键盘及其接口技术.pptx
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1、第五章第五章 键盘及其接口技术键盘及其接口技术黄福珍黄福珍H本章主要内容本章主要内容键盘设计需解决的问题键盘设计需解决的问题独立式键盘的结构原理及其接口电路独立式键盘的结构原理及其接口电路矩阵式键盘的结构原理及其行扫描法矩阵式键盘的结构原理及其行扫描法编码器及编码键盘接口电路编码器及编码键盘接口电路5.1 键盘输入电路键盘输入电路按键的特点和分类按键的特点和分类按键的确认按键的确认按键防抖动技术按键防抖动技术重键与连击的处理重键与连击的处理5.1.1 按键的特点和分类按键的特点和分类键盘的特点:键盘的特点:键盘实际上是一组按键开关的组合,其中每一个按键就键盘实际上是一组按键开关的组合,其中每一
2、个按键就是一个开关量输入装置。是一个开关量输入装置。键盘的分类:键盘的分类:编码键盘:能自动识别按下的键并产生相应代码,以编码键盘:能自动识别按下的键并产生相应代码,以并行或串行的方式并行或串行的方式发送给发送给CPU。它使用方便,接口简单,。它使用方便,接口简单,响应速度快,但需要专用的硬件电路。响应速度快,但需要专用的硬件电路。非编码键盘:通过软件来确认按键并计算键值,其响非编码键盘:通过软件来确认按键并计算键值,其响应速度没有编码键盘快,但它不需要专用的硬件支持,应速度没有编码键盘快,但它不需要专用的硬件支持,而且可按不同方法定义各键,给系统带来很大灵活性。而且可按不同方法定义各键,给系
3、统带来很大灵活性。5.1.2 按按键的确认键的确认通常按键所用开关为机械弹性开关,键的闭合与否,取通常按键所用开关为机械弹性开关,键的闭合与否,取决于机械弹性开关的通、断状态。一个按键开关通过机决于机械弹性开关的通、断状态。一个按键开关通过机械触电的断开、闭合过程,其波形如下:械触电的断开、闭合过程,其波形如下:因此,键的闭合与否,反映在电压上就是呈现高电平或因此,键的闭合与否,反映在电压上就是呈现高电平或低电平。如果高电平表示断开的话,则低电平就表示闭低电平。如果高电平表示断开的话,则低电平就表示闭合,所以通过对电平高低状态的检测,便可确认按键按合,所以通过对电平高低状态的检测,便可确认按键
4、按下与否。下与否。5.1.3 按键防抖动技术按键防抖动技术按键的抖动干扰:按键的抖动干扰:由于机械触点的弹性振动,按键在按下时不会马上稳定由于机械触点的弹性振动,按键在按下时不会马上稳定地接通,而在弹起时也不能一下子完全地断开,因而在地接通,而在弹起时也不能一下子完全地断开,因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动,这称为按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动,这称为按键的抖动干扰。按键的抖动干扰。5.1.3 按键防抖动技术按键防抖动技术硬件防抖技术:硬件防抖技术:一般采用一般采用RC滤波消抖电路或滤波消抖电路或RS双稳态消抖电路双稳态消抖电路5.1.3 按键防抖动技术按键防抖动技术软
5、件防抖技术:软件防抖技术:指编制一段时间大于指编制一段时间大于100ms的延时程的延时程序,在第一次检测到有键按下时,执行这段序,在第一次检测到有键按下时,执行这段延时子程序延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态,如果该键仍保使键的前沿抖动消失后再检测该键状态,如果该键仍保持闭合状态电平,则确认为该键已稳定按下,否则无键持闭合状态电平,则确认为该键已稳定按下,否则无键按下,从而消除了抖动的影响。同理,在检测到按键释按下,从而消除了抖动的影响。同理,在检测到按键释放后,也同样要延迟一段时间,以消除后沿抖动,然后放后,也同样要延迟一段时间,以消除后沿抖动,然后转入对该按键的处理转入对该按键的
6、处理5.1.4 重键与连击的处理重键与连击的处理重键:重键:重键指多个键同时闭合。系统确认哪个键操作重键指多个键同时闭合。系统确认哪个键操作有效完全由设计者的意愿决定(软件编程决定),有效完全由设计者的意愿决定(软件编程决定),如视按下时间最长者有效,或最先按下有效,或如视按下时间最长者有效,或最先按下有效,或最后释放有效等最后释放有效等 重键的利用:定义一两个引导键,这些键按下重键的利用:定义一两个引导键,这些键按下时执行空操作时执行空操作5.1.4 重键与连击的处理重键与连击的处理连击:连击:连击指一次按键产生多次击键的效果。一般在连击指一次按键产生多次击键的效果。一般在键盘编程时,将键的
7、释放作为按键的结束,即等键盘编程时,将键的释放作为按键的结束,即等键释放电平后再转去执行相应功能程序,以防止键释放电平后再转去执行相应功能程序,以防止一次击键多次执行的错误发生一次击键多次执行的错误发生 连击的利用:利用微机的定时器,可以对按键连击的利用:利用微机的定时器,可以对按键从按下到释放期间进行计时,以确定此次按键产从按下到释放期间进行计时,以确定此次按键产生多少次击键的效果生多少次击键的效果5.2 非编码非编码独立式键盘独立式键盘独立式键盘结构原理独立式键盘结构原理查询法接口电路查询法接口电路中断法接口电路中断法接口电路 5.2.1 独立式键盘结构原理独立式键盘结构原理结构:结构:独
8、立式键盘指直接用输入端口线构成的单个按独立式键盘指直接用输入端口线构成的单个按键电路。由于每个按键单独占用一根输入端口线,各键键电路。由于每个按键单独占用一根输入端口线,各键的状态不会互相影响,因此,通过检测输入线的电平状的状态不会互相影响,因此,通过检测输入线的电平状态就很容易判断哪个按键按下态就很容易判断哪个按键按下与微机的接口:与微机的接口:独立式键盘一般通过并行独立式键盘一般通过并行I/O接接口口(8155或或8255)或三态门缓冲器()或三态门缓冲器(74LS244)与微机与微机接口,通过接口,通过CPU对相关对相关I/O口线状态的检测,即可知道口线状态的检测,即可知道键盘上是否有键
9、按下和哪个键按下键盘上是否有键按下和哪个键按下5.2.2 查询法接口电路查询法接口电路接口电路:接口电路:该接口电路实现的功能该接口电路实现的功能为:查询检测是否有键为:查询检测是否有键按下,如有键闭合,则按下,如有键闭合,则消除抖动,再判断键号,消除抖动,再判断键号,然后转入相应的键处理。然后转入相应的键处理。5.2.2 查询法接口电路查询法接口电路程序流程图:程序流程图:采用查询法时,必采用查询法时,必须保证须保证CPU每隔一定每隔一定时间主动地去扫描按时间主动地去扫描按键一次,该扫描时间键一次,该扫描时间间隔应小于两次按键间隔应小于两次按键的时间间隔,否则会的时间间隔,否则会有按键不响应
10、的情形。有按键不响应的情形。显然这种方式占用显然这种方式占用CPU时间比较多。时间比较多。5.2.3 中断法接口电路中断法接口电路接口电路:接口电路:5.2.3 中断法接口电路中断法接口电路键盘中断服务子程序:键盘中断服务子程序:与查询程序类似,在保护现场后,首先调用延时子程与查询程序类似,在保护现场后,首先调用延时子程序消抖,然后依次查键号,并转入键功能处理程序,最序消抖,然后依次查键号,并转入键功能处理程序,最后恢复现场、中断返回。后恢复现场、中断返回。采用中断法时,采用中断法时,CPU对按键而言是被动方式,在无键对按键而言是被动方式,在无键按下时不占用按下时不占用CPU时间,因而时间,因
11、而CPU有更多的时间执行有更多的时间执行其他程序。其他程序。5.3 非编码非编码矩阵式键盘矩阵式键盘矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘的程序设计矩阵式键盘的程序设计5.3.1 矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘的结构及工作原理键盘结构:键盘结构:矩阵式键盘又叫行列式键盘,是用矩阵式键盘又叫行列式键盘,是用I/O口线组成的行、口线组成的行、列矩阵结构,在每根行线与列线的交叉处,二线不直接列矩阵结构,在每根行线与列线的交叉处,二线不直接相通而是通过一个按键跨接接通。采用这种矩阵结构只相通而是通过一个按键跨接接通。采用这种矩阵结构只需需M根行输出线和根行输出线和N根列输
12、入线,就可连接根列输入线,就可连接MN个按键。个按键。通过键盘扫描程序的行输出与列输入就可确认按键的状通过键盘扫描程序的行输出与列输入就可确认按键的状态,再通过键盘处理程序便可识别键值。态,再通过键盘处理程序便可识别键值。5.3.1 矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘与矩阵式键盘与CPU的接口:的接口:可采用并行端口可采用并行端口8255A、锁存器或缓冲器一类、锁存器或缓冲器一类。5.3.1 矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘的结构及工作原理矩阵式键盘接口电路:矩阵式键盘接口电路:当当键盘中无任何键按下时,所有的行线和列线被断开且键盘中无任何键按下时,所有的行线和
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