擴展鍵盤電路及其編程

1. 擴展鍵盤電路

AT89C2051是美國ATMEL公司采用CMOS工藝生產的20腳八位單片機。它帶有2k字節flash ROM和128字節的片內RAM，15根I/O線，2個16位定時/計數器，5個兩級中斷源，一個全雙工串行口。另外還帶有精確的模擬比較器、片內振蕩器和時鐘電路。其指令集和輸出管腳與工業標準的MCS－51系列器件兼容，是當前性/價比較高的一種八位單片機。

雖然采用8279/8155 等芯片擴展鍵盤較為方便，但在某些場合，特別是電路要求較為緊湊、印刷電路板較小的情況下，AT89C2051擴展鍵盤較為合適。其優點是體積小、成本低，同時在合理安排15根I/O口線的情況下，可以獲得與8279/8155相同數量甚至更高的鍵盤數。其難點在于，在軟件中必須妥善解決鍵盤掃描、去抖動、雙鍵同時按下、與上位機通訊等問題。

圖1所示為采用AT89C2051構成的鍵盤擴展電路。AT89C2051的串行口作為上位機的通訊口，以減輕多機通訊時上位機的串行負擔，P1.0口線向上位機申請中斷。為提高電路工作的可靠性，可以采用MAX705/706、MAX813L等看門狗電路，負責對CPU進行監視。本文采用MAX706復位/看門狗電路，并采用P3.7口線對其定時刷新，即“喂狗”。采用74LS138擴展行掃線，使用 P1.1、P1.2、P1.3對其進行控制，使行掃線依次改變狀態。采用這種方法，行掃線最多為八根。由于本文鍵盤僅為20鍵，因此采用P1.4、 P1.5、P1.6、P1.7作為列掃線已經足夠。對于所需鍵盤數更多的情況，可以補充P3.5、P3.4、P3.3、P3.2等口線作為列掃線。在此情況下，可以擴展的鍵盤數為64鍵。如不存在多機通訊的要求，可以繼續補充P1.0口線作為列掃線。在此情況下，可擴展的鍵盤數為72個。如以P1.0擴展行掃線，采用兩片74LS138或其它4－16譯碼器，則可擴展的鍵盤數最多可達128個。本電路中采用AT89C52作為上位機。

2. 軟件結構

2.1 軟件去抖動處理

按鍵的觸點在閉合和斷開時均會產生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩定的，如不妥善處理，將會引起按鍵命令的錯誤執行或重復執行。本文采用軟件延時的方法來避開抖動階段，在延時開始和結束時讀取列掃線狀態，如果一致，則判斷有鍵按下。延時時間為10ms。

2.2 按鍵連擊的處理

連擊是指操作者按下某一鍵但沒有釋放該鍵，則該鍵對應的功能將反復被執行，好象操作者在連續操作該鍵一樣。由于單片機的速度較快，這種情況很容易發生。連擊在很多情況下是不允許的，它使操作者很難準確地進行操作。

解決連擊的關鍵是一次按鍵只讓它響應一次，該鍵不釋放就不執行第二次。

2.3 鍵盤掃描

本文采用的鍵盤為20鍵的小鍵盤，其掃描碼較為簡單，可參見圖1，在此不作專門介紹。

2.4 與上位機通訊本文提出的方法是采用串行口進行通訊的。采用定時/計數器1為波特率發生器，具體數值為1200bps。AT89C2051采用串行中斷方式與上位機進行通訊；而上位機的鍵盤響應與處理則安排在外中斷1服務程序中。上位機在INT1中斷服務程序中首先應向鍵盤發送相應的地址，然后再進入接收狀態。在上位機的中斷服務程序中，還可以設置接收鍵值的時間范圍，超時則認為此鍵值作廢。

2.5 MAX706的復位

AT89C2051對MAX706的復位安排在定時/計數器0的中斷服務程序中。而上位機對MAX706等監控電路的復位可以自由安排，但必須在1.6s之內完成。