第七 讲 单片机人机接口—键盘设计应用

1、1 1）掌握）掌握51单片机单片机人机接口作用及键盘原理人机接口作用及键盘原理2 2）掌握）掌握独立式按键独立式按键电路电路设计及编程设计及编程3 3）掌握）掌握矩阵式按键矩阵式按键电路电路设计及编程设计及编程掌握内容掌握内容单片机人机接口单片机人机接口键盘应用键盘应用掌握内容：掌握内容：1 1）掌握）掌握独立式按键独立式按键电路电路设计及编程设计及编程2 2）会结合数码连接电路及按键完成按键及显会结合数码连接电路及按键完成按键及显示控制示控制3）单片机系统扩展应用）单片机系统扩展应用8255应用应用 键 盘 是一组是一组按钮式开关的集按钮式开关的集合，常采用软件来识别合，常采用软件来识别键盘

2、的操作步骤：键盘的操作步骤：识键。识键。判断是否有键按下（键入），若有，判断是否有键按下（键入），若有，则需进一步译键。则需进一步译键。译键。译键。在有键入的情况下，进一步识别出是在有键入的情况下，进一步识别出是哪一个键，以便作进一步处理。哪一个键，以便作进一步处理。键义分析。键义分析。根据识别的结果，明确相应的键根据识别的结果，明确相应的键义。如果是数字键，应得出输出的数值；如果义。如果是数字键，应得出输出的数值；如果是功能键，则应知道具体的操作要求。是功能键，则应知道具体的操作要求。 一、键抖动和同时按键处理一、键抖动和同时按键处理1 1、去抖动、去抖动 抖动时间为几毫秒抖动时间为几毫秒处

3、理方法：处理方法：1 1）软件延时）软件延时2 2）硬件锁定）硬件锁定硬件锁定硬件锁定2 2、防串键、防串键 指在有多个键同时按下时指在有多个键同时按下时如何确定输入键值如何确定输入键值 解决方法：解决方法：1 1）双键锁定）双键锁定 2 2）N N键锁定键锁定双键锁定的双键锁定的实现方法：一种是用实现方法：一种是用软件进行扫软件进行扫描描，检测出，检测出最后释放最后释放的键被认为是所需要的的键被认为是所需要的键，并读取键码。它常用于软件扫描键盘并键，并读取键码。它常用于软件扫描键盘并译码的场合；第二种方法是用译码的场合；第二种方法是用硬件硬件确保在第确保在第一个键释放之前，即使第二个键闭合也

4、不能一个键释放之前，即使第二个键闭合也不能产生选通信号。这可由内部的延时机构实现，产生选通信号。这可由内部的延时机构实现，只要第一个键按下，该机构就被锁住只要第一个键按下，该机构就被锁住。N N键锁定键锁定的实现：这种方法只考虑按下一个键的实现：这种方法只考虑按下一个键的情况，在第一个被按下的键或最后一个被的情况，在第一个被按下的键或最后一个被释放的键之后产生代码，其他键不予理采。释放的键之后产生代码，其他键不予理采。这种方法最简单，也最常用，缺点是工作速这种方法最简单，也最常用，缺点是工作速度较慢。度较慢。二、键盘工作原理二、键盘工作原理 1 1、独立联接式非编码键盘、独立联接式非编码键盘

5、8051P1.0P1.71键键P2.0二、键盘工作原理二、键盘工作原理 独立联接式非编码键盘独立联接式非编码键盘特点：特点： 每个键相互独立，各自接通一条输入数据线。每个键相互独立，各自接通一条输入数据线。键未按下时，相应的数据线处于高电平，即为键未按下时，相应的数据线处于高电平，即为“1”1”态态。 当当某键按下某键按下时，时，该键所连之数据线接地，即为该键所连之数据线接地，即为“0”0”态。态。 根据图示，试编程控制当按下根据图示，试编程控制当按下1 1键时，显示键时，显示1 1，按下，按下8 8键时，使发光二极管发光键时，使发光二极管发光8051P1.0P1.71键键P2.0A1B2Q0

6、3Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U1774LS164G10F9A7B6DP5C4D2E1GND3GND8LED1LN5101BSRXDTXDR15330VCCRXDTXD8键键编程分析：编程分析： 从硬件电路分析，从硬件电路分析，P1口充当输入接口，用来接口充当输入接口，用来接收外围电路键值；收外围电路键值； P2.0充当输出接口，控制发光二极管发光；充当输出接口，控制发光二极管发光； 显示电路通过串口移位寄存器及串并转换芯片显示电路通过串口移位寄存器及串并转换芯片74LS164完成驱动显示工作；完成驱动显示工作； 请编写程序请编写程序2 2、独立联接式编码键

7、盘、独立联接式编码键盘 特点：在键数较特点：在键数较多时，可采用独多时，可采用独立式编码键盘，立式编码键盘，由由4 4线线-16-16线编码线编码电路进行编码电路进行编码，这样只需要这样只需要PORTKYPORTKY口中的口中的4 4根根数据线连接。编数据线连接。编码键盘号与端口码键盘号与端口接线之间的逻辑接线之间的逻辑关系如表关系如表7-17-1所示。所示。 键号键号A3A2A1A000000100012001030011401005010160110701118100091001101010111011121100131101141110151111表表7-1 编码键盘真值表编码键盘真值表

8、0INTP0.0P0.1P0.2P0.33 3、矩阵联接式非编码键盘、矩阵联接式非编码键盘 1 1）行扫描法）行扫描法原理原理：先使一行线接先使一行线接地地，然后检查列线然后检查列线。如果某条列线也是低如果某条列线也是低电位电位，则可判别两线则可判别两线相交处的某号键已按相交处的某号键已按下下。假如在扫描时没。假如在扫描时没有发现有列线为地电有发现有列线为地电位，则说明此行中无位，则说明此行中无键按下。那么可将下键按下。那么可将下一行线接地，如此逐一行线接地，如此逐一扫描列线，直到查一扫描列线，直到查完最后一行为止。完最后一行为止。 三、键值分析三、键值分析 CPUCPU从键盘中得到键值代码之

9、后究竟执行什从键盘中得到键值代码之后究竟执行什么样操作，这完全取决于键盘解释程序。么样操作，这完全取决于键盘解释程序。 键键数字键数字键功能键功能键单功能键单功能键字符串功能键字符串功能键（多功能键）（多功能键）分析键值分析键值的方法的方法查表法查表法状态分状态分析法析法8 89 9A AB BREADREADDATADATA4 45 56 67 7 RUNRUN0 01 12 23 3 RETRET图图7-1（a） 键盘的布局键盘的布局系统组成及扩展系统组成及扩展1） 单片机系统组成及扩展单片机系统组成及扩展2）单片机系统扩展应用）单片机系统扩展应用8255应用应用82558255扩展扩展8

10、2558255可编程接口芯片介绍可编程接口芯片介绍1 1 、组成、组成1 1）三个）三个8 8位并行位并行I/OI/O端口端口A A、B B、C CA A：8 8位输入、输出及双向寄存器位输入、输出及双向寄存器B B： 8 8位输入、输出、不能双向寄存器位输入、输出、不能双向寄存器C C：分成两个分成两个4 4位口，或与位口，或与A A、B B合用作合用作A A、B B的的状态控制信号。状态控制信号。2 2）两个工作方式控制电路两个工作方式控制电路2 2、82558255引脚图及引脚图及与单片机接口与单片机接口（1 1）D0D0D7D7，数据线数据线（2 2）CE CE 片选信号，低电平有效片

11、选信号，低电平有效（3 3）RDRD，低电平有效，自然产生，控制数据读出低电平有效，自然产生，控制数据读出。（4 4）WRWR，低电平有效，自然产生，控制数据写入低电平有效，自然产生，控制数据写入。（5 5）A1A1、A0A0端口选择。端口选择。（6 6）RESTREST复位信号，复位时复位信号，复位时A A、B B、C C口被清成输入口被清成输入方式。方式。（7 7）VCCVCC、GNDGND看实验板看实验板8255接口设计接口设计3 3、82558255端口端口介绍介绍1 1、四个端口、四个端口A A、B B、C C、控制端口控制端口2 2、端口地址、端口地址受受A1A1、A0A0控制控制

12、A1A0=00A1A0=00，A A口口 A1A0=01A1A0=01，B B口口 A1A0=10A1A0=10，C C口口A1A0=11A1A0=11，控制端口控制端口方式选择置置方方式式标标志志1 1：有有效效方式选择方式选择000111000111端口端口A A1 1输入输入0 0输出输出A组C口高四位1输入输入0输出输出端口端口B B1输入输入0输出输出B组组C口口低四位低四位1输入输入0输出输出0方式方式01方式方式1译码器译码器74LS13874LS138介绍介绍 译码器译码器74LS13874LS138又名三又名三八译码器三个输八译码器三个输入端变化可控制输出八个状态看图、表。入

13、端变化可控制输出八个状态看图、表。返回28返回29返回30三、8255应用82558255与单片机接口看实验板与单片机接口看实验板A A口、口、B B口、口、C C口、控制口地址？口、控制口地址？B B口方式口方式0 0工作，输入状态工作，输入状态如何初始化如何初始化82558255？如何读如何读B B口数据，并执行相应操作？口数据，并执行相应操作？三、8255应用82558255口定义及初始化口定义及初始化#define COM8255 XBYTE0X0003#define PA8255 XBYTE0X0000#define PB8255 XBYTE0X0001#define PC8255

14、XBYTE0X0002 P1_0=0; P1_1=1; P1_2=0; COM8255=0 x828255按键分析：按键分析：当没键按下时，读当没键按下时，读8255B8255B口全为高电平，口全为高电平，此时键是断开，当某键按下时，行、列短此时键是断开，当某键按下时，行、列短接。读接。读8255B8255B口的某一位为低电平，从读口的某一位为低电平，从读 8255B8255B口的状态即可判断所按下键值。口的状态即可判断所按下键值。实验实验 使用实验板设计独立式按键布局使用实验板设计独立式按键布局 OPEN OPENRUNRUN+1+1键键 STOP STOP1、开机后，按下、开机后，按下OPENOPEN，显示，显示HELLO-HELLO-2 2、按下、按下RUNRUN键后，后两位开始计数键后，后两位开始计数00009999，前四位，前四位开始计时。开始计时。3 3、按下、按下+1+1键可以调整时间键可以调整时间4