《微型计算机控制技术》教案32.doc

黑 龙 江 工 商 职 业 技 术 学 院第 周 第 次课 年 月 日章节名称第四章 键盘及其接口技术授 课方 式理论课（*）；实践课（）；实习（）教学时数2教学目的及要求1熟悉矩阵式键盘的结构原理及其行扫描法。2掌握编码器及其编码键盘接口电路。教学重点与难点重点：矩阵式键盘的结构原理及其行扫描法。难点：编码器及其编码键盘接口电路。教学手段介绍、讨论与多媒体教学 主 要内容时间分配复习矩阵式键盘的结构原理及其行扫描法。编码器及其编码键盘接口电路。小结（5）（30）（45）（5）复习思考题1分析说明图二进制编码键盘接口电路的工作原理。2结合图分析说明硬件电路消除抖动干扰的过程。小结键盘接口电路可分为非编码键盘和编码键盘两种类型。非编码键盘的硬件电路简单，成本低，但占用CPU的时间较长。编码键盘与之相反，硬件电路复杂、成本高，但使用方便，键盘码产生速度快，占用CPU时间少。在一般的小型单片机测控系统中主要使用非编码键盘。第四章 键盘及其接口技术44 非编码矩阵式键盘1 矩阵式键盘的结构组成矩阵式键盘又叫行列式键盘，是用I/O口线组成的行、列矩阵结构，在每根行线与列线的交叉处，二线不直接相通而是通过一个按键跨接接通。采用这种矩阵结构只需M根行输出线和N根列输入线，就可连接MN个按键。通过键盘扫描程序的行输出与列输入就可确认按键的状态，再通过键盘处理程序便可识别键值。键盘与CPU的接口可采用并行端口8255A、锁存器或缓冲器一类。图5-6给出了一种88非编码矩阵式键盘的接口电路。行输出电路由行扫描锁存器74LS273、 反相器与行线X0X7连接组成，列输入电路由三态缓冲器74LS244与列线Y0Y7以及上拉电阻组成。X、Y线的每一个交叉处跨接一个键，其键值分别是十进制数的01，02，64。该键盘的接口地址为PORT1。当键盘中无任何键按下时，所有的行线和列线被断开且相互独立，输入线Y0Y7列都为高电平；当有任意一键按下时，则该键所在的行线与列线接通，因此，该列线的电平取决于该键所在的行线。基于此，产生了“行扫描法”与“线反转法”两种识别方法。行扫描法又称逐行零扫描查询法，即逐行输出行扫描信号“0”，使各行依次为低电平，然后分别读入列数据，检查此（低电平）行中是否有键按下。如果读得某列线为低电平，则表示此（低电平）行线与此列线的交叉处有键按下，再对该键进行译码计算出键值，然后转入该键的功能子程序入口地址；如果没有任何一根列线为低电平，则说明此(低电平)行没有键按下。接着进行下一行的“0”行扫描与列读入，直到8行全部查完为止，若无键按下则返回。有时为了快速判断键盘中是否有键按下，也可先将全部行线同时置为低电平，然后检测列线的电平状态，若所有列线均为高电平，则说明键盘中无键按下，立即返回；若要有一列的电平为低，则表示键盘中有键被控下，然后再如上那样进行逐行扫描。 45 编码键盘1 二进制编码器具有优先级的二进制8位编码器CD4532B 的真值表见表5-1。表示芯片优先级的输入允许端Ei为“0”时，无论编码器的信号输入I7 I0为何状态，编码器输出全为“0”，芯片处于屏蔽状态，同时Eo为“0”，也屏蔽下一级芯片；当输入允许端Ei为“1”时，且编码器的信号输入I7 I0全为“0”时，编码输出也为“0”，但输出允许端Eo为“1”，表明此编码器输入端无键按下，却允许优先级低的相邻编码器处于编码状态；这两种情形下的工作状态端GS均为“0”。该芯片的8个输入端当中，I0的优先级最高，I7的优先级最低。当有多个键按下时，优先级高的被选中，同时自动屏蔽优先级低的各输入端和下一级芯片(使Eo端为“0”)。比如处于正常编码状态即Ei为“1”时，当I0端为“1”，其余输入端无论为“1”或“0”，编码输出均为二进制000，同时GS端为“1”，Eo端为“0”；而当I0端为“0”，当I1端为“1”时，编码输出则为二进制001；以此类推，输入端的键值号与二进制编码输出一一对应。二进制8位编码器CD4532B真值表 2 编码键盘接口电路图是一种采用两片CD4532B构成的16个按键的二进制编码接口电路。其中由于U1的Eo作为U2的Ei，所以按键S0的优先级最高，S15的优先级最低。U1和U2的输出O2 O0经或门A3 A1输出，以形成低3位编码D2 D0。而最高位D3则由U2的GS产生。当按键S8 S15中有一个闭合时，其输出为“1”。从而S0 S15中任意一个键被按下，由编码位D3 D0均可输出相应的4位二进制码。 为了消除键盘按下时产生的抖动干扰，该接口电路还设置了由与非门B1、B2、电阻R2、电容C2组成的单稳电路和由或门A4、电阻R1、电容C1组成的延时电路，电路中E、F、G、H和I这五点的波形如图5-9所示。由于U1和U2的GS接或门A4的输入端，所以当按下某键时，A4 为高电平，其输出经R1和C1 延时后使G点也为高电位，作为与非门B3 的输入之一。同时，U2的输出信号Eo 触发单稳(B1和B2)，在暂稳态持续时间T内，其输出F点为低电位，也作为与非门B3的输入之一。 由于暂稳态期间(T)E点电位的变化（即按键的抖动）对其输出F点电位无影响，所以此时不论G点电位如何，与非门B3 输出(H点)均为高电位。当暂稳延时结束，F点变为高电位，而G点仍为高电位(即按键仍闭合)，使得H点变为低电位，并保持到G点变为低