單片機(jī)的鍵盤接口

在開發(fā)單片機(jī)|0">單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤接口是最常用的人機(jī)接口。鍵盤按照是否進(jìn)行硬件編碼可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤，PC機(jī)上的鍵盤是典型的編碼鍵盤，而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵盤一般采用非編碼鍵盤便可滿足需要。所謂非編碼鍵盤實(shí)際上就是一組開關(guān)，鍵按下，開關(guān)接通。是否有鍵按下，按下的是哪個(gè)鍵由單片機(jī)對(duì)I／O端口的掃描完成(而編碼鍵盤會(huì)自動(dòng)提供所按鍵的編碼)，這時(shí)，鍵盤的排布方式不同形成了不同的鍵盤接口方式。

一、一維直讀方式

每個(gè)獨(dú)立的按鍵接到單片機(jī)的一根I／O端口引線上，如圖1。直接讀入I／O端口(MOV A，P1)便可判斷出所按下的鍵(有鍵按下對(duì)應(yīng)的P1.X=0，否則為1)。

這種方式的硬件簡(jiǎn)單，但占用的I／O引線較多，N位I／O引線只能構(gòu)成N個(gè)鍵的鍵盤，適用于按鍵較少的系統(tǒng)。

二、硬件編碼方式

將第一種方式的鍵信號(hào)先送人編碼器，再由單片機(jī)的I／O引線讀入，如圖2。這種方式克服了一維直讀方式占用接口多的缺點(diǎn)，若由N位I／O引線，使用相應(yīng)的編碼器，理論上最多可構(gòu)成2N個(gè)鍵的鍵盤，但需要增加硬件編碼電路。

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201706/353718.htm三、行列式方式

由N條I／O線組成行，M條I／O線組成列，行列引線的交點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵，如圖3。行為輸入端口，列為輸出端口。讀鍵狀態(tài)采用掃描方式，先判斷是否有鍵按下：列線輸出全“0”，讀入列信號(hào)，若全為“1”則無鍵按下，否則有鍵按下。再判斷按下的為哪個(gè)鍵：列輸出線逐位輸出“0”，讀入行輸入端口，從而判斷出按下的鍵所在的行與列，由此計(jì)算鍵值。這種方式占用的I／O引線較少，若N位I／O形成方陣，則最多可構(gòu)成N2／4個(gè)鍵的鍵盤，而且不需增加硬件電路，只是軟件相對(duì)復(fù)雜一些。這是一種最常用的鍵盤接口方式。

四、二維直讀方式

鍵盤排布依舊采用行列式方式，每個(gè)鍵有兩個(gè)觸點(diǎn)，如圖4。有鍵按下，該鍵對(duì)應(yīng)的行線與列線同時(shí)變?yōu)?ldquo;0”，否則為“1”，因此鍵的狀態(tài)可以通過直接讀人I／O端口據(jù)其兩位來反映。這種方式具有獨(dú)立式和行列式方式的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是要求按鍵含有兩個(gè)觸點(diǎn)。該方式同行列式方式一樣，若N位I／O形成方陣，則最多可構(gòu)成N2／4個(gè)鍵的鍵盤。

五、交互方式

在這種方式中，N位I／O線既作為輸入行線又作為輸出列線，輸入與輸出交互使用，在行列每一個(gè)獨(dú)立的交點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵，如圖5。N位I／O引線，最多可構(gòu)成N(N-1)／2個(gè)鍵的鍵盤，比行列式方式占用的I／O引線少，但這種方式要求I／O線必須是可位控的雙向或準(zhǔn)雙向I／O口。如8031的P1口，8155的PC口。鍵盤讀鍵方式與行列式方式相似，I／O端口逐位輸出“0”(其他各位送“1”)，再讀入該端口，依次查 詢除送出低電平以外的其他各位。為低則有鍵按下。從讀鍵方式我們可以看到：該方式鍵值有重碼，例如：第i行、第j列有鍵按下，在此方式中第i行同時(shí)為第i列，第j行同時(shí)為第i列，也可認(rèn)為按下的鍵是第j行，第i列的從而形成重碼。

六、雙交互方式

該方式與交互方式相似，但在交互方式中鍵值有重碼，如圖6。第i行、第j列與第i行、第i列的鍵不獨(dú)立，為此在I／O引線作列線時(shí)加入二極管隔離，這樣使左下角和右下角交叉點(diǎn)不再重復(fù)，除對(duì)角線上外，每個(gè)交點(diǎn)上都可設(shè)一個(gè)按鍵，從而使鍵盤的容量比交互方式增加了一倍，即：N位I／O引線，最多可構(gòu)成N(N-1)容量的鍵盤。鍵掃描程序及鍵值的計(jì)算與交互方式相同。

以上各種鍵盤接口，均使用單片機(jī)本身的并行I／O端口加以說明。若單片機(jī)I／O端口不夠使用時(shí)，一般可擴(kuò)展并行I／O芯片，如：8255，8155等，軟件編程與鍵值的求法可把握上述基本原理自行設(shè)計(jì)。另外，也可選用專用的鍵盤接口芯片進(jìn)行鍵盤接口的設(shè)計(jì)，如：8279。但上述幾種方式是較基本，簡(jiǎn)單亦是較常用的，可根據(jù)具體情況來選用設(shè)計(jì)自己的鍵盤接口。