独立式键盘接口电路及程序设计

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1、第3章智能仪器人机接口3.1键盘与接口3.2LED显示及接口3.3键盘/LED显示器接口设计3.4CRT显示及接口3.5微型打印机及接口第3章智能仪器人机接口人机交互功能即用户与仪器交换信息的功能。这个功能有两方面的含义：一是用户对智能仪器进行状态干预和数据输入；二是智能仪器向用户报告运行状态与处理结果。实现智能仪器人机交互功能的部件有键盘、显示器和打印机等，这些部件同智能仪器主体电路的连接是由人机接口电路来完成的.人机接口技术是智能仪器设计的关键技术之一。3.1键盘与接口含硬件与软件两部分。硬件指键盘的组织，即键盘结构及其与主机的连接方式；软件是指对按键操作

2、的识别与分析，称为键盘管理程序。键盘与接口的任务大体可分为下列几项：(1)识键：判断是否有键按下。若有，则进行译码；若无，则等待或转做别的工作。(2)译键：识别出哪一个键被按下并求出被按下键的键值。(3)键值分析：根据键值，找出对应处理程序的入口并执行之。本节侧重讨论(1)和(2)两项工作，下一节侧重讨论键值分析方法。(1)和(2)两项工作通常合称为扫描。3.1键盘与接口3.1.1键盘输入基础知识一、键盘的组织键盘按其工作原理可分为编码式键盘和非编码式键盘。编码式键盘由按键键盘和专用键盘编码器两部分构成。当键盘中某一按键被按下时，键盘编码器会自动产生对应

3、的按键代码，并输出选通脉冲信号与CPU进行信息联络。非编码键盘不含编码器，当某键按下时，键盘只送出一个简单的闭合信号，对应按键代码的确定必须借助于软件来完成。显然，非编码键盘的软件是比较复杂的，并且要占用较多的CPU时间。但非编码键盘可以任意组合、成本低、使用灵活，因而智能仪器大多采用非编码式键盘。3.1.1键盘输入基础知识一、键盘的组织非编码键盘有独立式键盘、矩阵式键盘和交互式键盘之分。独立式键盘结构的特点是一键一线，即每一个按键单独占用一根检测线与主机相连，矩阵式键盘结构的特点是把检测线分成两组，一组为行线，另一组为列线，按键放在行线和列线的交叉点上。m×n

4、矩阵键盘与主机连接只需要m+n条线，显然，当需要的按键数目大于8时，一般都采用矩阵式键盘。交互式键盘结构的特点是，任意两检测线之间均可以放置一个按键。很显然，交互式键盘结构所占用的检测线比矩阵式还要少，但是这种键盘所使用的检测线必须是具有位控功能的双向I/O端口线。3.1.1键盘输入基础知识一、键盘的组织编程扫描工作方式、中断工作方式和定时扫描工作方式。编程扫描工作方式：也称查询方式。中断工作方式：定时扫描工作方式：二、键盘的工作方式二、键盘的工作方式(1)编程扫描工作方式：该方式也称查询方式，它是利用CPU在完成其他工作的空余调用键盘扫描程序，以响应键输入的要

5、求。当CPU在运行其他程序时，它就不会再响应键输入要求，因此，采用该方式编程时，应考虑程序是否能对用户的每次按键都会做出及时的响应。(2)中断工作方式：当键盘中有按键按下时，硬件会产生中断申请信号，CPU响应中断申请后对键盘进行扫描，并转入与按下键相应的键功能处理程序。优点：由于在无键按下时不进行键扫描，CPU工作效率高，并能确保对用户的每次按键操作做出迅速的响应。(3)定时扫描工作方式：利用专门定时器产生定时中断申请信号。由于每次按键的持续时间一般不小于100ms，为了不漏检，定时中断的周期一般应小于100ms。三、键抖动及消除当按键被按下或释放时，按键触

6、点的弹性会产生一种抖动现象。即当按键按下时，触点不会迅速可靠地接通；当按键释放时，触点也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动才能稳定下来。抖动时间视按键材料不同一般为5ms～10ms。键抖动可能导致计算机将一次按键操作识别为多次操作，为克服这种由键抖动所致的误判，常采用如下措施：(1)硬件电路消除法：利用RS触发器来吸收按键的抖动如图所示。一旦有按键按下时，触发器就立即翻转，触点的抖动便不会再对输出产生影响，按键释放时亦然。(2)软件延时法：当判定按键按下时，用软件延时10ms～20ms，等待按键稳定后重新再判一次，以躲过触点抖动期。四、键连击的处理当按下

7、某按键时，对应的功能分析程序会得以执行。如果在操作者释放按键之前，对应的功能得以多次执行，如同操作者在连续不断操作该键一样，这种现象就称为连击。连击现象可用图(a)所示流程图的软件方法来解决，把连击现象加以合理利用，有时会给操作者带来方便。例如在某些简易仪器没安排0～9数字按键，而合理利用连击现象，只设置一只调整按键，采用加1（或减1）的方法来调整有关参数。具体实现软件流程图如图(b)所示，五、无锁键、自锁键及互锁键无锁键即按键。当键按下时，按键的两个触头接通；松开时，两个触头断开，恢复开路。无锁键在逻辑上等效于单稳态。自锁键在逻辑上等效于双稳态。当第一次按下

8、时(包括松开后)，其按键