單片機的鍵盤(pán)接口

在開(kāi)發(fā)單片機|0">單片機的應用系統中，鍵盤(pán)接口是最常用的人機接口。鍵盤(pán)按照是否進(jìn)行硬件編碼可分為編碼鍵盤(pán)與非編碼鍵盤(pán)，PC機上的鍵盤(pán)是典型的編碼鍵盤(pán)，而單片機應用系統中的鍵盤(pán)一般采用非編碼鍵盤(pán)便可滿(mǎn)足需要。所謂非編碼鍵盤(pán)實(shí)際上就是一組開(kāi)關(guān)，鍵按下，開(kāi)關(guān)接通。是否有鍵按下，按下的是哪個(gè)鍵由單片機對I／O端口的掃描完成(而編碼鍵盤(pán)會(huì )自動(dòng)提供所按鍵的編碼)，這時(shí)，鍵盤(pán)的排布方式不同形成了不同的鍵盤(pán)接口方式。

一、一維直讀方式

每個(gè)獨立的按鍵接到單片機的一根I／O端口引線(xiàn)上，如圖1。直接讀入I／O端口(MOV A，P1)便可判斷出所按下的鍵(有鍵按下對應的P1.X=0，否則為1)。

這種方式的硬件簡(jiǎn)單，但占用的I／O引線(xiàn)較多，N位I／O引線(xiàn)只能構成N個(gè)鍵的鍵盤(pán)，適用于按鍵較少的系統。

二、硬件編碼方式

將第一種方式的鍵信號先送人編碼器，再由單片機的I／O引線(xiàn)讀入，如圖2。這種方式克服了一維直讀方式占用接口多的缺點(diǎn)，若由N位I／O引線(xiàn)，使用相應的編碼器，理論上最多可構成2N個(gè)鍵的鍵盤(pán)，但需要增加硬件編碼電路。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/353718.htm三、行列式方式

由N條I／O線(xiàn)組成行，M條I／O線(xiàn)組成列，行列引線(xiàn)的交點(diǎn)上設置一個(gè)按鍵，如圖3。行為輸入端口，列為輸出端口。讀鍵狀態(tài)采用掃描方式，先判斷是否有鍵按下：列線(xiàn)輸出全“0”，讀入列信號，若全為“1”則無(wú)鍵按下，否則有鍵按下。再判斷按下的為哪個(gè)鍵：列輸出線(xiàn)逐位輸出“0”，讀入行輸入端口，從而判斷出按下的鍵所在的行與列，由此計算鍵值。這種方式占用的I／O引線(xiàn)較少，若N位I／O形成方陣，則最多可構成N2／4個(gè)鍵的鍵盤(pán)，而且不需增加硬件電路，只是軟件相對復雜一些。這是一種最常用的鍵盤(pán)接口方式。

四、二維直讀方式

鍵盤(pán)排布依舊采用行列式方式，每個(gè)鍵有兩個(gè)觸點(diǎn)，如圖4。有鍵按下，該鍵對應的行線(xiàn)與列線(xiàn)同時(shí)變?yōu)?ldquo;0”，否則為“1”，因此鍵的狀態(tài)可以通過(guò)直接讀人I／O端口據其兩位來(lái)反映。這種方式具有獨立式和行列式方式的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是要求按鍵含有兩個(gè)觸點(diǎn)。該方式同行列式方式一樣，若N位I／O形成方陣，則最多可構成N2／4個(gè)鍵的鍵盤(pán)。

五、交互方式

在這種方式中，N位I／O線(xiàn)既作為輸入行線(xiàn)又作為輸出列線(xiàn)，輸入與輸出交互使用，在行列每一個(gè)獨立的交點(diǎn)上設置一個(gè)按鍵，如圖5。N位I／O引線(xiàn)，最多可構成N(N-1)／2個(gè)鍵的鍵盤(pán)，比行列式方式占用的I／O引線(xiàn)少，但這種方式要求I／O線(xiàn)必須是可位控的雙向或準雙向I／O口。如8031的P1口，8155的PC口。鍵盤(pán)讀鍵方式與行列式方式相似，I／O端口逐位輸出“0”(其他各位送“1”)，再讀入該端口，依次查 詢(xún)除送出低電平以外的其他各位。為低則有鍵按下。從讀鍵方式我們可以看到：該方式鍵值有重碼，例如：第i行、第j列有鍵按下，在此方式中第i行同時(shí)為第i列，第j行同時(shí)為第i列，也可認為按下的鍵是第j行，第i列的從而形成重碼。

六、雙交互方式

該方式與交互方式相似，但在交互方式中鍵值有重碼，如圖6。第i行、第j列與第i行、第i列的鍵不獨立，為此在I／O引線(xiàn)作列線(xiàn)時(shí)加入二極管隔離，這樣使左下角和右下角交叉點(diǎn)不再重復，除對角線(xiàn)上外，每個(gè)交點(diǎn)上都可設一個(gè)按鍵，從而使鍵盤(pán)的容量比交互方式增加了一倍，即：N位I／O引線(xiàn)，最多可構成N(N-1)容量的鍵盤(pán)。鍵掃描程序及鍵值的計算與交互方式相同。

以上各種鍵盤(pán)接口，均使用單片機本身的并行I／O端口加以說(shuō)明。若單片機I／O端口不夠使用時(shí)，一般可擴展并行I／O芯片，如：8255，8155等，軟件編程與鍵值的求法可把握上述基本原理自行設計。另外，也可選用專(zhuān)用的鍵盤(pán)接口芯片進(jìn)行鍵盤(pán)接口的設計，如：8279。但上述幾種方式是較基本，簡(jiǎn)單亦是較常用的，可根據具體情況來(lái)選用設計自己的鍵盤(pán)接口。