第二章（5）键盘及其接口技术.ppt

第二章(5) 键盘及其接口技术
本章要点
。
。
。
。
本章主要内容
引言
键盘输入电路
非编码独立式键盘
非编码矩阵式键盘
编码键盘
本章小结
思考题
引言
在计算机控制系统中,除了与生产过程进行信息传递的过程输入输出设备以外,还有与操作人员进行信息交换的常规输入设备和输出设备。键盘是一种最常用的输入设备,它是一组按键的集合,从功能上可分为数字键和功能键两种,作用是输入数据与命令,查询和控制系统的工作状态,实现简单的人机对话。
键盘接口电路可分为编码键盘和非编码键盘两种类型。编码键盘采用硬件编码电路来实现键的编码,每按下一个键,键盘便能自动产生按键代码。编码键盘主要有BCD码键盘、ASCII码键盘等类型。非编码键盘仅提供按键的通或断状态, 按键代码的产生与识别由软件完成。
引言
编码键盘的特点是使用方便,键盘码产生速度快,占用CPU时间少,但对按键的检测与消除抖动干扰是靠硬件电路来完成的,因而硬件电路复杂、成本高。而非编码键盘硬件电路简单,成本低,但占用CPU的时间较长。
键盘输入电路
主要知识点:
键盘的抖动干扰
抖动干扰的消除
键盘的抖动干扰
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,这称为按键的抖动干扰,其产生的波形如图5-1所示,当按键按下时会产生前沿抖动,当按键弹起时会产生后沿抖动。这是所有机械触点式按键在状态输出时的共性问题,抖动的时间长短取决于按键的机械特性与操作状态,一般为10~100ms,此为键处理设计时要考虑的一个重要参数。
链接动画
抖动干扰的消除
按键的抖动会造成按一次键产生的开关状态被CPU误读几次。为了使CPU能正确地读取按键状态,必须在按键闭合或断开时,消除产生的前沿或后沿抖动,去抖动的方法有硬件方法和软件方法两种。

硬件方法是设计一个滤波延时电路或单稳态电路等硬件电路来避开按键的抖动时间。图5-2是由R2和C组成的滤波延时消抖电路,设置在按键S与CPU数据线Di之间。按键S未按下时,电容两端电压为0,即与非门输入Vi为0,输出Vo为1。当S按下时,由于C两端电压不能突变,充电电压Vi在充电时间内未达到与非门的开启电压,门的输出Vo将不会改变,直到充电电压Vi大于门的开启电压时,与非门的输出Vo才变为0,
这段充电延迟时间取决于R1、R2和C值的大小,电路设计时只要使之大于或等于100ms即可避开按键抖动的影响。同理,按键S断开时,即使出现抖动,由于C的放电延迟过程,也会消除按键抖动的影响
图中,V1是未施加滤波电路含有前沿抖动、后沿抖动的波形,V2是施加滤波电路后消除抖动的波形。

软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程序,在第一次检测到有键按下时,执行这段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。
图5-2 滤波延时消抖电路
链接动画