片机原理与接口技术-键盘接口技术.ppt

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生物医学091班
键盘具有向单片机输入数据、命令等功能，是人与单片机对话的主要手段。下面介绍键盘的工作原理和键盘的工作方式。
键盘由一组规则排列的按键组成，一个按键实际上是一个开关元件，也就是说键盘是一组规则排列的开关。单片机使用的按键是一种常开型的开关，平时按键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合
（一）键盘输入应解决的问题
1．键盘的任务
(1) 判别是否有键按下？若有，进入下一步工作。
(2)识别哪一个键被按下，并求出相应的键值。
(3)根据键值，找到相应键值的处理程序入口
常见键盘：触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘，最常用的是按键式键盘。如图（a）所示，按键开关的两端分别连接在行线和列线上，通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其行线电压输出波形如图（b）所示。
2．键盘输入的特点
3．按键的识别
键的闭合与否，行线输出电压上就是呈现高电平或低电平。高电平，表示键断开，低电平则表示键闭合，通过对行线电平的高低状态的检测，可确认按键按下以及按键释放与否。为了确保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t3的影响。
4．如何消除按键的抖动
单片机系统中应用的一般是由机械触点构成的按键。当机械触点断开、闭合时，会有抖动，如下图所示。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。
按键去抖动的方法有两种：一种软件延时；另一种是采用专用的键盘/显示器接口芯片，这类芯片中都有自动去抖动的硬件电路。
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(二）键盘的工作原理
1．非编码键盘
常见的为两种结构：独立式键盘和矩阵式键盘
（1）独立式键盘
特点是：一键一线，各键相互独立，每个键各接一条I/O口线，通过检测I/O输入线的电平状态，可容易地判断哪个按键被按下
2）矩阵式键盘
矩阵式（也称行列式）键盘用于按键数目较多的场合，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，在按键数目较多的场合，要节省较多的I/O口线。由于矩阵式键盘中行、列线为多键共用，各按键彼此将相互发生影响，所以必须将行、列线信号配合，才能确定闭合键位置。
扫描法。第1步，识别键盘有无键按下；第2步，如有键被按下，识别出具体的键位。
扫描法的思想是，先把某一列置为低电平，其余各列置为高电平，检查各行线电平的变化，如果某行线电平为低电平，则可确定此行此列交叉点处的按键被按下
线反转法。扫描法要逐列扫描查询，有时则要多次扫描。而线反转法则很简练，无论被按键是处于第一列或最后一列，均只需经过两步便能获得此按键所在的行列值，让行线编程为输入线，列线编程为输出线，再把行线编程为输出线，列线编程为输入线
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下面讨论矩阵式键盘按键的识别方法。
键盘的工作方式
单片机在忙于其他各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，这取决于键盘的工作方式。工作方式选取原则是，既要保证及时响应按键操作，又不过多占用单片机工作时间。键盘工作方式有3种，即编程扫描、定时扫描和中断扫描。
编程扫描方式
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也称查询方式，利用单片机空闲时，调用键盘扫描子程序，反复扫描键盘。
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如果单片机的查询的频率过高，虽能及时响应键盘的输入，但也会影响其他任务的进行。查询的频率过低，可能会键盘输入漏判。
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所以要根据单片机系统的繁忙程度和键盘的操作频率，来调整键盘扫描的频率
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编程扫描方式
定时扫描方式
2．定时扫描方式
每隔一定的时间对键盘扫描一次。在这种方式中，通常利用单片机内的定时器产生的定时中断，进入中断子程序来对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键，并执行相应键的处理程序。为了不漏判有效的按键，定时中断的周期一般应小于100ms。