基于BC7281的功能鍵盤(pán)設計

摘要：鍵盤(pán)是最常見(jiàn)的計算機輸入設備，廣泛應用于微型計算機和各種終端設備上，計算機操作者通過(guò)鍵盤(pán)向計算機輸入各種指令、數據，指揮計算機的工作。因此鍵盤(pán)設計的好壞，將會(huì )直接關(guān)系到系統的可靠性與穩定性。本文采用鍵盤(pán)控制芯片BC728l和單片機AT89S52的輸入/輸出接口設計一個(gè)具有功能鍵的鍵盤(pán)。

按鍵接口一般可分為獨立式按鍵接口設計、矩陣式按鍵接口設計和專(zhuān)用芯片式按鍵接口設計。獨立式按鍵的接口設計是各按鍵相互獨立的接通一條輸入數據線(xiàn)，每個(gè)鍵的工作不會(huì )影響其它的I/O口，這種鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單;缺點(diǎn)是當鍵數較多時(shí)，要占用較多的I/O線(xiàn)，造成資源浪費。因此，獨立式按鍵接口設計主要用于按鍵較少且對操作速度要求高的場(chǎng)合。矩陣式鍵盤(pán)較獨立式鍵盤(pán)節省I/O口。矩陣式

鍵盤(pán)由行線(xiàn)和列線(xiàn)組成，按鍵位于行、列線(xiàn)的交叉點(diǎn)上。

專(zhuān)用按鍵處理芯片一般功能比較完善，芯片本身能完成對按鍵的編碼、掃描、消抖和重健等問(wèn)題的處理，使得它的優(yōu)點(diǎn)很明顯，其可靠性高、接口簡(jiǎn)單、使用方便，也適合處理按鍵較多的情況?；谟嬎銠C鍵盤(pán)中按鍵較多、可靠性要求較高等綜合情況考慮，選用專(zhuān)用芯片式按鍵接口設計。

BC7281具有64鍵鍵盤(pán)接口，內建去抖功能;具有兩種鍵盤(pán)工作模式，適應不同的應用需求;具有寄存器保護(抗干擾模式)，可靠性高;鍵盤(pán)部分具有鍵值鎖存功能;具有兩線(xiàn)高速串行接口。

1 硬件設計

1. 1 鍵盤(pán)接口設計

BC7281最多可以連接64個(gè)按鍵，在此處需要用到40個(gè)按鍵，按8x5矩陣排列，矩陣的“行”連接到BC7281的位驅動(dòng)DIG0-DIG7，矩陣的“列”連接到74HC164驅動(dòng)移位寄存器的輸出，當使用BC7281的鍵盤(pán)功能時(shí)，DIG0-DIG7應加上100k的下拉電阻，且8根引腳必須都接入下拉電阻。鍵盤(pán)接口設計如圖1所示。其中功能鍵C1、G2、G3、G4的“列”連接Q4，“行”分別連接DIG4、DIG5、DIG6、DIG7，鍵值分別為24H、25H、26H、27H;其余鍵值均小于24H，其中0-9鍵的鍵值為00H-09H，a-z鍵的鍵值為0AH-23H。

1. 2 BC7281接口電路設計

BC7281的14腳為電源引腳，為了獲得更好的抗干擾能力，在電源引腳與地之間串入了一個(gè)RC濾波電路，以濾除電源中的尖峰和毛刺;BC7281采用外接的RC振蕩電路為鍵盤(pán)掃描提供時(shí)鐘驅動(dòng)，外接元件的典型參數為R=1.5k～3.3k，C=20 pP，當采用比較小的電阻值時(shí)，振蕩頻率較高，可以獲得更快的通訊速率和掃描頻率，使得占用CPU時(shí)間更少，故選用1.5k電阻;因為BC7281的內部有上電復位電路，因此在一般情況下不需要特殊的復位電路，只需將RST引腳直接連接到VCC端就可以了;BC7281與AT89S52單片機的接口共需要三根線(xiàn)，數據線(xiàn)DAT、時(shí)鐘線(xiàn)CLK和按鍵指示KEY，其中CLK和KEY引腳分別為輸入和輸出引腳，而DAT則為雙向口，其內部為漏極開(kāi)路輸出結構，需要外接上拉電阻，以使其能可靠地輸出高電平。BC7281在KMS=0模式時(shí)具有按鍵保存功能，在按鍵被讀走之前，KEY將一直維持低電平，因此對按鍵使用查詢(xún)方式即可，但在本設計中需要用到功能鍵，故把KEY接到了單片機AT89S52的INT1引腳上，以便用到中斷處理方式。如圖2所示。

2 軟件設計

2.1 主程序流程圖

首先將BC7281初始化，為防止按鍵輸入產(chǎn)生誤動(dòng)作，可在主程序中將BC7281芯片定義為二鍵互鎖狀態(tài)(當KMS=0時(shí)，為帶鎖有的互鎖模式，即有效按鍵發(fā)生后，KEY即為低電子，直至MCU讀取按鍵后KEY恢復高電平，這期間不響應任何新的按鍵)，保證功能鍵和數據鍵的正確輸入，當有鍵按下就取出鍵值，并判斷是功能鍵還是數據鍵，且轉到相應的子程序中去處理。其中功能鍵的鍵值大于23H。

2.2 中斷服務(wù)程序

當有鍵按下時(shí)，BC7281芯片申請中斷，AT89S52響應中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。將鍵值代碼送入FIFO堆棧中，中斷服務(wù)程序流程圖如4所示。

功能鍵處理：當檢測到輸入為功能鍵時(shí)，在A(yíng)T89S52中置一個(gè)標志位，并把標志位傳給PC，然后再檢測下面的鍵，如果還是功能鍵又置一個(gè)標志位傳給PC，PC通過(guò)對功能鍵組合的識別，來(lái)做出相應的處理。

3 結論

本設計采用的鍵盤(pán)控制芯片，能完成對按鍵的編碼、掃描、消抖和重健等問(wèn)題的處理，可代替微處理器完成對鍵盤(pán)的控制，減輕主機負擔，而且硬件電路可靠。還可以通過(guò)中斷的方式來(lái)實(shí)現功能鍵的處理。