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时间:2019-07-01
《单片机接口技术71 单片机与键盘接口 711 键盘工作原》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第7章单片机接口技术7.1单片机与键盘接口7.1.1键盘工作原理1.按键的分类按键按照结构原理可分为两类,一类是触点式开关按键,如机械式开关、导电橡胶式开关等;另一类是无触点式开关按键,如电气式按键,磁感应按键等。前者造价低,后者寿命长。目前,微机系统中最常见的是触点式开关按键。按键按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类,这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别,非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。全编码键盘能够由硬件逻辑自动提供与键对应的编码,此外,一般还具有去抖动和多键、窜键保护电路。这种键盘使用方便,但需要较多的硬件
2、,价格较贵,一般的单片机应用系统较少采用。非编码键盘只简单地提供行和列的矩阵,其它工作均由软件完成。由于其经济实用,较多地应用于单片机系统中。下面将重点介绍非编码键盘接口。2.键输入原理在单片机应用系统中,除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外,其它按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时,计算机应用系统应完成该按键所设定的功能,键信息输入是与软件结构密切相关的过程。对于一组键或一个键盘,总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有无将键输入,并检查是哪一个键按下,将该键号送入累加器ACC,然后通过跳转指令转入执行该键的
3、功能程序,执行完后再返回主程序。3.按键结构与特点微机键盘通常使用机械触点式按键开关,其主要功能是把机械上的通断转换成为电气上的逻辑关系。也就是说,它能提供标准的TTL逻辑电平,以便与通用数字系统的逻辑电平相容。机械式按键再按下或释放时,由于机械弹性作用的影响,通常伴随有一定时间的触点机械抖动,然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图7.2所示,抖动时间的长短与开关的机械特性有关,一般为510ms。图7.2按键触点的机械抖动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。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判,必
4、须采取去抖动措施。这一点可从硬件、软件两方面予以考虑。在键数较少时,可采用硬件去抖,而当键数较多时,采用软件去抖。在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器(双稳态触发器)或单稳态触发器构成去抖动电路。图7.3是一种由R-S触发器构成的去抖动电路,当触发器一旦翻转,触点抖动不会对其产生任何影响。图7.3双稳态去抖电路电路工作过程如下:按键未按下时,a=0,b=1,输出Q=1。按键按下时,因按键的机械弹性作用的影响,使按键产生抖动。当开关没有稳定到达b端时,因与非门2输出为0反馈到与非门1的输入端,封锁了与非门1,双稳态电路的状态不会改变,输出保持为1,输出Q不会产生抖动的波形。当开关稳定
5、到达b端时,因a=1,b=0,使Q=0,双稳态电路状态发生翻转。当释放按键时,在开关未稳定到达a端时,因Q=0,封锁了与非门2,双稳态电路的状态不变,输出Q保持不变,消除了后沿的抖动波形。当开关稳定到达a端时,因a=0,b=0,使Q=1,双稳态电路状态发生翻转,输出Q重新返回原状态。由此可见,键盘输出经双稳态电路之后,输出已变为规范的矩形方波。软件上采取的措施是:在检测到有按键按下时,执行一个10ms左右(具体时间应视所使用的按键进行调整)的延时程序后,再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平,若仍保持闭合状态电平,则确认该键处于闭合状态。同理,在检测到该键释放后,也应采用相同的步骤进行
6、确认,从而可消除抖动的影响。4.按键编码一组按键或键盘都要通过I/O口线查询按键的开关状态。根据键盘结构的不同,采用不同的编码。无论有无编码,以及采用什么编码,最后都要转换成为与累加器中数值相对应的键值,以实现按键功能程序的跳转。5.编制键盘程序一个完善的键盘控制程序应具备以下功能:(1)检测有无按键按下,并采取硬件或软件措施,消除键盘按键机械触点抖动的影响。(2)有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键,其间对任何按键的操作对系统不产生影响,且无论一次按键时间有多长,系统仅执行一次按键功能程序。(3)准确输出按键值(或键号),以满足跳转指令要求。7.1.2独立式按键单片机控制系统中
7、,往往只需要几个功能键,此时,可采用独立式按键结构。1.独立式按键结构独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路,其特点是每个按键单独占用一根I/O口线,每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键的典型应用如图7.4所示。独立式按键电路配置灵活,软件结构简单,但每个按键必须占用一根I/O口线,因此,在按键较多时,I/O口线浪费较大,不宜采用。图7.4独立式按键电路2.独立式按键的软件结构独立式按键的软件常采用查询式结构。先逐位查询每根I/O
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