基于89C52的計算機專用鍵盤設計

0 引言
AT89C52是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能，片內含8 k可反復檫寫的單片機，具有外圍硬件電路簡單，體積小，可靠性高，選用其完成鍵盤的監控任務，在實際應用中，有時侯可能不小心按下鍵盤的按鍵，改變了設備或儀器的參數和狀態，使系統運行不正常。為計算機安全和防止誤觸發，需要將鍵盤鎖定，還要對某些鍵采取屏蔽措施，但是PC標準鍵盤不能滿足這些要求。本文介紹一種用89C52設計實現的可鎖定加密PC／AT鍵盤。另外，本鍵盤固定于主機操控臺，因此，又具有一定的抗振性和密封性。

1 鍵盤功能及工作原理
PC鍵盤功能主要有按鍵識別、去抖、重鍵處理、發送掃描碼、自動重發、接收鍵盤命令、處理命令等。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤程序設計簡單，但硬件電路復雜，價格較高；非編碼鍵盤用軟件來實現識別鍵、編碼轉換、去抖等功能，硬件電路簡單，價格便宜。本鍵盤采用非編碼鍵盤，14行×8列的二維矩陣行列結構，采用行掃描法識別按下的按鍵。

2 PS／2協議
PS／2協議是外設與主機之間通信的一種同步雙向串行協議。在該協議中主機擁有較高的優先級，在一定條件下可以終止外設正在進行的發送過程。PS／2協議采用的傳送數據幀的格式為：1位起始位(0)、8位數據位、1位奇偶校驗位、1位停止位(1)。數據發送時低位在前，高位在后。外設每收到主機發來的1幀數據，都要緊隨該幀的停止位發送一個握手位．ACK(0)應答主機。然后，外設還要發1幀應答數據(0xF0)，表示外設已經完整地接收到了主機的命令；而主機則不需發送握手位，也不需要發送應答幀。
2．1 鍵盤到PC鍵盤接口的通信
當時鐘線和數據線均為高電平時，允許鍵盤發送數據。系統將接收數據；當時鐘線被拉為低電平時，表明系統禁止數據傳輸。圖1給出了發送時序，包含1個低電平觸發的起始位、8位數據位、1個奇校驗位和1個高電平的結束位。
2．1．1 PC系統到鍵盤的通信協議
若時鐘線出現高電平，數據線出現低電平，表明系統請求發送，鍵盤準備產生同步時鐘脈沖串，并接收數據。包含了1個低電平觸發的起始位、8位數據位、1個奇校驗位、1個應答位、1個高電平的結束位。
2．1．2 鍵盤命令及執行過程
(1)FFH：復位鍵盤。系統通過此軟件復位命令使鍵盤進入程序復位和內部自測試，稱為基本保證測試(BAT)。復位鍵盤的過程如下：
①鍵盤收到FFH后立即回送ACK(FAH)作答；
②鍵盤接口收到ACK后，將鍵盤時鐘和數據線置為高電平；
③鍵盤檢測到此狀態后開始BAT操作；
④如果BAT正確完成，鍵盤發送AAH以表示結束，否則以FDH(或其它任何值)表示診斷有誤。
(2)FEH：重新發送。當系統檢測到從鍵盤送來的任何傳輸錯誤時，它便向鍵盤發送FEH命令。鍵盤接收到此命令后，將重新送出原來的內容。
(3)FDH～F7H：空操作(保留未用)。
(4)F6H：設置缺省值。此命令使鍵盤所有條件復位到電源接通時的缺省狀態，鍵盤繼續掃描。
(5)F5H：設置缺省值和停止鍵盤。此命令使鍵盤所有條件復位到電源接通時的缺省狀態，并停止鍵盤掃描，等待下一個鍵盤命令。
(6)F4H：啟動鍵盤。鍵盤接收到此命令后，用ACK(FAH)作答，清除輸出緩沖器，并啟動鍵盤開始掃描。
(7)F3H：設置拍發速率和延時參數。每當按下任一鍵時，鍵盤以拍發速率連續送出鍵的接通碼，直到鍵被釋放為止。延時參數是指按下一鍵后，鍵盤輸出的響應時間。
系統缺省設置：拍發速率=10個／s±20％，延時=500ms±20％。
當要改變設置時可以使用F3H命令，并后跟一個字節的參數。
計算拍發速率和響應延時的公式如下：
拍發速率=1／[8+A]×2B×0．004 17](1／s)
響應延時=(1+C)×250(ms)
注：缺省的延時參數值為2CH。
此命令的執行過程如下：
①鍵盤收到F3H命令后，用FAH予以響應，并停止掃描和等待隨后的參數；
②鍵盤若收到隨后的設置參數，用另一個ACK響應，并按其參數設置新的拍發速率和響應延時，之后重新開始掃描(若鍵盤原來是開放的)；
③鍵盤若收到FAH命令，但無隨后的設置參數，則鍵盤結束命令設置，并保持原來的拍發速率和響應延時，停止掃描。