低成本多路數字量按鍵采集系統分析與實現

　　引言

　　本系統針對對一個課堂的所有學生做選擇題來采集數據，每個學生有4個按鍵，分別是A、B、C、D四個選項，選擇模式為單選，多選會被判斷為無效。本文還介紹了如何在本系統上進行擴展，能夠讓按鍵的數量翻倍的增長。本系統采用Atmel公司的AT89S52單片機實現。

　　多路按鍵采集系統例子分析

　　本系統設計要求是：課堂上有50位學生，每位學生手里有4個按鍵。AT89S52單片機一共32個I/O口，是遠遠不夠的。筆者采用了74HC165這樣一個并口轉串口的芯片，以實現系統設計。

　　如圖1所示，一片74HC165需要使用單片機的3個I/O口，而同時能夠有8路I/O口可供使用。這樣單片機的32個I/O口線，去除2個口線用作串口通信用，其余30算下來可以擴展80個I/O口。　　

 

　　這樣也只能達到20個同學可以做選擇題，離設計要去相去甚遠。實際情況中筆者用到了74HC165的級聯的功能，所謂級聯就是把兩片或者兩片以上的74HC165通過串行的連接方式，能夠組成兩片或兩片以上功能的組合體。

　　筆者使用了4片74HC165來級聯完成的，同時只占用單片機的24個I/O口，剩余I/O口中的兩個作為串口通信，其余留作以后擴展用。這里算下來總共擴展I/O口256個，可供64位同學同時做選擇題。這樣不僅滿足了設計要求，而且同時說明了怎么樣成倍地增長按鍵的個數。這樣伴隨著芯片的成倍增長，會帶來按鍵個數的成倍增長，然而這個芯片在市面上是非常廉價的。其中值得關注的是，單片機靜態內存大小，及其運行的速度，因為龐大的數據是十分消耗內存的;以及當芯片成倍增長的時候，速度也將會按一定斜率的曲線降低。

　　當按鍵掃描的功能完成以后，還有一點就是串口同步發送數據的處理，由于計算機運行速度極為快，而掃描數據得到的按鍵數據遠慢于CPU的運行速度，這樣會導致單片機不停地向計算機發送數據，導致計算機長時間占用串口，對電腦運行十分不利。所以，應該給予一個延時，比如延時200ms發送一次，這樣減輕了計算機的處理負擔。