键盘及其接口电路

二、键盘及其接口电路键盘的分类1）什么是键盘？是由一组规则排列的按键组成，它主要由键开关和键扫描电路两部分组成。2）键盘的分类按其构造原理可以分为两类：一类是触点式开关按键，另一类是无触点开关按键；从接口原理上可分为：编码键盘和非编码键盘。其区别是识别键符及给出相应键码的方法不同。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，缺点是经济开销大；非编码键盘主要是由用户软件来实现键的定义与识别。2、按键的结构和特点V列线输出图12.2键开关矩阵DOSDOS方式下的多键盘是计算机必备的输入设备，数据录入大多数是通过击键完成的，数操作也是通过键入命令行来执行的。和CRT显示器一样，键盘是一个单独的部件，通过一根五芯电缆接到机箱背面的圆形键盘插座上。按物理结构分，键盘有机械式、薄膜式和电容式三种。电容式键盘采用无触点按键，触感好，操作灵活。按键盘口数分，常见的有出104/105键。目前微机以配备键盘的居多。3值单键盘接口电路口等。Windows95面市后，在83/84键、101/102101/102键盘的基础上改进而推101/102键、104/105键电容式在微机系统中运用的按键，通常仅需提供逻辑的通与断，其机械结构往往是比较简单的。构成形式可如图12.1所示。它主要的功能是把机械上的通断转换成电气上的逻辑关系。就是说，它能提供标准的TTL逻辑电平，以便与通用数字系统的逻辑电平相容。在按键电路中的电阻就是说，它能提供标准的TTL逻辑电平，以便与通用数字系统的逻辑电平相容。在按键电路中的电阻R用于限制其中流过的电流。从按键的定位方式，它的工作寿命可达100万次以上。，它的工作寿命可达100万次以上。借助于软件设置的特定的标志位，无锁按键可以具有类同于机械结构或电看，它有无锁的、自锁的和互锁的。在逻辑上它们等效于单稳态、双稳态和多稳态。在计算机系统中，常用的是机械结构最简单的无锁单稳式的按键（常态为开路）路硬件所提供的自锁或互锁功能。3、键开关矩阵键盘是由许多键按某一规律排列而成的设备。每个键代表一定的信息，键位置的排列要按照人们的使用习惯来安排。在键盘内部，各键开关的两个端常用矩阵形式连接，以便使接键盘是由许多键按某一规律排列而成的设备。每个键代表一定的信息，键位置的排列要按照人们的使用习惯来安排。在键盘内部，各键开关的两个端常用矩阵形式连接，以便使接线最简单。图的一端接电源，而另一端供检测用。当无键按下时，接入数据线供检测的各列线均为高电平。当行线中某一线为低电平，而却好与此相连的某一键按下，相应的列线（接入数据线）就变线最简单。图的一端接电源，而另一端供检测用。当无键按下时，接入数据线供检测的各列线均为高电平。当行线中某一线为低电平，而却好与此相连的某一键按下，相应的列线（接入数据线）就变12.2是一种有触点键盘的矩阵，各行线可以逐行加上低电平的输入，各列线低。通过程序的检测就可以查出是哪个键按下。4、简单键盘接口的扫描原理见图12.3。该接口用了两个I/O端口，一个用作行扫描码的输出该接口用了两个I/O端口，一个用作行扫描码的输出KBOUT,另一个用作列检测码输入KBIN。行线为扫描输入，列线为扫描输出。其原理如下：动后，各行线全部为低电平。列线输入的数据各位全为高电平，经缓冲器送上数据线被先使行线输入锁存器各位置“1”，经反相驱CPU读取，此时全为“1”说明没有键按下，相反如果确认有键按下时，才进行行扫描。值以确定所按的键在哪条行线上和哪条列线上。5、消抖动发现其中有“动后，各行线全部为低电平。列线输入的数据各位全为高电平，经缓冲器送上数据线被先使行线输入锁存器各位置“1”，经反相驱CPU读取，此时全为“1”说明没有键按下，相反如果确认有键按下时，才进行行扫描。值以确定所按的键在哪条行线上和哪条列线上。5、消抖动发现其中有“0”输入，说明有键按下，只有当扫描的方法是使行线逐条地变为低电平，读列键开关在按下和释放时，通常伴随着一定时间的触点抖动，接着才能稳定下来，如图12.4所示，在触点抖动期间，检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。即一次按下或释放被错误地认为多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的释放被错误地认为多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的12.5所示，双稳触发器一旦翻转，触点抖动的浮空对他不会有任何影响。硬件去抖动的方法是采用一个R口S触发器，由R口S触发器的特性阻止抖动信号传到CPU中去。图中所用的是一个单刀双掷开关，这种开关有一个常开触点和常闭触点，它总是处于两种状态之一。当开关从12.5所示，双稳触发器一旦翻转，触点抖动的浮空对他不会有任何影响。硬件去抖动的方法是采用一个R口S触发器，由R口S触发器的特性阻止抖动信号传到CPU中去。图中所用的是一个单刀双掷开关，这种开关有一个常开触点和常闭触点，它总是处于两种状态之一。当开关从常闭向常开方向打时，NC一端产生后沿抖动，而NO一端则产生前沿抖动，RS触发器端原为1”，由于开关从NC打到NO,使得Q端从1”变为“0”，这样无论NO端怎样抖动，检测误判，可采用双稳触发器硬件来抑制其逻辑信号的抖动，硬件去抖动电路如图总使Q端为低，这样就达到了去抖动的目的。另外，当检测到按键被按下或释放时，也可利用软件延时避开触点机械抖动的影响，通常只要延时大于20ms都能避开抖动持续时间，然后确认按键的通或断状态。通常只要延时大于经测试，各种不同口开关的抖动时间大约在几口十几毫秒范围内。软件方法就是在检测到有键按下以后，CPU用软件产生约20ms的延时，测到有键按下以后，CPU用软件产生约20ms的延时，然后再进入扫描检测程序。因为20ms后键开关已经进入稳定状态，只要键仍被按着就一定会被检测出来。6、非编码键盘接口1）工作原理1）工作原理简单的非编码键盘像一组按钮开关，通常连接成矩阵结构，使硬件最省，这对于键的数简单的非编码键盘像一组按钮开关，通常连接成矩阵结构，使硬件最省，这对于键的数量较多的键盘是十分必要的。见12.6。量较多的键盘是十分必要的。见12.6。2）键扫描法的过程CPU通过接口，先将第一行线送“CPU通过接口，先将第一行线送“0”（接地）；CPU通过接口，检查每一根列线，是否有一根线接地。若有，则说明该列有一个键按下，记下行和列，查键值表；否则，将第二行线送“0”,并继续进行②项工作，直至找出第X否则，将第二行线送“0”,并继续进行②项工作，直至找出第X行，第Y列被按下的键为止。七、有关程序在了解键盘扫描的基本过程后，下面我们将结合一个4*4矩阵的简易键盘，如图在了解键盘扫描的基本过程后，下面我们将结合一个4*4矩阵的简易键盘，如图12.3那样，给出键盘扫描程序。（1）查是否有键按下SEC：MOVAL,0FHOUTKBOUT,AL；使输出四条行线为全“0”INAL,KBIN；读入列线状态ANDAL,0FH；屏蔽无用位CMPAL,0FH；是否有为“0”的列线JZDISP没有，回主程序中的显示段JMPANLS有，转键分析程序（2）键分析程序ANLS：MOVBL,00H；键编号，使从00号开始MOVBH,01H；扫描的起始状态MOVCX,0004H；扫描次数计数TWO：MOVAL,BHOUTKBOUT，AL；扫描一行，即使一行为低电平INAL,KBIN；读入全部列线状态ANDAL,0FHCMPAL,0FH；对有用位进行比较JNZONE是此行有键按下，转找列线程序段ROLBH没有找到，左移一位，改变扫描行ADDBL,04H；键号的起始值随扫描行以4增加LOOPTWOCX减量尚未到0时，程序循环，扫描下一行JMPDISPONE：RCRAL，用移位对进位位判断是否为0JNCDISP找到，回主程序显示段INCBL没找到，键号加1JMPONE检查下一列DISP：显示程序在这种简单键盘中，键的功