《键盘接口设计》word版

《《键盘接口设计》word版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、键盘接口设计键盘接口设计摘要：本文主要介绍了键盘的工作原理和六种键盘接口电路的结构及其按键的识别方法，可以满足各种应用场合对于键盘的要求。关键词：独立式行列式阶梯式ADCPinI/OPin和ADCPin二极管一、引言键盘是基本的输入设备，在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。下面介绍键盘的工作原理，键盘接口类型及其按键识别方法。二、键盘的工作原理1、键盘输入的特点键盘实质上是一组按键开关的集合。通常，键盘开关利用了机械触点的合、断作用。一个电压信号通过键盘开关机械触

2、点的断开、闭合，其行线电压输出波形如图1所示。图1键盘开关及其波形图1中T1和T3分别是按键的闭合和断开过程中的抖动期（呈现一串负脉冲），抖动时间长短和开关的机械特性有关，一般为5~10ms，T2为稳定的闭合期，其时间由按键动作所确定，一般为十分之几秒到几秒，T0、T4为断开期。2、按键的确认按键的闭合与否，反映在行线输出电压上就是呈现高电平或低电平，如果高电平表示按键断开，低电平表示按键闭合，通过对行线电平高低状态的检测，便可确认按键按下与否。为了确保MCU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

3、T3的影响。3、软件消除按键抖动通常采用软件来消除按键抖动，基本思想是：在第一次检测到有键按下时，假设该键所对应的行线为低电平，执行一段延时10ms的子程序后，确认该行线电平是否仍为低电平，如果仍为低电平，则确认该行确实有按键按下。当按键松开时，行线的低电平变为高电平，执行一段延时10ms的子程序后，检测该行线为高电平，说明按键确实已经松开。三、键盘接口类型及原理1、独立式键盘接口独立式键盘就是各键相互独立，每个按键各接一个InputPin，通过检测InputPin的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。在按键

4、数目较多时，独立式键盘电路需要较多的InputPin，且电路结构繁杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。具体电路结构如图2所示。图2独立式键盘接口当InputPin内部有上拉电阻，则外部电路的上拉电阻可以省去，如图2右半图所示。2、行列式键盘接口行列式（也称矩阵式）键盘适用于按键数目较多的场合，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。很明显，在按键数目较多的场合，行列式键盘与独立式键盘相比，要节省很多的I/O口线。图3、4所示为5×5行列式键盘接口电路，如果InputPin内部有上拉电阻，则外部

5、电路的上拉电阻可以省去。图35×5行列式键盘接口（扫描法）图45×5行列式键盘接口（线反转法）行列式键盘按键的识别方法主要有两种：扫描法和线反转法。①扫描法：第一步，识别键盘有无按键被按下。首先把所有的列线均置为低电平，检查各行线电平是否有变化，如果有变化，则说明有键被按下；如果没有变化，则说明没有键被按下。第二步，如有键被按下，识别具体的按键。首先把某一列置为低电平，其余各列置高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低电平，则可确认此行交叉点处的按键被按下。②线反转法：第一步，设置行线为InputPin模

6、式，列线为OutputPin模式，并使全部OutputPin输出低电平，则行线中由高电平变低电平的所在行为按键所在行。第二步，把行线设置为OutputPin模式，把列线设置为InputPin模式，并使全部OutputPin输出低电平，则列线中电平由高到低所在列为按键所在列。综合上述2步的结果，可以确定按键所在行和列，从而识别出所按的键。3、阶梯式键盘接口图5所示为阶梯式键盘接口电路（5个I/O），由图可以看出，键盘分布呈现阶梯状，故称为阶梯式键盘接口。如果I/OPin内部有上拉电阻，则外部电路的上拉电阻可以省去。

7、阶梯式键盘接口按键的识别方法是：首先令IO1输出低电平，检测IO2~IO5口电平是否有变化，如果有变化，则表示有按键被按下，若此时IO3检测到低电平，则表示K13被按下，退出键盘扫描；否则，表示没有按键被按下，继续键盘扫描。如果第一行没有按键被按下，则令IO2输出低电平，检测IO3~IO5口电平是否有变化，以此类推。由图5很容易得到阶梯式键盘接口的I/O口资源与扫描按键数目的关系，如下式所示： 由关系式可以看出，该方法不适合按键数目较少的应用场合，而对于按键数目较多的应用场合，该方法可以很好的发挥其优点，如使用8

8、个I/O口可以扫描28个按键。图5阶梯式键盘接口4、ADCPin键盘接口目前市场上集成有ADC功能的单片机已经非常普遍了，对于I/O资源非常紧张的应用场合，就可以利用一个ADC口来实现键盘功能。ADC的作用是把模拟量转换成数字量，以便于MCU进行处理，所以只要能够通过按键来控制输入ADC的模拟量的大小，就可以实现按键的检测。具体电路结构如图6所示。图6ADCPin键盘接口