键盘输入原理
键盘工作原理
键盘工作原理键盘是一种常见的输入设备，用于向电脑、手机、平板电脑等电子设备输入文字和命令。
它是人机交互的重要组成部分，通过按下不同的按键来实现输入功能。
本文将详细介绍键盘的工作原理。
1. 按键结构键盘由许多按键组成，每个按键都有一个独立的功能。
按键通常由键帽、按键弹簧、按键轴和触点等部件组成。
当用户按下键盘上的一个按键时，键帽被按下，按键弹簧将键帽弹回原位，同时按键轴和触点会触发一个电信号。
2. 矩阵扫描键盘上的按键通常被组织成一个矩阵结构。
矩阵扫描是键盘工作的核心原理之一。
具体来说，键盘的按键被划分成行和列，每个按键都与一个行线和一个列线相连。
当用户按下一个按键时，与该按键对应的行和列会形成一个电路，键盘控制器会检测到这个电路并记录下按键的信息。
3. 键盘编码键盘编码是指将按键的信号转换成计算机可以识别的数据。
常见的键盘编码方式有ASCII码和扫描码。
ASCII码是一种字符编码标准，将每个按键映射成一个唯一的数字或字符。
扫描码是一种二进制编码方式，通过不同的二进制码来表示不同的按键。
4. USB和PS/2接口键盘可以通过USB（通用串行总线）或PS/2（Personal System/2）接口与计算机连接。
USB接口是现代键盘最常用的连接方式，它具有高速传输、热插拔等优点。
而PS/2接口则是早期键盘的主要连接方式，它使用6针迷你DIN连接器，传输速率较低。
5. 键盘驱动程序键盘驱动程序是计算机操作系统中的一个重要组成部分，它负责接收键盘输入的信号并将其转换成对应的字符或命令。
不同的操作系统有不同的键盘驱动程序，例如Windows、MacOS和Linux等。
6. 防抖动技术防抖动技术是为了解决按键过程中可能出现的抖动现象。
当用户按下或释放一个按键时，由于机械原理的限制，按键可能会出现多次触发信号。
为了避免这种情况，键盘通常会采用防抖动技术，通过软件或硬件的方式对按键信号进行处理，确保只有一个有效的触发信号被识别。
键盘工作原理
键盘工作原理键盘是计算机输入设备的一种，它通过按下键盘上的按键来向计算机发送输入信号。
键盘工作原理涉及到键盘的物理结构、电路连接和信号传输等方面。
一、键盘的物理结构键盘通常由多个按键组成，每一个按键上标有不同的字符、符号或者功能标识。
按键普通由塑料或者金属材料制成，上面覆盖着一个带有字符或者符号的标签，标签下方有一个弹簧。
当按键被按下时，弹簧会向下弯曲并与键盘底部的电路板接触，从而触发按键事件。
二、键盘的电路连接键盘的电路连接主要包括按键电路和扫描电路两部份。
1. 按键电路按键电路由每一个按键的开关组成。
当按键未按下时，开关处于断开状态，此时按键电路断开。
当按键被按下时，开关闭合，按键电路闭合。
按键电路的闭合与断开状态被计算机识别为不同的输入信号。
2. 扫描电路扫描电路用于检测按键的状态，并将其转化为计算机可识别的信号。
扫描电路由键盘控制器和键盘编码器组成。
键盘控制器负责接收按键电路的信号，并将其传输给键盘编码器。
键盘编码器将按键信号转化为计算机可以理解的二进制编码，然后通过计算机的通信接口发送给计算机。
三、键盘的信号传输键盘通过通信接口与计算机连接，常见的接口有PS/2接口和USB接口。
1. PS/2接口PS/2接口是一种用于连接键盘和鼠标的接口。
它通过一个小型的圆形插孔连接到计算机的主板上。
键盘通过PS/2接口与计算机进行通信。
PS/2接口使用两根线缆进行数据传输，一根用于传输数据，另一根用于传输时钟信号。
2. USB接口USB接口是一种通用的接口标准，可用于连接各种外部设备，包括键盘。
USB 接口通过一个矩形插口连接到计算机的主板上。
键盘通过USB接口与计算机进行通信。
USB接口使用四根线缆进行数据传输，分别是VCC（电源供应）、D+（数据+）、D-（数据-）和地线。
四、键盘的工作过程键盘的工作过程可以分为按键、扫描和编码三个步骤。
1. 按键当用户按下键盘上的按键时，按键会被按下，触发相应的按键事件。
键盘工作原理
键盘工作原理
键盘是计算机输入设备中最常用的一种，它通过按键的方式向计算机输入信息。
那么，键盘是如何工作的呢？键盘的工作原理主要包括按键传感、编码处理和信息传输三个部分。
首先，我们来看看键盘的按键传感原理。
当我们按下键盘上的按键时，按键底部的弹簧会被按下，触碰到电路板上的触点，从而形成一个电路。
这个电路的闭合会被键盘内部的控制电路所感知，从而产生一个按键事件。
这个按键事件会被编码成相应的信号，然后传输到计算机中。
其次，键盘的编码处理是键盘工作原理中的重要环节。
在按键事件被感知后，键盘内部的控制电路会将按键事件编码成计算机可以识别的信号。
这个编码过程包括了将按键的位置、类型等信息转换成数字信号的过程。
这些数字信号会被传输到计算机中，被解码成相应的字符或命令。
最后，键盘的信息传输是键盘工作原理中的最后一步。
经过编码处理后的信号会被传输到计算机的输入接口中。
在计算机中，这些信号会被解析成相应的字符或命令，从而实现了我们按下按键后
在屏幕上看到相应字符的过程。
总的来说，键盘的工作原理是通过按键传感、编码处理和信息
传输三个环节来实现的。
在我们按下键盘上的按键时，键盘内部的
控制电路会感知到按键事件，并将其编码成计算机可以识别的信号，最终将这些信号传输到计算机中。
这样，我们才能通过键盘向计算
机输入信息，实现各种操作。
键盘工作原理
键盘工作原理键盘是计算机输入设备的一种，用于输入文字、数字和命令等信息。
它是计算机与用户之间的重要交互工具之一。
键盘的工作原理是指键盘如何将用户按下的按键转化为计算机可以识别的信号。
下面将详细介绍键盘的工作原理。
1. 按键结构键盘的按键结构通常由按键帽、按键弹簧、触点和按键底座等组成。
按键帽是按键的外部部分，通常有字母、数字或符号等标记。
按键弹簧提供了按键的弹性，使得按键可以恢复原状。
触点是按键底座上的金属片，当按键被按下时，触点会与电路板上的触点接触，形成电路通路。
2. 矩阵排列键盘上的按键通常采用矩阵排列的方式连接到电路板上。
矩阵排列是指将按键按行和列的方式连接到电路板上，以减少所需的引脚数量。
例如，一个标准的键盘通常由8行和16列的按键组成，共计128个按键。
通过按下某个按键，可以在电路板上的相应行和列形成一个闭合电路，从而产生一个特定的信号。
3. 扫描过程键盘的扫描过程是指键盘通过扫描电路不断地检测按键的状态，以确定用户按下的是哪个按键。
扫描过程通常包括两个阶段：行扫描和列扫描。
- 行扫描：键盘控制器会依次给每一行的按键行发送扫描信号，然后检测每一列的触点接触情况。
如果有按键被按下，对应的行和列的交叉点会形成一个闭合电路，键盘控制器会检测到这个闭合电路，并记录下对应的按键。
- 列扫描：键盘控制器会依次给每一列的按键列发送扫描信号，然后检测每一行的触点接触情况。
如果有按键被按下，对应的行和列的交叉点会形成一个闭合电路，键盘控制器会检测到这个闭合电路，并记录下对应的按键。
4. 编码和传输键盘控制器会将检测到的按键转换为计算机可以识别的信号。
这个过程通常包括编码和传输两个步骤。
- 编码：键盘控制器会根据按键的位置和布局，将按键转换为一个唯一的编码。
例如，按下键盘上的字母“A”键，键盘控制器会将其转换为一个ASCII码，比如65。
不同的键盘布局和语言设置可能会使用不同的编码方式。
- 传输：键盘控制器会将编码后的信号通过电缆或无线方式传输给计算机的主板。
键盘工作原理
键盘工作原理引言概述：键盘是计算机输入设备中最常用的一种，它通过按下不同的按键来输入字符和执行特定的功能。
键盘工作原理涉及到按键的检测、编码和传输等过程。
本文将详细介绍键盘的工作原理。
一、按键检测1.1 机械按键- 机械按键是最常见的键盘按键类型，它们由一个弹簧和一个触点组成。
当按键被按下时，弹簧会被压缩，触点接触到电路板上的金属接点，从而闭合电路。
- 键盘扫描电路会定期检测每一个按键的状态，通过检测电路是否闭合来确定按键是否被按下。
- 机械按键的优点是手感好，但缺点是噪音较大且易受灰尘和污垢影响。
1.2 薄膜按键- 薄膜按键是一种采用薄膜电路的键盘技术。
它由两层薄膜电路组成，上层薄膜上有金属触点，下层薄膜上有导电触点。
- 当按键被按下时，上层薄膜上的金属触点接触到下层薄膜上的导电触点，从而闭合电路。
- 键盘扫描电路会检测闭合电路的位置，从而确定按下的是哪个按键。
- 薄膜按键的优点是结构简单、体积小、寿命长，但缺点是手感较差。
1.3 容感按键- 容感按键是一种采用电容触摸技术的键盘。
它利用人体的电容变化来检测按键的触摸。
- 键盘上的每一个按键都有一个电容感应区域，当手指触摸到按键时，电容感应区域的电容值会发生变化。
- 键盘扫描电路会检测电容值的变化，从而确定按下的是哪个按键。
- 容感按键的优点是触摸感应灵敏、无噪音，但缺点是成本较高。
二、按键编码2.1 矩阵编码- 键盘上的按键通常采用矩阵编码方式。
每一个按键都与行和列的交叉点相连，形成一个按键矩阵。
- 当按键被按下时，键盘扫描电路会扫描矩阵中的行和列，通过检测闭合电路的位置来确定按下的是哪个按键。
- 矩阵编码的优点是节省了引脚数量，但缺点是可能存在按键冲突问题。
2.2 扫描编码- 扫描编码是一种逐个扫描按键状态的编码方式。
键盘扫描电路会按照一定的顺序扫描每一个按键的状态。
- 当检测到按键被按下时，扫描编码器会将按键的位置信息编码成数字信号，传输给计算机。
键盘工作原理
键盘工作原理键盘是计算机输入设备中最常见的一种，它通过按下不同的按键来输入字符、数字和命令等信息。
键盘工作原理涉及到按键的检测、编码和传输等过程。
下面将详细介绍键盘的工作原理。
1. 按键检测键盘上的每一个按键都与一个电路开关相连，当按键被按下时，电路开关闭合，导通电流。
键盘中的按键通常采用矩阵罗列方式，即按键被按下时，对应的行和列会形成通路，从而检测到按键的按下动作。
2. 按键编码一旦检测到按键被按下，键盘会将按键对应的行列信息转换为特定的编码。
常见的编码方式有ASCII码和扫描码两种。
ASCII码是一种字符编码标准，用于将字符和数字等信息转换为二进制形式。
扫描码是键盘专用的编码方式，用于将按键的行列信息转换为特定的二进制码。
3. 数据传输编码完成后，键盘会将编码数据通过数据线传输给计算机。
在传输过程中，键盘会将数据按照一定的协议格式进行打包和传送。
常见的键盘传输协议有PS/2和USB两种。
PS/2是一种早期的键盘传输接口，使用6针的迷你DIN接口进行数据传输。
USB是现代键盘常用的传输接口，使用USB接口进行数据传输。
4. 计算机接收和解码计算机接收到键盘传输的数据后，会根据键盘的传输协议进行解码。
解码过程将编码数据转换为计算机可识别的字符、数字或者命令等信息。
5. 操作系统处理解码完成后，操作系统会根据接收到的键盘数据进行相应的处理。
根据按键的不同，操作系统可以执行不同的操作，如输入字符、执行命令、触发快捷键等。
6. 应用程序响应最后，应用程序会根据操作系统传递的键盘数据进行相应的响应。
例如，在文字编辑器中，按下字母键会在文本框中输入相应的字符；在游戏中，按下方向键会控制角色的挪移方向等。
总结：键盘的工作原理主要包括按键检测、按键编码、数据传输、计算机接收和解码、操作系统处理以及应用程序响应等过程。
通过这些过程，键盘可以将按键的按下动作转换为计算机可识别的信息，实现输入字符、数字和命令等功能。
键盘工作原理
键盘工作原理键盘是计算机输入设备的一种，它通过按下键盘上的按键来向计算机发送输入信号。
键盘工作原理涉及到按键的检测、编码和传输等过程。
1. 按键检测：当用户按下键盘上的按键时，按键被按下的力会使得按键底部的弹簧片向下弯曲，与此同时，按键上的触点会与键盘电路板上的触点接触，形成一个电路闭合。
键盘电路板上的每个按键都有一个独立的触点，因此可以检测到每个按键是否被按下。
2. 按键编码：按键被按下后，键盘会将按键对应的编码信息发送给计算机。
键盘上的每个按键都有一个唯一的编码，用来表示该按键被按下。
编码可以通过多种方式实现，常见的有矩阵编码和扫描编码两种。
- 矩阵编码：键盘上的按键被排列成一个矩阵，每行和每列都与键盘电路板上的导线相连。
按键被按下时，通过检测行和列的连接情况，可以确定被按下的按键。
矩阵编码可以减少连接线的数量，但同时也会增加按键之间的干扰。
- 扫描编码：键盘上的按键被分成多个扫描组，每个扫描组有一个独立的编码器。
当按键被按下时，对应的扫描组会被激活，编码器会将按键的编码信息发送给计算机。
扫描编码可以减少按键之间的干扰，但需要更多的编码器。
3. 传输数据：键盘通过连接到计算机的接口（如USB、PS/2等）将按键的编码信息传输给计算机。
接口会将编码信息转换成计算机可以理解的格式，并发送给计算机的输入设备驱动程序。
驱动程序会解析编码信息，并将其转换成对应的字符或命令。
- USB接口：USB（Universal Serial Bus）接口是目前最常用的键盘接口之一。
它通过数对差分信号传输数据，具有高速传输和热插拔等特点。
- PS/2接口：PS/2接口是一种老式的键盘接口，它使用同步串行通信方式传输数据。
PS/2接口有两个端口，一个用于键盘，另一个用于鼠标。
- 其他接口：还有一些其他的键盘接口，如串口接口、蓝牙接口等，它们使用不同的通信方式传输数据。
4. 多媒体功能和特殊按键：现代键盘除了常规的字符按键外，还包括一些多媒体功能按键和特殊按键，如音量调节、播放/暂停、快进/快退等。
键盘的工作原理
键盘的工作原理
键盘是一种输入设备，它可以通过按下不同的按键来输入字符和命令。
键盘的工作原理基于电路和机械结构的组合。
在传统的机械键盘中，每个按键都有一个独立的开关。
当用户按下某个键时，按键被按下的力量会通过弹簧被压下，使得两个金属片（称为触点）相互接触。
这个接触会建立电路，使得电流能够通过键盘的电路板。
电路板上的每个按键都有一个特定的电路路径。
当按键被按下时，电流从电源进入按键电路，并且在键盘控制电路最终转换为对应的字符或命令。
这个过程经常通过扫描矩阵的方式实现。
扫描矩阵可以提高键盘的效率，因为它可以减少电路路径的数量。
现代的键盘大多都使用基于薄膜或薄膜触摸开关的技术。
薄膜键盘上的每个按键下面都覆盖着一个细薄的弹性薄膜。
当按键被按下时，弹性薄膜会弯曲并与底部电路板上的触发器相连接，从而触发相应的电路。
薄膜键盘的优势在于它们更加轻便，结构更简单，并且更容易清洁。
但是，与机械键盘相比，它们的触感和耐用性可能较差。
总的来说，键盘的工作原理涉及到电路和机械结构的相互作用。
通过按下不同的按键，电流被触发并转换为相应的字符或命令。
不同的键盘技术可能有不同的实现方式，但它们的基本原理是相通的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基础知识
1. 键盘的基本原理
键盘是一组按键的组合，它是最常用的输入设备，操作人员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机对话。
键盘是一种常开型的开关，通常键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合。
键盘的识别有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描；再就是用软件实现键盘扫描。
目前有很多芯片可以用来实现键盘扫描,如有Intel8279、CH451、ICM7218、PCF8574等。
但是键盘扫描的软件实现方法有助于缩减系统的重复开发成本，且只需要很少的CPU 开销。
嵌入式控制器的功能很强，可以充分利用这一资源，这里就介绍一下用软件实现键盘扫描的方案。
键盘从结构上分为独立式键盘与矩阵式键盘。
一般按键较少时采用独立式键盘，按键较多时采用矩阵式键盘。
（1）独立式键盘。
在由单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用的最多的是独立式键盘。
这种键盘具有硬件与软件相对简单的
特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。
当按键没
按下时，CPU对应的I/O接口由于内部有上拉电阻，其输入为
高电平；当某键被按下后，对应的I/O接口变为低电平。
只要
在程序中判断I/O接口的状态，即可知道哪个键处于闭合状态。
(2) 矩阵式键盘。
矩阵式键盘使用于按键数量较多的场合，它由行线与列线组成，按键位于行、列的交叉点上。
一个3*3的行列结构可以构成一个有9个按键的键盘。
同理，一个4*4的行列可以构成一个16按键的键盘。
很明显，在按键数量较多的场合，与独立式键盘相比，矩阵式键盘要节省很多I/0接口。
2、键盘按键识别方法
（1）扫描法。
扫描法有行扫描和列扫描两种，无论采用哪种，其效果是一样的，只是在程序中的处理方法有所区别。
下面以行扫描法为例来介绍扫描法识别按键的方法。
先向键盘4根行线输出其中某一行为低电平，其它行为高电平，然后读取列值，若某一列值为低电平，则表明同时为低电平的行和列的交叉处按键被按下，如果没有某列为低电平，则继续扫描下一行。
因为输入低电平的行是从第一行开始逐行遍历的，故称为行扫描法。
行与列是相对的，可以将行按列对待，同时将列按行对待，所实现的扫描法效果是一样的。
下面以下图单片机4*4键盘的K2键按下为例，说明此键是如何识别出来的。
首先在键盘处理程序中将P1.4-P1.7依次按位变低电平，P1.4-P1.7在某一时刻只有一个为低电平。
在某一位为低电平时读行线，根据行线的状态即可判断出哪一个按键被按下。
如2号键按下，当列线P1.5为低电平时，读回的行线状态中P1.0被拉低，由此可知K2键被按下。
一般在扫描法中分两步处理按键，首先是使列（行）线依次变低电平，读行（列）线，进而判断出具体哪个键被按下。
（2）行列反转法。
扫描法是逐行或逐列扫描查询，当被按下的键处于最后一列时，要经过多次扫描才能最后获得此按键所处的行列值。
而行列反转法则显的简练，无论被按的键处于哪列，均可经过两步即能获得此按键所在的行列值。
实际原理是输出所有行为低电平的行数据后读取列值，如果出现有低电平的列值，表明有按键按下；然后将原本的用于读取数据的列线接口电路反转为输出并将读到的列值原
封不动输出到原来的列线上，接着将原本用于输出数据的行线接口电路反转为输入并读入所有行值，输出的行值和读入的行值中同为低电平的行、列交叉位置就是按键位置，4位行值和4位列值可组合成8位扫描码，唯一表述某个按键。
仍以上图来介绍线反转法。
首先将行线P1.0-P1.3作为输入线，列线P1.4-P1.7作为输出线，并且输出线输出全为低电平，读行线状态，则行线中电平为低的是按键所在的行。
然后将列线作为输入线，行线作为输出线，并将输出线输出为低电平，读列线状态，则列线是电平为低的是按键所在的列。
综合上述两步结果，确定按键所在的行和列，从而识别出所按下的键。
假设10号键被按下，在第一步
P1.3-P1.0全为低电平时，读P1.4-P1.7的值，则P1.5为低电平；在第二步P1.4-P1.7输出全为低电平时，读P1.3-P1.0时，P1.2为低电平。
由此可判断第3行第2列有键被按下，此键就是K10键。
3、按键去抖
由于通常的按键所用的开关是机械开关，因为当它们被按下或者被释放时，并不能够产生一个明确的1或者0。
尽管触点可能看起来稳定而且很快地闭合，但与微处理器快速的运行速度相比，这种动作是比较慢的。
当触点闭合时，其弹起就像一个球。
弹起效果将产生如下图所示的好几个脉冲。
弹起的持续时间通常将维持在5ms～30ms
之间。
为了确保CPU对按键的一次闭合仅做一次处理，必须要在程序或硬件上进行防抖处理。
为节省硬件，通常在单片机或ARM系统中，一般不采用硬件方法消除键的抖动，而是用软件消抖方法。
即检测键闭合后延时5-10ms，让前延抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认真正有键按下。
当检测到按键释放后，也要给5-10ms的延时，待后延抖动消失后才转入该键处理程序。
4. JXARM9-2440教学实验系统的键盘模块
JXARM9-2440教学实验系统采用的是4×4的矩阵形式，由跨接在4根行线和4根列线交叉处的16个按键组成。
其原理图如下：
JXARM9-2440教学实验系统的4X4键盘原理图本实验电路采用了行列扫描式键盘接口电路，并且输出的是行数据，输入是列数据。
用于控制键盘列输入是接口电路8D锁存器74HC273,只有当控制信号CLK有效的时候，该器件的输入端数据才能传送给输出端，而CLK信号是地址译码产生的nCS KEYOUT信号,对应的端口地址是0X2000C000。
用于控制键盘行输出是8位数据缓存器74LVCH244,只有当控制信号1G和2G有效的时候，该器件的输入端数据(1A1-1A4)才能传送给输出端(1Y1-1Y4)，而CLK信号是地址译码产生的nCS KEYIN信号,对应的端口地址是0X2000C000。
基于该电路的按键识别程序实现过程如下：
1、S3C2440处理器先通过8D锁存器74HC273的低4位向键盘输入
某一列为低电平，其它列为高电平。
（锁存器74HC273的高4位通过电路可以知道是高电平）
2、因为输出行与输入列是同个地址0x2000 C000，所以需要一定
的延时函数。
3、然后通过8位数据缓存器74LVCH244的输出端低4位读出行值
并判断是否有为0的行。
（8位数据缓存器74LVCH244的输出端高4位不需要，可以将输出数据的高4位清零）
4、如果有为0的行，表明同时为低电平的行和列的交叉处按键被
按下，就识别相应的按键的值。
5、如果没有为0的行，则读出的行值为0x0f。
继续扫描下一列，
使下一列为低电平0，其它列为高电平1，重复2,3,4步骤。
6、对按键抖动进行处理，所以在读出首个行值后需要插入防抖动
延迟时间，然后再重新读一次行值，如果两次读出结果相同，则可以确定为可靠的按键值，否则，会被认为是干扰。
作业：
实现按键在数码管上输出显示相应键值,并且结合步进电机旋转。
也就是按键盘1，数码管上输出显示1，步进电机正转1圈，按键
盘2，数码管上输出显示2，步进电机正转2圈，依次类推，按F,数码管上输出显示F，步进电机正转15圈。
键盘值分布如下：
0 1 2 3
4 5 6 7
8 9 A B
C D E F。