输入输出设备及接口技术(键盘).

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1、第十章 输入/输出设备及接口技术 10.2 键盘接口技术 常用的按键，都存在两种状态：断开和闭合 当某一键被按下，则为闭合状态 键释放，则为断开状态 键盘电路的功能就是将键的闭合和断开状态用 “0”和“1”来表示，然后通过数据线送到CPU内进 行键的识别 一 键盘工作原理 1. 键盘的可靠性 按键的机械抖动：在实际按键操作中，由于 按键动作是一个机械动作，键在闭合或断开的过 程会发生抖动 键抖动时间的长短与开关的机械特性和人 的操作有关，一般为5ms10ms左右，然后达到 稳定状态。 键盘接口:为了保证CPU对键的一次操作仅 作一次处理，必须去除抖动，使CPU在键的稳定 闭合或断开状态时读取键

2、值。 抖动时间 10ms 开关动作时间 100ms “ 1 ” “ 0 ” 10ms I/O 接 口 +5v +5v 消除抖动电路 按键 单片机 消除抖动的方法 硬件去抖： 软件：在键盘接口中，另一种普遍使用的是采用软 件延时来完成消抖的方法。 基本思想是：在检测到按键按下或释放时，记 录按键的状态，延时大约10ms，再次检测按键的状 态，若与前一次的状态相同，说明按键的状态已稳 定，可进行处理；否则，表示键的状态不稳定，可 能是误动作，不应被处理。 二 、独立式按键 1、接口设计 P1.0 P1.1 P1.7 +5v (1) 接口与数据 每个按键单独占有一根 I/O接口引线。 输入每根I/O

3、接口引线的 信号对应某个按键状态。 2、独立式按键接口程序设计 键盘处理程序任务 1)键输入 检查键盘是否有键被按下，消除按 键抖动。确定被按键的键号。 硬件电路消除抖动或软件消除抖动。 2)键译码 确定键值 3)键处理 根据键值转移到不同程序段。若键 值属于数字、字符键，则调用显示数字 和字符的子程序。若键值属于功能键， 则进行多分支转移，执行各个功能程序 段。 延时等待10ms 仍有按键信号？ Y 有按键信号？ N Y N 键盘处理 按键释放？ N Y 3、独立式按键接口程序 KEY:SETB P1.0 JB P1.0, KEY ；有键按下P1.0=0 KEY1: ACALL DELAY

4、；延时，防止抖动 SETB P1.0 JB P1.0, KEY ；键是否仍按下？ KEY2:JNB P1.0, KEY2 ；消除了连击功能 ACALL PROGRAM ； RET 三、矩阵式键盘 1、结构 由多条I/O接口引线组成矩阵式键盘 由行线和列 线组成，按 键位于行、 列线的交叉 点上 行： 输入 列： 输出 矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端 当无键按下时，行线处于高电平状态； 当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将 由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下 的关键。 矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下 与否均影响该键所在行线的电平，各按键间

5、将相互影响， 因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能 确定闭合键的位置。 2. 矩阵式键盘按键的识别 识别按键的方法很多，其中，最常见的方法是扫描法。 (1) 判断有无键按下。 方法为：输出口全为“0”，读输入口状态，若全为“1”， 则说明无键按下；若不全为“1”，则说明有键按下 (2) 消除按键抖动的影响。 方法为：在判断有键按下后，用软件延时的方法延时10ms后 ，再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个 按键按下，否则当作按键抖动来处理。 （3）键的识别。 方法为：列线逐列输出“0”，某行有键按下，则对应行线输 入为“0”，若该行无键按下，对应行线输入为“1”。 四

6、. 键盘的工作方式 对键盘的响应取决于键盘的工作方式，键盘的工作 方式应根据实际应用系统中CPU的工作状况而定，其选取 的原则是既要保证CPU能及时响应按键操作，又不要过多 占用CPU的工作时间。通常，键盘的工作方式有三种，即 编程扫描、定时扫描和中断扫描。 1： 编程扫描方式 编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余时间， 调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键 功能程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫 描键盘为止。 2： 定时扫描方式 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次 ，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如 10ms）的定时，当定时时间到就产生定时

7、器溢出中断 。 CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时 识别出该键，再执行该键的功能程序。 定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同 按键处理程序： 延时消抖 键扫描求键号 延时 键译码求键值 输入数字跳转各功能程序 有按键输入？ 确有按键？ 按键释放？ 是数字键？ 3： 中断扫描方式 采用上述两种键盘扫描方式时，无论是 否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机 应用系统工作时，并非经常需要键盘输入， 因此，CPU经常处于空扫描状态。 中断式键盘电路 P1.0-P1.3 输出，为“0” P1.4-P1.7 输入 无键按下时，与门各输入 端均为高电平，输出端保 持为高电平 有键按下时，与

8、门输入有 低，输出端为低电平，向 CPU申请中断，若CPU开放 外部中断，则会响应中断 请求，转去执行键盘扫描 子程序。 五：键盘接口 原理图 程序流程图 用行扫描法进行键扫描的程序 其中KS1为判键闭合的子程序。有键闭合时 （A）=0。 DIR为数码显示器扫描显示子程序,执行一 次的时间约6ms。 程序执行后, 若键闭合, 键值存入A中, 键 值的计算公式是: 键值=行号4+列号； 若无 键闭合, 则A中存入标志FFH。 键盘扫描程序： KEY1: LCALL KS1 ;检查有闭合键否？ JNZ LK1 ;A非0,有键闭合则转 LJMP LK8 ;无键闭合转返回 LK1: LCALL DIR

9、 ;有键闭合,则延时12ms LCALL DIR ;消抖 LCALL KS1 ;再次检查有键闭合否？ JNZ LK2 ;有键闭合则转 LJMP LK8 ;无键闭合转返回 LK2: MOV R3,00H ;行号初值送R3 MOV R2,0FEH ;行扫描初值送R2 LK3: MOV DPTR,7F01H ;指向8155的PA口 MOV A,R2 ;行扫描值送A MOVX DPTR,A ;扫描1行 INC DPTR INC DPTR ;指向8155的PC口 MOVX A,DPTR ;读入列值 ANL A,0FH ;保留低4位 MOV R4,A ;暂存列值 CJNE A,0FH,LK4 ;列值非全“

10、1”（有键按下），转计算键值 MOV A,R2 ;行扫描值送A JNB ACC.7,LK8 ;已扫到最后1行则转 RL A ;未扫完,则移至下1行 MOV R2,A ;行值存入R2中 INC R3 ;行号加1 SJMP LK3 ;转至扫描下1行 LK4: MOV A,R3 ;行号送入A ADD A,R3 ;行号2 MOV R5,A ;暂存 ADD A,R5 ;行号4 MOV R5,A ;存入R5中 MOV A,R4 ;列值送入A LK5: RRC A ;右移1位 JNC LK6 ;该位为0则转 INC R5 ;列号加1 SJMP LK5 ;列号未判完继续 LK6: PUSH R5 ;保护键值

11、LK7: LCALL DIR ;扫描1遍显示器 LCALL KS1 ;发全扫描信号 JNZ LK7 ;键未释放则等待 LCALL DIR ;键已释放 LCALL DIR ;延时12ms,消抖 POP A ;键值存入A中 KND: RET ;返主程序 LK8: MOV A,0FFH ;无键闭合标志FFH存入A中 RET ;返主程序 KS1: MOV DPTR,7F01H ;有无闭合键判断子程序 MOV A,00H ;取全扫描信号 MOVX DPTR,A ;发全扫描信号 INC DPTR INC DPTR ;指向8155的PC口 MOVX A,DPTR ;读入列值 ANL A,0FH ;保留低4位

12、 ORL A,0F0H ;高4位取“1” CPL A ;取反,无键按下则全0 RET ;返主程序 DIR数码显示器扫描显示子程序参阅LED数码显示器 键盘(显示)接口及程序设计 图见P199 图10-7 8155的I/O口地址:7F00H-7F05H PA口:输出,作键盘的列线(键扫描) 又作6位显示器的位扫描 PB口:输出,作显示器段数据输出 PC口:输入,作键盘的行线(键输入) 键输入程序功能:1、判有无键按下 2、去抖 3、判键号 4、其它（键释放才执行，多键等） 键输入程序清单 KEY1:MOV A,#03H MOV DPTR,#7F00H MOVX DPTR,A ACALL KS1

13、JNZ LK1 ACALL DIR AJMP KEY1 LK1:ACALL DIR ACALL DIR ACALL KS1 JNZ LK2 ACALL DIR AJMP KEY1 LK2:MOV R2,#0FEH MOV R4,#0 LK4:MOV DPTR,#7F01H MOV A,R2 MOVX DPTR,A INC DPTR INC DPTR MOVX A,DPTR JB ACC.0,LONE MOV A,#0 AJMP LKP LONE:JBACC.1,LTWO MOV A,#08H AJMP LKP LTWO:JB ACC.2,LTHR MOV A,#10H AJMP LKP LTHR:JB ACC.3,NEXT MOV A,#18H LKP:ADD A,R4 PUSH ACC LK3:ACALL DIR ACALLKS1 JNZ LK3 POP ACC RET NEXT:INC R4 MOV A,R2 JNB ACC.7,KND RL A MOV R2,A AJMP LK4 KND:AJMP KEY1