3.4　使用并行接口驅(qū)動(dòng)鍵盤

鍵盤是常用的輸入設(shè)備，通過鍵盤可以輸入各種控制信息。按鍵時(shí)接口電路把表示鍵位的編碼送入計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)操作者的命令意圖。按獲取編碼的方式不同，可以將鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩大類。

課件　使用并行口驅(qū)動(dòng)鍵盤

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編碼鍵盤由較多的按鍵和專用的驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成，采用硬件編碼電路來實(shí)現(xiàn)鍵盤的編碼，每按一個(gè)鍵，就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生與之對應(yīng)的編碼。編碼鍵盤響應(yīng)速度快，可自動(dòng)處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問題。當(dāng)系統(tǒng)功能復(fù)雜、按鍵數(shù)量較多時(shí)，采用編碼鍵盤可以簡化軟件的設(shè)計(jì)工作。非編碼鍵盤利用按鍵直接與單片機(jī)相連，只需要判斷按鍵是否按下，然后由軟件來識(shí)別進(jìn)行后續(xù)操作。和編碼鍵盤相比，非編碼鍵盤硬件極其簡單，每個(gè)鍵位通過軟件編程都可以重新定義，具有很大的靈活性，但其響應(yīng)速度遠(yuǎn)不如編碼鍵盤。非編碼鍵盤主要有獨(dú)立式鍵盤（線性鍵盤）和矩陣式鍵盤兩種。因?yàn)閱纹瑱C(jī)不需要進(jìn)行復(fù)雜的輸入，所以通常使用非編碼鍵盤進(jìn)行信息輸入。下面先介紹獨(dú)立式鍵盤與按鍵去抖的內(nèi)容。

所謂獨(dú)立式鍵盤，就是一個(gè)按鍵對應(yīng)一條口線，有多少個(gè)按鍵，就需要多少條口線，但各個(gè)按鍵之間彼此獨(dú)立沒有相互聯(lián)系，如圖3-14所示。

其工作原理是利用單片機(jī)的I/O口既可以作輸入也可以作輸出的特性來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)檢測按鍵時(shí)，使用的是輸入功能，按鍵的連接方法是一端接地，另一端與某個(gè)I/O口線相連。開始檢測時(shí)先給該I/O口賦高電平，然后讓單片機(jī)不斷地檢測該I/O口的電平，當(dāng)按下該鍵位時(shí)，相當(dāng)于該I/O口接地，此時(shí)為低電平。一旦系統(tǒng)檢測到這個(gè)低電平，即意味著用戶按下了該鍵位，然后就可以去執(zhí)行相關(guān)的后續(xù)操作了。

單片機(jī)系統(tǒng)中通常使用的按鍵是彈性按鍵開關(guān)、自鎖式按鍵開關(guān)還有貼片式按鍵開關(guān)，如圖3-15所示。

彈性按鍵開關(guān)按下時(shí)，開關(guān)閉合；松開時(shí)，開關(guān)斷開。自鎖式按鍵開關(guān)按下時(shí)，開關(guān)閉合并能自動(dòng)鎖住狀態(tài)；當(dāng)再次按下時(shí)，才重新彈起斷開。貼片式按鍵開關(guān)與彈性按鍵開關(guān)相同，只是焊接方式不同。

彈性按鍵開關(guān)利用的是機(jī)械觸點(diǎn)的閉合與斷開來實(shí)現(xiàn)信號輸入的。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在按鍵閉合與斷開的瞬間并不會(huì)立即實(shí)現(xiàn)閉合或斷開，而是有一小段時(shí)間的“震顫”，這個(gè)現(xiàn)象稱為按鍵的抖動(dòng)，如圖3-16所示。其時(shí)間長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms。這個(gè)抖動(dòng)的時(shí)間雖然短暫但在CPU看來卻是足夠長的，因此會(huì)對CPU的按鍵檢測產(chǎn)生不小的影響，所以必須“去抖”。常用的去抖方法有兩種：一種是使用RS觸發(fā)器去抖電路的硬件方式；另一種是使用延時(shí)函數(shù)的軟件去抖方式。硬件方式需要增加硬件，增加成本，且設(shè)計(jì)上也很復(fù)雜。其原理如圖3-17所示。因此一般采用軟件去抖方式。

軟件去抖的實(shí)質(zhì)是在檢測到按鍵后，先執(zhí)行一段延時(shí)函數(shù)，避開抖動(dòng)的時(shí)間，接著再去進(jìn)行按鍵檢測，以此來達(dá)到去除按鍵抖動(dòng)的目的。具體的應(yīng)用延時(shí)函數(shù)去抖的按鍵檢測程序框架如圖3-18所示。

應(yīng)用該程序框架只需要將連接按鍵的引腳位置確定，并將框架中的省略號替換為具體操作命令即可使用。通過這個(gè)框架也清晰地看到了使用延時(shí)函數(shù)實(shí)現(xiàn)按鍵去抖的工作過程。使用這種方法去抖，節(jié)省硬件，處理比較靈活。但是也要看到這種方式的不足，就是大量的延時(shí)程序會(huì)浪費(fèi)CPU時(shí)間，不利于提高CPU的使用效率。

【課堂練習(xí)】使用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路，該電路里有8個(gè)LED，當(dāng)按下S1鍵時(shí)，第1、3、5、7號LED點(diǎn)亮，松手時(shí)熄滅；當(dāng)按下S2鍵時(shí)，第2、4、6、8號LED點(diǎn)亮，松手時(shí)熄滅；當(dāng)按下S3時(shí)全亮，松手時(shí)全滅。其連接電路如圖3-19所示。

【分析】LED均接在P1口上，根據(jù)LED點(diǎn)亮的原理，要使第1、3、5、7號LED點(diǎn)亮，則P1的值為AAH；使2、4、6、8號LED點(diǎn)亮，則P1的值為55H；要使全部LED點(diǎn)亮，則P1的值為00H；全部熄滅，則P1的值為FFH。

3個(gè)按鍵分別接在P3口的P3.2、P3.3和P3.4上，程序工作時(shí)，只需要檢測對應(yīng)的P3.2、P3.3和P3.4引腳的值是否為低電平，就能知道是否按下了該按鍵。為了保證效果，要在檢測到為低電平時(shí)，進(jìn)行“去抖”操作，即檢測到低電平后，先延遲10ms，接著再檢測該按鍵是否還是低電平，若還是低電平，則表示確實(shí)按下了該按鍵，然后修改P1口的值，使對應(yīng)的LED點(diǎn)亮即可。

參考程序如下：

獨(dú)立式鍵盤使用起來簡單靈活，檢測方便，其主要缺點(diǎn)是占用口線太多，不利于多按鍵鍵盤掃描。