单片机键盘原理
5.1 键盘接口技术,键盘是十分重要的人机对话的组成部分，是人向机器发出指令、输入信息的必需设备。 1、键的特性 键盘是由若干独立的键组成，键的按下与释放是通过机械触点的闭合与断开来实现的，因机械触点的弹性作用，在闭合与断开的瞬间均有一个抖动过程 。抖动必须消除，去抖动的方法主要有以下两种：,硬件去抖动 软件去抖动,5.1 键盘接口技术,2、键盘的形式 键盘的形式有以下两种： 独立式键盘 编码式键盘 (1)独立式键盘 每一个按键的电路是独立的，占用一条数据线 。这种键盘占用硬件资源多，适合少量按键的情况。,独立式键盘结构,独立式键盘与单片机接口,独立式键盘与单片机接口,程序框图,独立式键盘与单片机接口,程序清单: ORG 0030H KB：MOV P1，#0FFH ；置P1口为输入口 MOV A，P1 ；读键状态 CPL A ANL A，#0FH ；屏蔽高4位 JZ KB ；无键闭合则返回 ACALL D10MS ；延时去抖动 MOV A，P1 ；再读键状态 CPL A ANL A，#0FH JZ KB ；无键闭合则返回 CJNE A，#01H，KB01 INC 20H ；K1键闭合，20H单元加1 SJMP KB,独立式键盘与单片机接口,KB01：CJNE A，#02H，KB02 DEC 20H ；K2键闭合，20单元减1 SJMP KB KB02：CJNE A，#04H，KB03 MOV 21H，#00H ；K3键闭合，21H单元清0 SJMP KB KB03：CJNE A，#08H，KB MOV 21H，#0FFH ；K4键闭合，21H单元置FF SJMP KB ；若有两键以上闭合则返回 END,矩阵式键盘结构,矩阵式键盘的工作原理,扫描原理: 首先确定是否有键闭合 然后逐一扫描以进一步确定是哪一键闭合 以4×4键盘为例: （1）使列线D0D3都输出0，检测行线D4D7的电平。如果D4D7上的电平全为高，则表示没有键被按下。如果D4D7上的电平不全为高，则表示有键被按下。 （2）如果没有键闭合，就返回扫描。如果有键闭合，在进行逐列扫描，找出闭合键的键号。先使D0=0，D1D3=1，检测D4D7上的电平，如果D4=0，表示K1键被按下；同理，如果D5D7=0，分别表示K5、K9、K13键被按下；如果D4D7=1，则表示这一列没有键被按下。再使D1=0，D0、D2、D3为1，对第二列进行扫描，这样依次进行下去，直到把闭合的键找到为止。,矩阵式键盘与单片机接口,矩阵式键盘与单片机接口,一、程序扫描方式 三个步骤： 判断有无键按下； 软件延时10ms去抖动； 求键的位置（行、列）。,矩阵式键盘与单片机接口,程序清单： KSCAN：ACALL KEYS1 ；调用判键闭合子程序 JNZ KEY1 ；有键闭合则转至去抖动 AJMP RETURN ；无键闭合则返回 KEY1： ACALL D10MS ；调用10ms延时程序 ACALL KEYS1 ；再次调用判键闭合子程序 JNZ KEY2 ；确认有键闭合，开始扫描 AJMP RETURN ；无键闭合则返回 KEY2： MOV R2，#0FEH ；送首列扫描字 MOV R4，#00H ；送首列号 KEY0： MOV A，R2 MOV P1，A MOV A，P1 ；扫描字从P1口送出 JB ACC.4，LINE1 ；第1行无键闭合，转第2行 MOV A，#00H ；第1行首键号送A AJMP KPV ；转键值计算程序,矩阵式键盘与单片机接口,LINE1： JB ACC.5，LINE2 ；第2行无键闭合，转第3行 MOV A，#04H ；第2行首键号送A AJMP KPV ；转键值计算程序 LINE2： JB ACC.6，LINE3 ；第3行无键闭合，转第4行 MOV A，#08H ；第3行首键号送A AJMP KPV ；转键值计算程序 LINE3： JB ACC.7，NEXT ；第4行无键闭合，转下1列 MOV A，#0CH ；第4行首键号送A KPV： ADD A，R4 ；计算键值 PUSH ACC KEY3： ACALL KEYS1 ；等待键释放 JNZ KEYS1 POP ACC SETB FLAG ；置有键按下标志 SJMP KEY4 RETURN：CLR FLAG ；清有键按下标志 KEY4： RET NEXT： INC R4 ；列号加1,矩阵式键盘与单片机接口,MOV A，R2 CJNE A，#0F7H，RETURN ；判断4行是否都已扫描完， ；完则返回 RL A ；为扫描下1行做准备 MOV R2，A AJMP KEY0 ；开始扫描下1列 KEYS1：MOV P1，#0F0H ；判键闭合子程序 MOV A，P1 CPL A ANL A，#0F0H RET D10MS：MOV R7，#14H ；10ms延时子程序 DLY： MOV R6，#0F8H DLY1： DJNZ R6，DLY1 DJNZ R7，DLY RET,矩阵式键盘与单片机接口,二、定时中断扫描方式 该方式利用定 时器10ms产生一次 中断，设置两个标 志（FLAG1、 FLAG2），FLAG1 用于去抖动标志， FLAG2用于键处理 标志。,FLAG1=1,矩阵式键盘与单片机接口,程序清单: FLAG1 BIT 20H.0 ；定义抖动标志 FLAG2 BIT 20H.1 ；定义处理标志 KEYV EQU 30H ；定义键值单元 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP INTT0 MAIN: MOV TMOD，#01H ；T0为方式1，定时10ms MOV TL0，#0F0H MOV TH0，#0D8H MOV IE，#82H SETB TR0 HERE：SJMP HERE ；主程序踏步,矩阵式键盘与单片机接口,INTT0： MOVTL0，#0F0H ；中断服务，重新给定时器赋初值 MOV TH0，#0D8H ACALL KEYS1 ；判断键是否按下 JNZ KB1 ；有键按下则转至KB1 CLR FLAG1 ；清除抖动标志 CLR FLAG2 ；清除处理标志 AJMP KB2 ；中断返回 KB1： JB FLAG1，KB3 ；判抖动标志是否有效 SETB FLAG1 ；无效则设置成有效 AJMP KB2 ；返回 KB3： JB FLAG2，KB2 MOV R2，#0FEH ；送首列扫描字 MOV R4，#00H ；送首列号 KEY0： MOV A，R2 MOV P1，A MOV A，P1 ；扫描字从P1口送出 JB ACC.4，LINE1 ；第1行无键闭合，转第2行 MOV A，#00H ；第1行首键号送A AJMP KPV ；转键值计算程序,矩阵式键盘与单片机接口,LINE1： JB ACC.5，LINE2 ；第2行无键闭合，转第3行 MOV A，#04H ；第2行首键号送A AJMP KPV ；转键值计算程序 LINE2：JB ACC.6，LINE3 ；第3行无键闭合，转第4行 MOV A，#08H ；第3行首键号送A AJMP KPV ；转键值计算程序 LINE3：JB ACC.7，NEXT ；第4行无键闭合，转下1列 MOV A，#0CH ；第4行首键号送A KPV： ADD A，R4 ；计算键值 MOV KEYV，A ；存放键值 SETB FLAG2 ；设置处理标志 AJMP KB2 NEXT： INC R4 ；列号加1 MOV A，R2 CJNE A，#0F7H，KB2 ；判断4行是否都已扫描完，完则返回 RL A ；为扫描下1行做准备 MOV R2，A AJMP KEY0 ；开始扫描下1列 KB2： RETI END,矩阵式键盘与单片机接口,要点与思考: 1.独立式键盘的特点与优点。 2.矩阵式键盘的扫描过程,键是如何识别出来的? 3.写出图5.10所示的中断扫描方式的程序。,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,一、A/D转换器的性能参数与选型 主要参数： 量化误差与分辨率 转换精度 转换时间与转换速度 电源抑制比,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,A/D转换器的选取原则： A/D转换器用于什么系统？输出数据的位数是多少？系统应该达到多高的精度和线性度？ 提供给A/D转换器的输入信号范围多大？是单极性的还是双极性的？信号的驱动能力怎样？是否要经过缓冲滤波和采样/保持？ 对A/D转换器输出的数字代码及逻辑电平的要求如何？是二进制码还是BCD码，是串行还是并行？,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,系统是在静态下工作还是在动态下工作？带宽多少？采样速率为多少？ 参考电压是内部的还是外部的？是固定的还是变化的？ A/D转换器的工作环境如何？噪声、温度、振动等条件如何？ 电源电压、功耗、几何尺寸等其它因素。,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,二、ADC0809与单片机接口 1.ADC0809的内部结构与引脚,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,D0D7：8位数字量输出引脚。 IN0IN7：8路模拟量输入引脚。 Vcc：+5V工作电源。 GND：地。 VREF(+)：参考电压正端。 VREF(-)：参考电压负端。 START：A/D转换启动信号输入端。 ALE：地址锁存允许信号输入端。 EOC：转换结束输出引脚。 OE：输出允许控制端。 CLK：转换时钟信号。500kHz左右。 ADDA、ADDB、ADDC：地址输入线。,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,ADC0809的通道选择：,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,ADC0809的工作时序：,START信号后约10us，EOC信号才变低！,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,ADC0809的主要性能指标： 分辨率：8位 不可调误差：±1LSB 转换时间：100s 温度范围：4085 功耗：15mW 单电源：5V供电 转换的模拟电压范围：05V,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,2.ADC0809与单片机接口,通道地址： 78H7FH,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,实现模拟信号的采集有程序控制和中断两种方式。 程序控制查询方式 程序清单： ORG 0030H START： MOV R0，#40H ；采样数据存放首址 MOV R1，#78H ；IN0通道地址 MOV R2，#08H ；模拟量通道数 CLR EX0 LOOP： MOVX R1 ，A ；启动A/D转换 MOV R3，#20H DELY： DJNZ R3，DELY ；等待EOC信号变低 SETB P3.2 POLL： JB P3.2，POLL ；查询转换是否结束 MOVX A，R1 ；读取转换结果 MOV R0，A ；存放结果 INC R0 INC R1 DJNZ R2，LOOP ；8通道未完，则采集下一通道 HERE： SJMP HERE END,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,中断方式 程序清单： ORG 0000H START：AJMP MAIN ORG 0003H AJMP EXINT0 MAIN： MOV R0，#40H ；采样数据存放首址 MOV R1，#78H ；IN0通道地址 MOV R2，#08H ；模拟量通道数 MOVX R1 ，A ；启动A/D转换 SETB IT0 ；外部中断0为边沿触发方式 SETB EX0 ；允许外部中断0中断 SETB EA ；开放CPU中断 HERE：SJMP HERE,5.4 A/D转换器与单片机的接口技术,EXINT0：PUSH PSW ；保护现场 CLR RS0 CLR RS1 MOVX A，R1 ；读取转换结果 MOV R0，A ；存放结果 INC R0 INC R1 DJNZ R2，NEXT ；8通道未完，则采集下一通道 CLR EX0 ；采集完毕，则停止中断 SJMP DONE NEXT：MOVX R1 ，A ；启动下一通道A/D转换 DONE：POP PSW RETI END,
