第十二章 人机交互技术与模拟接口 微机基础与接口技术 教学课件

2020/6/16
12.1
检测电路检测有无键按下，并将检测信号送至8048 的T1脚。 若有键按下，此时计数器的低7位的值为键 扫描码，计数器最高位输出为0，8位键扫描码经P22 串行输出。由DATA线以异步串行方式，将按键的扫 描码送至键盘接口，在扫描码输出的同时， P20输出 时钟信号。
8048最多可存20个键扫描码，P11、P10分别用于 请求输入和命令输入。当键按下时，键盘向接口发送 的是1字节的扫描码。 当键抬起时，键盘向接口发送 的断开的扫描码是2字节，也就是在接通扫描码前，再 加F0字节。
2020/6/16
2020/6/16
12.1
如何识别按键？
12.1
逐行扫描法
初始状态下，所有行线均为高电平。 扫描开始后，先给第0行赋值为低电平（即扫描第0 行），然后检查各列信号电平，若该行上有键按下， 则对应列与该行接通，对应列将变成低电平。 若未发现低电平的列，即说明该行没有按键按下， 则继续扫描下一行。 如此循环扫描下去，若有按键按下，总可以发现其 所对应的行号和列号。
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12.1
PC系列键盘主要由8048单片机、 译码器和16行×8 列的键开关阵列三部分组成。
45r
… …
16×8 键盘 阵列
Y0 4/16 译 码 器 选通
Y1 5
…
析测器
X0 3/8 译
X7
码 器
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VC C VDD VSS INT
EA X1
RES P2 1
P1 0
X2 8048
P2 0 DB6～ 3
P2 2
P1 1 DB2～ 0
T1
双向时钟(CLOCK)
13 4 25
5V 双向数据(DATA)
12.1
8048单片机承担了键盘扫描、消抖并生成键扫描码、 对扫描码进行并串转换，并将串行的键扫描码和时钟 送到主机。
单片机中的计数器用于定时工作方式，每96 μs计数 器增1。 P20输出一个选通信号时，则行、列译码电 路开始工作。8位计数器的b6～b3位和b2～b0位， 经DB总线送至键盘阵列的行扫描、 列扫描译码电路， 进行行列扫描。
计算机系统通过两个中断与键盘发生联系: 一个 是硬件中断09H，另一个是软中断16H。
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2．非编码键盘
12.1
键盘采用6×5矩阵，共有30个按键。微处理器通 过对行和列的扫描来确定是否有键按下，以及是哪 个键按下。然后将按下键的行列进行编码送处理器 处理。
键盘的按键矩阵连接并行器件 其工作的重点是如何识别按键
8 25 9
P25
NC
键扫 描码
D7～D0
INT R CPU
A S C II码
RA M
键 缓 冲 区
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12.1
PC键盘接口采用8042作为键盘的智能接口。Intel 8042是个有40引脚的单片微处理器，它包括8位 CPU、2 KB的ROM、 128 B的RAM、两个8位I／ O端口、一个8位定时／计数器和时钟发生器。
PC系列键盘是由单片机扫描程序，并识别按键 的当前位置，然后再向键盘接口输出该键的扫 描码。按键的识别、键值的确定以及键代码存 入键缓冲区等工作全部由软件完成。
2020/6/16
键盘的识别采用的是行列扫描法
12.1
2020/6/16
… … … …
…
… … 检测 器 键已 按
Y1 5
4 /16
译
Y1
第十二章 人机交互技术与模拟接口
12.1 人机交互技术 12.2 D/A转换与DAC0832 12.3 A/D转换与ADC0809
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1．PC机的编码键盘
12.1
PC系列微机的键盘是计算机系统的标准输入 设备，它由排列成矩阵形式的按键组成。
按键开关均为无触点的电容开关。它通过按键 的上下动作，使电容量发生变化，来检测按键的 断开与接通。
2020/6/16
12.1
假设计数器初值为0， 则行译码Y0为高电平， 经反向为低电平。此时，随着计数器的步进，列 扫描驱动线也随之步进1列，依次检查X0～X7这 8列有无键按下。如果无键按下， 经过8个时钟 之后，行译码Y1成为低电平，则检查Y1行的 X0～X7这8列有无键按下。
重复上述过程。一旦发现有键按下，检测器便 有信号输出，此时，计数器的值即为键扫描码的 值。
线路反向法
2020/6/16
二次扫描法
扫描按键注意的问题：
12.1
1）消除抖动 硬件消抖和软件消抖
MC14490六路消抖电路；软件延时消除抖动
2）多键值输入和串键
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3．非编码矩阵键盘接口系统的设计
12.1
1）设计硬件接口电路
确定按键个数、硬件接口器件。如可以采用接 口芯片8255来实现，也可以采用锁存器行输出， 三态门列输入。
码 器
计 数
器 Y0
X7
3/8 译
码 X0 器
行列扫描法工作过程：
12.1
7位计数器处于定时工作方式， 每96 μs加1。计数 器输出分别送至两个译码器（行译码和列译码），高 4位译码形成Y0～Y15共16行扫描驱动线；低3位译 码形成X0～X7共8列扫描驱动线。由于计数器的特 点，列扫描驱动线随着时钟而步进1列；行扫描驱动 线是经过8个时钟而步进1行。
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PC键盘接口安装在系统板上，通过五芯插头 12.1
座与键盘相连：
＋ 5V
IO R IO W 片选
A2
RESET 1
PCLK
1
PCLK
1
13 42 5
＋ 5V
键盘 时钟
键盘 数据 1 1
VC C VD D SS PROG
VSS EA
P 1 3 ～P 1 0 P14 P15 P16 P17
2）确定键值表 键的行列坐标 查表值=（FFH－行号）×16＋列值
2020/6/16
2020/6/16
3）编写键盘扫描程序
12.1
扫描过程的基本思想：
CPU进入键盘扫描程序，使所有各行赋值为低电 平，判断是否有键按下，若有，则列值肯定不是 1FH，若没有，则本次扫描结束。若有键按下， 则进一步判断是哪一个键按下，首先延时20ms消 除抖动，然后使各行依次变为低电平进行逐行扫 描，确定按下的键是在哪一行上并读出此时的列 值，计算查表值，查键值表即可获得按下键的键 值。
NC REM SEL 跨接 器开 关 显示 器类 型开 关 键盘 锁定 开关
RD
WR
SYN C
NC
CS A0
P20
8 04 2
P21 P22
RC 系统 复位
A 20 选 通 NC
RESET
XT ALT1 XT ALT2
P23
NC
输出 缓冲
器满
T E S T0 T E S T1
P27 P26
P24 IRQ 1