单片机系统键盘设计小结

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1、单片机系统键盘的设计小结一、概述     键盘在单片机应用系统中，实现输入数据、传送命令的功能，是人工干预的主要手段。键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘。     编码键盘：由硬件逻辑电路完成必要的键识别工作与可靠性措施。每按一次键，键盘自动提供被按键的读数，同时产生一选通脉冲通知微处理器，一般还具有反弹跳和同时按键保护功能。这种键盘易于使用，但硬件比较复杂，对于主机任务繁重之情况，采用8279可编程键盘管理接口芯片构成编码式键盘系统是很实用的方案。     非编码键盘：只简单地提供键盘的行列与矩阵，其他操作如键的识别，决定按键的读数等仅靠软件完成，故硬件较为

2、简单，但占用CPU较多时间。有：独立式按键结构、矩阵式按键结构。     二、键盘系统设计　　首先，确定键盘编码方案：采用编码键盘或非编码键盘。随后，确定键盘工作方式：采用中断或查询方式输入键操作信息。然后，设计硬件电路。非编码键盘系统中，键闭合和键释放的信息的获取，键抖动的消除，键值查找及一些保护措施的实施等任务，均由软件来完成。　　（一）非编码键盘的键输入程序应完成的基本任务　　1.监测有无键按下；键的闭合与否，反映在电压上就是呈现出高电平或低电平，所以通过电平的高低状态的检测，便可确认按键按下与否。     2.判断是哪个键按下。     3.完成键处理

3、任务。　　（二）从电路或软件的角度应解决的问题　　1.消除抖动影响。键盘按键所用开关为机械弹性开关，利用了机械触点的合、断作用。由于机械触点的的弹性作用，一个按键开关在闭合和断开的瞬间均有一连串的抖动，波形如下：　　　　　　　　抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5~10ms，这是一个很重要的参数。抖动过程引起电平信号的波动，有可能令CPU误解为多次按键操作，从而引起误处理。　　为了确保CPU对一次按键动作只确认一次按键，必须消除抖动的影响。按键的消抖，通常有软件，硬件两种消除方法。                 这种方法只适用于键的数目较少的情况。　

4、　软件消抖：如果按键较多，硬件消抖将无法胜任，常采用软件消抖。通常采用软件延时的方法：在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms的子程序后，再确认电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正有键按下，进行相应处理工作，消除了抖动的影响。（这种消除抖动影响的软件措施是切实可行的。）　　2.采取串键保护措施。串键：是指同时有一个以上的键按下，串键会引起CPU错误响应。　　通常采取的策略：单键按下有效，多键同时按下无效。     3.处理连击。连击：是一次按键产生多次击键的效果。要有对按键释放的处理，为了消除连击，使得一次按键只产生一次键功能的执

5、行（不管一次按键持续的时间多长，仅采样一个数据）。否则的话，键功能程序的执行次数将是不可预知，由按键时间决定。连击是可以利用的。连击对于用计数法设计的多功能键特别有效。      三、键盘工作方式      单片及应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU忙于各项任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。考虑仪表系统中CPU任务的份量，来确定键盘的工作方式。     键盘的工作方式选取的原则是：既要保证能及时响应按键的操作，又不过多的占用CPU的工作时间。     键盘的工作方式有：查询方式（编程扫描，定时扫描方式）、中断扫描方式。　 四、键

6、盘电路结构    （一）独立式按键接口设计    独立式按键就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根I/O口线，每根I/O口线的按键工作状态不会影响其他I/O口线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。    优点：电路配置灵活，软件结构简单。    缺点：每个按键需占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口浪费大，电路结构显得复杂。    因此，此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合。            中断方式                                查询方式     也可以用扩展I/O口

7、搭接独立式按键接口电路，可采用8255扩展I/O口，用三态缓冲器扩展。这两种配接方式，都是把按键当作外部RAM某一工作单元的位来对待，通过读片外RAM的方法，识别按键的工作状态。    上电路中独立式按键电路，各按键开关均采用了上拉电阻，是为了保证在按键断开时，各I/O有确定的高电平。如输入口线内部已有上拉电阻，则外电路的上拉电阻可省去。     （二）矩阵式键盘接口设计     矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上。节省I/O口。　　矩阵键盘工作原理：行线通过上拉电阻接到+5V上。无按键，行线处于高电平状态，有键按下，

8、行线电平状态将由与此行线相连的列线电平