單片機基礎：鍵盤(pán)接口原理詳解

1. 鍵的分類(lèi)

按鍵按照結構原理可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵，如機械式開(kāi)關(guān)、導電橡膠式開(kāi)關(guān)等;另一類(lèi)是無(wú)觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價(jià)低，后者壽命長(cháng)。目前，微機系統中最常見(jiàn)的是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵。

2.輸入原理

在單片機應用系統中，除了復位按鍵有專(zhuān)門(mén)的復位電路及專(zhuān)一的復位功能外，其它按鍵都是以開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)設置控制功能或輸入數據的。當所設置的功能鍵或數字鍵按下時(shí)，計算機應用系統應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入是與軟件結構密切相關(guān)的過(guò)程。

對于一組鍵或一個(gè)鍵盤(pán)，總有一個(gè)接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢(xún)或中斷方式了解有無(wú)將鍵輸入，并檢查是哪一個(gè)鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過(guò)跳轉指令轉入執行該鍵的功能程序，執行完后再返回主程序

3.按鍵結構與特點(diǎn)

微機鍵盤(pán)通常使用機械觸點(diǎn)式按鍵開(kāi)關(guān)，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關(guān)系。也就是說(shuō)，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數字系統的邏輯電平相容。

機械式按鍵再按下或釋放時(shí)，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時(shí)間的觸點(diǎn)機械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩定下來(lái)。其抖動(dòng)過(guò)程如下圖所示，抖動(dòng)時(shí)間的長(cháng)短與開(kāi)關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為5~10 ms。

在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點(diǎn)機械抖動(dòng)所致的檢測誤判，必須采取去抖動(dòng)措施。這一點(diǎn)可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數較少時(shí)，可采用硬件去抖，而當鍵數較多時(shí)，采用軟件去抖。

4. 按鍵編碼

一組按鍵或鍵盤(pán)都要通過(guò)I/O口線(xiàn)查詢(xún)按鍵的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。根據鍵盤(pán)結構的不同，采用不同的編碼。無(wú)論有無(wú)編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉換成為與累加器中數值相對應的鍵值，以實(shí)現按鍵功能程序的跳轉。

5. 制鍵盤(pán)程序

一個(gè)完善的鍵盤(pán)控制程序應具備以下功能：

(1) 檢測有無(wú)按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤(pán)按鍵機械觸點(diǎn)抖動(dòng)的影響。

(2) 有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個(gè)按鍵，其間對任何按鍵的操作對系統不產(chǎn)生影響，且無(wú)論一次按鍵時(shí)間有多長(cháng)，系統僅執行一次按鍵功能程序。

(3) 準確輸出按鍵值(或鍵號)，以滿(mǎn)足跳轉指令要求。

獨立式按鍵

單片機控制系統中，往往只需要幾個(gè)功能鍵，此時(shí)，可采用獨立式按鍵結構。

1.獨立式按鍵結構

獨立式按鍵是直接用I/O口線(xiàn)構成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨占用一根I/O口線(xiàn)，每個(gè)按鍵的工作不會(huì )影響其它I/O口線(xiàn)的狀態(tài)。獨立式按鍵的典型應用如圖7.4所示。

獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口線(xiàn)，因此，在按鍵較多時(shí)，I/O口線(xiàn)浪費較大，不宜采用。

2. 立式按鍵的軟件結構

獨立式按鍵的軟件常采用查詢(xún)式結構。先逐位查詢(xún)每根I/O口線(xiàn)的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線(xiàn)輸入為低電平，則可確認該I/O口線(xiàn)所對應的按鍵已按下，然后，再轉向該鍵的功能處理程序。