖動。當掃描表明有鍵

3、被按下之后，緊接著應進行去抖動處理。抖動時間長、短與鍵的機械特性有關，一般為5～l0ms。,6,如圖所示：,圖3-1,7,★請思考,什么是鍵抖動？為什么鍵盤要考慮去抖動？ 一般常用去抖動的方法有哪些？,8,什么是鍵抖動？ 由于通常的按鍵所用的開關是機械開關，被按下時，由于機械觸點的彈性及電壓突跳等原因，觸點閉合或斷開的瞬間會出現(xiàn)電壓抖動。為什么鍵盤要考慮去抖動？ 鍵抖動可能導致計算機將人工按一次鍵

4、操作識別為多次，為了消除干擾，保證在按鍵閉合穩(wěn)定狀態(tài)下讀取鍵值，需要對鍵盤進行消抖處理。,9,一般常用去抖動的方法有幾種？常用的消抖措施有硬件消抖和軟件消抖。硬件方法就是在鍵盤中附加去抖動電路，從根本上消除抖動產(chǎn)生的可能性；軟件方法則是采用時間延遲以躲過抖動(大約延時10～30ms即可)，待行線上狀態(tài)穩(wěn)定之后，再進行狀態(tài)輸入。,10,就是在第一次檢測到有鍵按下時先不動作，延時一段時間(一般為10ms)，再次檢測按鍵的狀態(tài)，如果仍保

5、持閉合狀態(tài)，則確認真正有鍵按下。當檢測到按鍵釋放后，也要給5ms~10ms的延時，待后沿抖動消失后才能轉入按鍵的處理程序。,◆軟件消抖,11,對于兩個或多個按鍵同時按下的重鍵問題，可以采用“先入有效”或“后留有效”的原則加以處理。 “先入有效”：指當多個按鍵同時按下時，只有第一個按下的鍵有效，其它鍵無效。 “后留有效”：指當多個按鍵同時按下時，只有最后松開的按鍵有效，其它鍵均無效。,12,4、鍵盤接口的操作功能,從按一個鍵到鍵的功

6、能被執(zhí)行主要包括兩項工作：第一項：鍵的識別，即在鍵盤中找出被按的是哪個鍵。第二項：鍵功能的實現(xiàn)。 第一項工作使用接口電路實現(xiàn)，第二項工作是通過執(zhí)行查詢/中斷服務程序來完成。我們先討論第一項，即鍵盤接口問題。,13,鍵盤接口的操作功能：① 鍵盤掃描，以判定是否有鍵被按下（稱之為“閉合鍵”）。② 鍵識別，以確定閉合鍵的行列位置。③ 產(chǎn)生閉合鍵的鍵碼。④ 排除多鍵、竄鍵（復按）及去抖動。,14,二 MCS-51對非編

7、碼鍵盤的接口,非編碼鍵盤有兩種形式：獨立式鍵盤接口：單片機系統(tǒng)中，如只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結構。矩陣式（行列式）鍵盤接口：單片機系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時，通常采用矩陣式鍵盤。,15,1、獨立式鍵盤接口,獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，因

8、此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。,①按鍵硬件結構,16,MCS-51對獨立式非編碼鍵盤的接口,此種接口適于鍵數(shù)較少或操作速度較高的場合。,圖3-3,17,圖(a)為中斷方式的獨立式鍵盤工作電路,圖(b)為查詢方式的獨立式鍵盤工作電路,②工作原理： 當任何一個鍵被按下時，與其相連的輸入線被置成 “0”，平時該線為“1”。,工作方式：,18,,圖3-4,19,③獨立式按鍵的軟件結構 常采用查詢式結構： 先

9、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口線所對應的按鍵已按下; 然后，再轉向該鍵的功能處理程序。,20,獨立式鍵盤處理程序流程,圖3-5,21,2、矩陣式(行列式)鍵盤接口,用于按鍵數(shù)目較多的場合，由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。 行列式鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線。,①按鍵硬件結構,22,23,②矩陣式鍵盤工作原理,無鍵按下，該輸入(行)線為高電平，當有鍵按

10、下時，輸入(行)線電平由輸出(列)線的電平來決定。 由于行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，必須將行、列線信號配合起來并作適當?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。,24,③矩陣式按鍵的識別方法,a. 掃描法 b. 線反轉法,25,第1步：識別鍵盤有無鍵按下。,第2步：如有鍵被按下，識別出具體的按鍵。,把所有列線置0，檢查各行線電平是否有變化，如有變化，說明有鍵按下，如無變化，則無鍵按下。,先把某一列置低電平，其余各列為高電平，

11、檢查各行線電平的變化，如果某行線電平為低，可確定此行列交叉點處的按鍵被按下。,a. 掃描法,26,過程：1.先判斷有無鍵按下,列線輸出0000，然后輸入行線狀態(tài)： 若沒有鍵按下，則行線狀態(tài)為全1(1111)； 若有任一鍵按下，則行線狀態(tài)不為全1。,27,圖3-7,28,過程：2.再確認哪個鍵被按下,列線逐行輸出0，然后輸入行線狀態(tài)： 若沒有鍵按下，則行線狀態(tài)為全1(1111)； 若有任一鍵按下，則行線狀態(tài)不為全1。,29,掃描法

12、識別出具體按鍵的過程：,圖3-7,P1.7,P1.6,P1.4,P1.5,P1.3,P1.2,P1.0,P1.1,30,P1.7,P1.6,P1.4,P1.5,P1.3,P1.2,P1.0,P1.1,31,P1.7,P1.6,P1.4,P1.5,P1.3,P1.2,P1.0,P1.1,32,第1步：列線輸出為全低電平，則行線中電平由高變低的所在行為按鍵所在行。,第2步：行線輸出為全低電平，則列線中電平由高變低所在列為按鍵所在列。,b.

13、線反轉法,只需兩步便能獲得此按鍵所在的行列值。,33,圖3-7,34,圖3-7,35,比較說明：,掃描法對鍵的識別采用逐列掃描的方法獲得鍵的位置，當被按下的鍵在最后一列時需要掃描N次（N為列數(shù)），當N比較大時鍵盤工作速度較慢;而線反轉法則不論鍵盤有多少行和多少列只需經(jīng)過兩步即可獲得鍵的位置。,36,正邏輯表示--行列線數(shù)據(jù)求反組合，上例中的各鍵值分別為：88H、84H 、82H 、81H、,48H 、44H 、42H、41H、,28H

14、、24H、22H、21H、,18H、14H、12H、11H,④確定每個鍵的鍵值,負邏輯表示--行列線數(shù)據(jù)直接組合，上例中的各鍵值分別為： 77H、7BH 、7DH 、7EH、,B7H 、BBH 、BDH、BEH、,D7H、DBH、DDH、DEH、,E7H、 EBH、EDH、EEH,37,三 鍵盤的工作方式,單片機在忙于各項工作任務時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。原則：即要保證能及時響應按鍵操作，又不要過多占用CPU的工作

15、時間。通常，鍵盤工作方式有3種：,編程掃描、定時掃描、中斷掃描,38,1. 編程掃描方式,工作過程：,（1）在鍵盤掃描子程序中，先判斷 有無鍵按下。,（2）用軟件來消除按鍵抖動的影響。 如有鍵按下，則進行下一步。,（3）求按下鍵的鍵號。,（4）等待按鍵釋放后，再進行按鍵 功能的處理操作。,39,2. 定時掃描工作方式,利用單片機內(nèi)的定時器，產(chǎn)生10ms的定時中斷，對鍵盤進行掃描。

16、只有在鍵盤有鍵按下時，才執(zhí)行鍵盤掃描程序，如無鍵按下，單片機將不理睬鍵盤。,3.中斷工作方式,40,,小結：鍵盤所做的工作分為三個層次：,41,第1層：單片機如何來監(jiān)視鍵盤的輸入。 三種工作方式： ①編程掃描②定時掃描③中斷掃描,第2層：確定具體按鍵的鍵號。 體現(xiàn)在按鍵的識別方法上就是： ①掃描法；②線反轉法。,第3層：執(zhí)行鍵處理程序。,42,10.2節(jié)要點：,鍵盤的抖動與消抖。非編碼鍵盤的兩種形式，各自的