独立式键盘与LED数码管显示器本科

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1、第五章独立式键盘与LED数码管显示器教学基本要求：（1）、掌握单片机键盘接口技术；（2）、掌握单片机LED显示器接口技术；教学重点：（1）、单片机独立式键盘接口技术；（2）、单片机LED显示器动态扫描接口技术；教学难点：（1）、键盘扫描子程序、LED显示子程序的设计。1、键盘接口技术一、单片机键盘和键盘接口概述（1）键盘的功能：键盘是单片机应用系统最常见的一种输入设备，用户通过键盘可以向CPU输入数据、地址和命令。（2）键盘的分类：（a）键盘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

2、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。（b）键盘按照其结构可分为独立式键盘与矩阵式键盘两类。独立式键盘主要用于按键较少的场合；矩阵式键盘主要用于按键较多的场合，也称行列式键盘。（3）MCS-51单片机键盘接口方法及接口芯片：（a）利用单片机芯片本身的并行口；（b）利用单片机芯片本身的串行口；（c）利用通用接口芯片（8255、8155等）；（d）利用专用接口芯片8279。（4）单片机键盘接口电路应完成的操作功能：（a）判定是否有闭合键；（b）确定闭合键的位置；（c）形成闭合键的键码；（

3、d）排除多键、串键及去抖动。以上操作功能通常是以软硬件结合的方式来完成的。（5）单片机键盘按键的结构及特点：（a）单片机键盘按键的结构；单片机的键盘通常是由多个按键组成的，按键通常有两类：1）触点式开关按键：如机械式开关、导电橡胶式开关等；2）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。单片机应用系统中最常见的是机械触点式开关按键。（b）机械触点式开关按键的功能及特点；1）机械触点式开关按键的功能：把开关按键机械上的通断关系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

4、的逻辑电平相兼容。2）机械触点式开关按键的特点：机械触点式开关按键的理想波形：见图机械触点式开关按键的实际波形：见图机械开关特点：闭合时，不会马上稳定地接通。断开时，也不会一下子断开。即在闭合，断开的瞬间，均伴随有一连串的抖动，抖动时间的长短由按键机械特性决定，一般为5～10ms，按键闭合稳定期长短由操作人员按键动作决定，一般为十分之几秒到几秒。（6）按键的确认：键的闭合与否，反应在口线的电平上，即口线的电平是呈现高电平还是低电平状态。因此，可以通过口线电平高、低状态的检测，来确认按键是否按下。但如果在触点抖动期间检测按键的通与断状

5、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，确保CPU对一次按键动作只确认一次按键，必须采取去抖动措施。（7）消除按键抖动的措施：具体措施可从硬件、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。（a）硬件措施：由两个与非门构成一个RS触发器，当按键未按下时，OUT1输出为“1”，OUT2输出为“0”。当按键按下时，则OUT1输出为“0”，OUT2输出为“1”。即使在按键过程中产生抖动（在与非门输入端输入一串O或1）

6、，只要按键不返回原始状态，经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形方波（即已消失抖动影响）。（b）软件措施：在第一次检测到有键按下时，执行一段延时10ms的子程序，之后，再次检测该键的电平状态，如果该键电平仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。否则，认为无键按下；同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。（8）按键的编码根据键盘结构的不同，采用不同的编码方式。（9）编制键盘程序一个完善的键盘控制程序应具备以下功能：（a）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；（b）有

7、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；（c）准确输出按键编码值（或键号），以满足跳转指令要求。返回二、独立式键盘接口技术（1）独立式键盘结构独立式键盘的按键相互独立，每个按键接一根I/O口线，一根I/O口线上的按键工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。因此，通过检测I/O口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。（2）独立式键盘的程序设计一般把键盘扫描程序设计成子程序，以便其它各程序调用。程序设计通常采用查询法。假设键盘扫描子程序的名

8、称为KEY，则键盘扫描子程序KEY应具有以下功能：（a）判定有无按键动作；（b）去抖动；（c）确认是否真正有闭合键；（d）计算并保存闭合键键码（键号）；（e）判定闭合键是否释放；（f）恢复闭合键键码（键号）。以上图为例，说明独立式键盘