第7章 单片机接口技术71 单片机与键盘接口 711 键盘工作原.ppt

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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确认,从而可消除抖动的影响。

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。

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。

单片机控制系统中,往往只需要几个功能键,此时,可采用独立式按键结构。

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。


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口线的输入状态,如某一根I/O口线输入为低电平,则可确认该I/O口线所对应的按键已按下,然后,再转向该键的功能处理程序。,请读者自行编制相应的软件。

 单片机系统中,若使用按键较多时,通常采用矩阵式(也称行列式)键盘。

矩阵式键盘由行线和列线组成,按键位于行、列线的交叉点上,。
由图可知,一个4×4的行、列结构可以构成一个含有16个按键的键盘,显然,在按键数量较多时,矩阵式键盘较之独立式按键键盘要节省很多I/O口。

矩阵式键盘中,行、列线分别连接到按键开关的两端,行线通过上拉电阻接到+5V上。当无键按下时,行线处于高电平状态;当有键按下时,行、列线将导通,此时,行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而,矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连,各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平,各按键间将相互影响,因此,必须将行线、列线信号配合起来作适当处理,才能确定闭合键的位置。