单片机原理与接口技术--键盘接口技术

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1、键盘接口原理生物医学091班键盘具有向单片机输入数据、命令等功能，是人与单片机对话的主要手段。下面介绍键盘的工作原理和键盘的工作方式。键盘由一组规则排列的按键组成，一个按键实际上是一个开关元件，也就是说键盘是一组规则排列的开关。单片机使用的按键是一种常开型的开关，平时按键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（一）键盘输入应解决的问题1．键盘的任务(1)判别是否有键按下？若有，进入下一步工作。(2)识别哪一个键被按下，并求出相应的键值。(3)根据键值，找到相应键值的处理程序入口2．键盘输入的特点常见键盘：触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘，最常用的是按键式键盘。如图（a）所示，按键开关的

2、两端分别连接在行线和列线上，通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其行线电压输出波形如图（b）所示。3．按键的识别键的闭合与否，行线输出电压上就是呈现高电平或低电平。高电平，表示键断开，低电平则表示键闭合，通过对行线电平的高低状态的检测，可确认按键按下以及按键释放与否。为了确保对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除抖动期t1和t3的影响。4．如何消除按键的抖动单片机系统中应用的一般是由机械触点构成的按键。当机械触点断开、闭合时，会有抖动，如下图所示。在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。按键去抖动的方法有两

3、种：一种软件延时；另一种是采用专用的键盘/显示器接口芯片，这类芯片中都有自动去抖动的硬件电路。(二）键盘的工作原理1．非编码键盘常见的为两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘（1）独立式键盘特点是：一键一线，各键相互独立，每个键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可容易地判断哪个按键被按下2）矩阵式键盘矩阵式（也称行列式）键盘用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，在按键数目较多的场合，要节省较多的I/O口线。由于矩阵式键盘中行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合，才能确定闭合键位置。下面讨论矩阵式键盘按键的识别方法。

4、①扫描法。第1步，识别键盘有无键按下；第2步，如有键被按下，识别出具体的键位。扫描法的思想是，先把某一列置为低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下②线反转法。扫描法要逐列扫描查询，有时则要多次扫描。而线反转法则很简练，无论被按键是处于第一列或最后一列，均只需经过两步便能获得此按键所在的行列值，让行线编程为输入线，列线编程为输出线，再把行线编程为输出线，列线编程为输入线键盘的工作方式单片机在忙于其他各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，这取决于键盘的工作方式。工作方式选取原则是，既要保证及时响应按键操作，又不过多占用单片机

5、工作时间。键盘工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。编程扫描方式1．编程扫描方式也称查询方式，利用单片机空闲时，调用键盘扫描子程序，反复扫描键盘。如果单片机的查询的频率过高，虽能及时响应键盘的输入，但也会影响其他任务的进行。查询的频率过低，可能会键盘输入漏判。所以要根据单片机系统的繁忙程度和键盘的操作频率，来调整键盘扫描的频率定时扫描方式2．定时扫描方式每隔一定的时间对键盘扫描一次。在这种方式中，通常利用单片机内的定时器产生的定时中断，进入中断子程序来对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键，并执行相应键的处理程序。为了不漏判有效的按键，定时中断的周期一般应小于100ms。中断扫描

6、方式3．中断扫描方式为提高单片机扫描键盘的工作效率，可采用中断扫描方式，如图10-11所示。图中的键盘只有在键盘有按键按下时，发出中断请求信号，单片机响应中断，执行键盘扫描程序中断服务子程序。如无键按下，单片机将不理睬键盘。此种方式的优点是，只有按键按下时，才进行处理，所以其实时性强，工作效率高。图10-11采用线反转法的矩阵式键盘非编码矩阵式键盘所完成的工作分为3个层次。（1）单片机如何来监视键盘的输入，体现在键盘的工作方式上就是：①编程扫描；②定时扫描；③中断扫描。（2）确定按下键的键号。体现在按键的识别方法上就是：①扫描法；②线反转法。（3）根据按下键的键号，实现按键的功能，即跳向对

7、应的键处理程序。编程扫描方式编程扫描方式是利用CPU完成其他工作的空余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。键盘扫描程序一般应包括以下内容：（1）判别有无键按下。（2）键盘扫描取得闭合键的行、列值。（3）用计算法或查表法得到键值。（4）判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待。（5）将闭合键键号保存，同时转去执行该闭合键的功能。定时扫描方式定时扫描