單片機基礎：鍵盤接口原理詳解

1. 鍵的分類

按鍵按照結構原理可分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關等;另一類是無觸點式開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價低，后者壽命長。目前，微機系統中最常見的是觸點式開關按鍵。

2.輸入原理

在單片機應用系統中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外，其它按鍵都是以開關狀態來設置控制功能或輸入數據的。當所設置的功能鍵或數字鍵按下時，計算機應用系統應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入是與軟件結構密切相關的過程。

對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入，并檢查是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過跳轉指令轉入執行該鍵的功能程序，執行完后再返回主程序

3.按鍵結構與特點

微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。也就是說，它能提供標準的TTL邏輯電平，以便與通用數字系統的邏輯電平相容。

機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩定下來。其抖動過程如下圖所示，抖動時間的長短與開關的機械特性有關，一般為5~10 ms。

在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態，可能導致判斷出錯，即按鍵一次按下或釋放被錯誤地認為是多次操作，這種情況是不允許出現的。為了克服按鍵觸點機械抖動所致的檢測誤判，必須采取去抖動措施。這一點可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在鍵數較少時，可采用硬件去抖，而當鍵數較多時，采用軟件去抖。

4. 按鍵編碼

一組按鍵或鍵盤都要通過I/O口線查詢按鍵的開關狀態。根據鍵盤結構的不同，采用不同的編碼。無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉換成為與累加器中數值相對應的鍵值，以實現按鍵功能程序的跳轉。

5. 制鍵盤程序

一個完善的鍵盤控制程序應具備以下功能：

(1) 檢測有無按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機械觸點抖動的影響。

(2) 有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個按鍵，其間對任何按鍵的操作對系統不產生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統僅執行一次按鍵功能程序。

(3) 準確輸出按鍵值(或鍵號)，以滿足跳轉指令要求。

獨立式按鍵

單片機控制系統中，往往只需要幾個功能鍵，此時，可采用獨立式按鍵結構。

1.獨立式按鍵結構

獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態。獨立式按鍵的典型應用如圖7.4所示。

獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但每個按鍵必須占用一根I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜采用。

2. 立式按鍵的軟件結構

獨立式按鍵的軟件常采用查詢式結構。先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應的按鍵已按下，然后，再轉向該鍵的功能處理程序。