《微型计算机接口技术课件》第10章 基本人机交互设备接口
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CPU、面向键盘和面向显示器3组，如表10.2所示。
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图10.6 82C79A芯片引脚功能及引脚信号分类
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10.4.2 82C79A的编程模型
1、寄存器功能
82C79A内部寄存器分为共用寄存器和键盘专用及显示器专用的寄存 器3种，分别介绍如下。
LED显示器采用扫描的方法使多位显示器逐位轮流循环显示， 为此，首先把各位显示器的8根段线并联在一起，作为一组 “段控”信号线，同时给每位显示器分配1根“位控”信号 线。 在接口电路中设置两个端口，一个用于发送“位控”信号， 控制显示器的哪一位显示，即显示哪一位；另一个用于发送 “段控”信号，控制显示器发光二极管的那些段点亮，即显 示字形码。
作为键盘接口芯片实现行扫描方式。在行扫描时，返回缓冲器用于锁 存来自RL0～RL2的键盘列线返回值，即按键的列值。另外，行扫描时 所搜寻到闭合键所在的按键行值SL0～SL2，两者合起来就形成键盘上 按键的行号、列号编码。如果在加上用于键功能扩展的两位CTRL、 SHIFT一起组成一个完整的键盘按键数据。键盘按键的数据格式如表 10.3所示。
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图10.2 线性键盘的程序流程
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线性键盘的汇编语言程序段
MOV DX,303H
；初始化82C55A
MOV AL,10010000B ；82C55A方式命令
OUT DX,AL
KB: MOV DX,300H
；查3个键(S0S1S2)是否键按下
；无键按下，返回
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TEST AL,01H
；有键按下，是否S0键
JZ BJ
；是，转报警子程
TEST AL,02H
；是否S1键
JZ JBJ
；是，转解除报警
TEST AL,03H
；是否S2键
JZ STP
；是，停止，退出
JMP KB
；不是，返回
DELAY: 延时子程序(略)
7段数码显示器实际为8段，另一段用来显示小数点P。字形码格式 如图10.5所示。
由字形码构成的LED显示器字符如表10.1所示。其中包括共阴极与共阳极两 种不同显示器所显示的字符与字形码，表中的两种字形码虽然不同，但所表 示的字符则相同。
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10.3.3 LED显示器动态显示的扫描方式
作为字符显示器输出接口时，可连接16个7段数码显示器。数码显 示器，采用动态扫描方式，实现动态显示。
10.4.1 82C79A的外部特性
82C79A芯片是一种具有40条引脚的双列直插式芯片，如图10.6所示。
由于82C79A是双功能接口，可以同时为两种不同外部设备的接口提
供支持，因此所设置的外部引脚信号比较多，按功能可分为面向
//读键状态 //查低3位,判断有无键按下
//延时去抖 //再读键状态 //查低3位, 查有无键按
//是否S0键 //是，转报警子程
//是否S1键 //是，转解除报警
//是否S2键 //是，停止，退出
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10.2.3 矩阵键盘工作的动态扫描技术
1.矩阵键盘的工作原理
矩阵键盘的结构是将按键排成n行m列的矩阵形式，并且在行线 或列线上通过电阻接高电平（+5V）。按键的行线与列线交叉 点互不相通，是通过按键来接通的。下面以4×4键盘为例说明 矩阵键盘的工作原理，如图10.3所示。
《微型计算机接口技术课件》第10章 基本人机交互设备接口
10.1 人机交互设备
人机交互设备:人和计算机之间建立联系、交流信息 的输入/输出设备，是计算机系统的基本配置。
10.2 键盘
10.2.1 键盘的类型
键盘是微型计算机系统中最基本的人机对话输入设备。键盘按键， 有机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式等多种，但不管何种形式 ，其作用都是一个使电路接通与断开的开关。 键盘的结构有线性键盘和矩阵键盘两种形式。
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表10.3中各位的含义：
S按L键0~的SL列2是编按码键，的由行返编回码缓，冲由器行的扫值描确计定数。器从的6位值行确列定编；码R可L0知～，RL2是 82C79A支持64个键的键盘矩阵。再加上CTRL和SHIFT两位附加按 键参加编码，可以扩展到128个键。
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列扫描方式的特点是，其行线与列线的连接及方向刚好与行扫描方式 的相反，即行线一头接输入端口，另一头固定接高电平（+5V），列 线接输出端口，轮流对行线输出低电平（0V），即对行线进行逐行扫 描然后从行线读取扫描的结果。
2.矩阵键盘的接口电路
矩阵键盘的接口电路如图10.3所示。它是采用列扫描方式的并行接口 电路，其工作过程分析如下：
共阳极：阳极连在一起，接高电平，对每只阴极加不同的电 平，阴极加低电平点亮，加高电平熄灭。
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图10.4中的电阻是限流电阻，以防发光二极管烧毁，其阻值一般 取为使流经LED管的电流在10~20mA。
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10.3.2 LED显示器的字形码
(3)用于LED显示器的寄存器
LED显示器接口模块包括显示存储器RAM、显示字符寄存器 和显示地址寄存器。
显示存储器RAM
显示存储器RAM用来存储显示数据，容量为16×8位，对应16 个数码显示器。显示存储器内容在显示过程中保持不变。
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显示字符寄存器
显示字符寄存器用于存放将要显示的字符的字形码。显示字 符寄存器的内容是动态变化的，在显示过程中它与显示扫描配 合，轮流从显示RAM中读出要显示的信息并依次送到被选中的 显示器，循环不断地刷新显示字符，使显示器件呈现稳定的显 示字符。
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10.2.2 线性键盘的工作原理与接口电路
1.线性键盘的工作原理 线性键盘由若干个独立的按键组成，每个按键的两端， 一端接地，另一端通过电阻接+5V电源，并与接口的数据线直 接连接，如图10.1所示。当无键按下时，所有数据线的逻辑电 平都是高电平，为全1（FFH），即全1表示无键按下；当其中 任意一键按下时，它所对应的数据线接地，其逻辑电平就变成 低电平，即逻辑0表示有按键按下。 2.线性键盘的接口电路 线性键盘的接口是并行接口，采用通用并行接口芯片82C55A 与键盘开关连接，如图10.1所示。
IN AL, DX
；读键状态(闭合/断开状态)
AND AL,07H
；查低3位
CMP AL,07H
；查有无键按下
JZ KB
；无键按下，返回
CALL DELAY1 ；有键按下，延时去抖
MOV DX,300H ；再读键状态
IN AL,DX
AND AL,07H
；查低3位
CMP AL,07H
；再查有无键按下
JZ KB
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FIFO RAM及状态寄存器
FIFO RAM是一个8×8 的先进先出片内存储器，用于 暂存从键盘输入的按键数据，供CPU读取。
为了报告FIFO RAM中有无数据和空、满等的状态，设置 FIFO RAM状态寄存器。只要FIFO RAM存储器有数据未取走， 状态寄存器就产生IRQ信号请求中断，要求CPU读取数据。
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10.4 键盘/LED接口电路解决方案
方案采用专用接口芯片构成外置式的键盘/LED接口。 82C79A是双功能专用接口芯片，兼有键盘输入接口和字符显示器 输出接口两种用途。 作为键盘输入接口时，扫描方式，可连接64(8×8)个键的矩阵键盘， 经扩充可128( 8×8×2)个键，并具有自动去抖动功能。
依次逐列检测，直到找出被按下的键为止。
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10.3 LED显示器
10.3.1 LED显示器工作原理
7段数码显示器是将多个LED管组成一定字形的显示器，因此 也可以叫做字形显示器，有共阴极和共阳极两种结构，如图 10.4所示。
共阴极：阴极连在一起，并接地，根据二极管导通的条件， 分别对每只LED管的阳极加不同的电平使其导通（点亮）或截 止（熄灭），阳极加高电平点亮，加低电平熄灭，如图10.4所 示。
(1)显示器/键盘共用寄存器
共用模块主要是扫描计数器，其输出可同时作为键盘的行扫描和显示器的位
扫描(“位控”信号)，扫描方式分编码扫描和译码扫描两种，由编程命令选定。 编码扫描：4位扫描线输出线SL0～SL3，由外部译码器译码产生16根扫描信号 线，供键盘和显示器使用。故编码扫描方式能够扫描16×8的矩阵键盘和16位 数码显示器。
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计算机接口技术Biblioteka 43.线性键盘接口程序
线性键盘接口程序是配合线性键盘实现键盘功能的组成部分，其 主要作用有两点，一是判断是否有键按下，通过查询接口输入数据 是否为全1。若是全1，无键按下；若不是全1，则有键按下。 二是确定按下的是哪一个键，根据哪一个数据位是逻辑0，则与此 位数据线相连的键被按下。至于每个按键的功能，可由用户定义， 以便当按下某个键时，就可转去执行相应的操作。例如，在上图中 要求当按下S0键时报警，按下S1键时解除报警，按下S2键时退出。 线性键盘寻键程序流程如图10.2所示。
BJ： 报警子程序(略)
JBJ: 解除报警子程序(略)
STP:
MOV AX,4C00H
；退出
INT21H
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线性键盘C语言程序段如下 unsigned char tmp; outportb(0x303,0x90); do{
tmp=inportb(0x300); if(tmp&0x07!=0x07){
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图10.3中，PA0~PA3与0列~3列连接，PB0~PB3与0行~3行连 接。采用列扫描方式找出被按下的键在矩阵中的位置，其过程 是：
先从0列开始，通过PA端口，向0列输出0(PA0=0)，向其他列 输出1 (PA1=PA2=PA3=1)，然后从PB端口读入，检测PB0~PB3 的电平：若PB0=0，表示是S1键按下；若PB1=0，表示是S5键按 下；...；若PB03=0，表示是S13键按下。如果PB0~PB3的电平都 为1，则说明这一列没有键按下，就对第二列进行扫描，于是向1 列输出0，向其它列输出1，再检测PB0~PB3的电平。
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扫描过程：“段控”端口发出一个字形码，送到每个显示器的
段线上，“位控”端口发出一个控制信号，指定某一位显示器显 示，该位显示器就点亮，并持续1~5ms，然后熄灭所有的显示器。 依次从“段控”端口发字形码信息，再从“位控”端口发位控信 号，去点亮某一位显示器并持续一段时间，然后熄灭。从第1位 到最末位把要显示的不同字符显示一遍，即为一个扫描周期。当 扫描周期符合视觉暂留效应的要求时，人们就觉察不出字符的变 动与闪烁，而感觉每位显示器都在同时显示。显示器“位控”信 号线相当于键盘的行扫描线。
译码扫描：由内部译码器译码后，产生的4根扫描线SL0～SL3，直接作为键盘 和显示器扫描信号。可见，译码扫描方式只能扫描4×8的矩阵键盘和4位数码 显示器，并且不需要设置外部译码器。
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(2)键盘专用寄存器
键盘接口模块包括返回缓冲器、FIFO RAM及状态寄存器。
返回缓冲器
图10.3 矩阵键盘的结构及接口（列扫描）
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矩阵键盘与线性键盘一样，也是首先确定是否有按键按下， 然后再识别按下的是哪一个键。这个工作是采用一种扫描的方法 进行，扫描分逐行扫描（行扫描）和逐列扫描（列扫描）两种方式， 称为动态扫描技术。
行扫描方式的特点是，矩阵键盘的列线一头接输入端口，另一头固定 接高电平（+5V），矩阵键盘的行线接输出端口，轮流对列线输出低 电平（0V），即对列线进行逐列扫描，然后从列线读取扫描的结果。
delay(10); tmp=inportb(0x300); if(tmp&0x07!=0x07){ 下
if(tmp&0x01==0x00) BJ();
if(tmp&0x02==0x00) JBJ();
if(tmp&0x03==0x00) STP();
} } }while(!kbhit());
//初始化82C55
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图10.6 82C79A芯片引脚功能及引脚信号分类
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10.4.2 82C79A的编程模型
1、寄存器功能
82C79A内部寄存器分为共用寄存器和键盘专用及显示器专用的寄存 器3种，分别介绍如下。
LED显示器采用扫描的方法使多位显示器逐位轮流循环显示， 为此，首先把各位显示器的8根段线并联在一起，作为一组 “段控”信号线，同时给每位显示器分配1根“位控”信号 线。 在接口电路中设置两个端口，一个用于发送“位控”信号， 控制显示器的哪一位显示，即显示哪一位；另一个用于发送 “段控”信号，控制显示器发光二极管的那些段点亮，即显 示字形码。
作为键盘接口芯片实现行扫描方式。在行扫描时，返回缓冲器用于锁 存来自RL0～RL2的键盘列线返回值，即按键的列值。另外，行扫描时 所搜寻到闭合键所在的按键行值SL0～SL2，两者合起来就形成键盘上 按键的行号、列号编码。如果在加上用于键功能扩展的两位CTRL、 SHIFT一起组成一个完整的键盘按键数据。键盘按键的数据格式如表 10.3所示。
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图10.2 线性键盘的程序流程
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线性键盘的汇编语言程序段
MOV DX,303H
；初始化82C55A
MOV AL,10010000B ；82C55A方式命令
OUT DX,AL
KB: MOV DX,300H
；查3个键(S0S1S2)是否键按下
；无键按下，返回
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TEST AL,01H
；有键按下，是否S0键
JZ BJ
；是，转报警子程
TEST AL,02H
；是否S1键
JZ JBJ
；是，转解除报警
TEST AL,03H
；是否S2键
JZ STP
；是，停止，退出
JMP KB
；不是，返回
DELAY: 延时子程序(略)
7段数码显示器实际为8段，另一段用来显示小数点P。字形码格式 如图10.5所示。
由字形码构成的LED显示器字符如表10.1所示。其中包括共阴极与共阳极两 种不同显示器所显示的字符与字形码，表中的两种字形码虽然不同，但所表 示的字符则相同。
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10.3.3 LED显示器动态显示的扫描方式
作为字符显示器输出接口时，可连接16个7段数码显示器。数码显 示器，采用动态扫描方式，实现动态显示。
10.4.1 82C79A的外部特性
82C79A芯片是一种具有40条引脚的双列直插式芯片，如图10.6所示。
由于82C79A是双功能接口，可以同时为两种不同外部设备的接口提
供支持，因此所设置的外部引脚信号比较多，按功能可分为面向
//读键状态 //查低3位,判断有无键按下
//延时去抖 //再读键状态 //查低3位, 查有无键按
//是否S0键 //是，转报警子程
//是否S1键 //是，转解除报警
//是否S2键 //是，停止，退出
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10.2.3 矩阵键盘工作的动态扫描技术
1.矩阵键盘的工作原理
矩阵键盘的结构是将按键排成n行m列的矩阵形式，并且在行线 或列线上通过电阻接高电平（+5V）。按键的行线与列线交叉 点互不相通，是通过按键来接通的。下面以4×4键盘为例说明 矩阵键盘的工作原理，如图10.3所示。
《微型计算机接口技术课件》第10章 基本人机交互设备接口
10.1 人机交互设备
人机交互设备:人和计算机之间建立联系、交流信息 的输入/输出设备，是计算机系统的基本配置。
10.2 键盘
10.2.1 键盘的类型
键盘是微型计算机系统中最基本的人机对话输入设备。键盘按键， 有机械式、电容式、导电橡胶式、薄膜式等多种，但不管何种形式 ，其作用都是一个使电路接通与断开的开关。 键盘的结构有线性键盘和矩阵键盘两种形式。
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表10.3中各位的含义：
S按L键0~的SL列2是编按码键，的由行返编回码缓，冲由器行的扫值描确计定数。器从的6位值行确列定编；码R可L0知～，RL2是 82C79A支持64个键的键盘矩阵。再加上CTRL和SHIFT两位附加按 键参加编码，可以扩展到128个键。
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列扫描方式的特点是，其行线与列线的连接及方向刚好与行扫描方式 的相反，即行线一头接输入端口，另一头固定接高电平（+5V），列 线接输出端口，轮流对行线输出低电平（0V），即对行线进行逐行扫 描然后从行线读取扫描的结果。
2.矩阵键盘的接口电路
矩阵键盘的接口电路如图10.3所示。它是采用列扫描方式的并行接口 电路，其工作过程分析如下：
共阳极：阳极连在一起，接高电平，对每只阴极加不同的电 平，阴极加低电平点亮，加高电平熄灭。
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图10.4中的电阻是限流电阻，以防发光二极管烧毁，其阻值一般 取为使流经LED管的电流在10~20mA。
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10.3.2 LED显示器的字形码
(3)用于LED显示器的寄存器
LED显示器接口模块包括显示存储器RAM、显示字符寄存器 和显示地址寄存器。
显示存储器RAM
显示存储器RAM用来存储显示数据，容量为16×8位，对应16 个数码显示器。显示存储器内容在显示过程中保持不变。
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显示字符寄存器
显示字符寄存器用于存放将要显示的字符的字形码。显示字 符寄存器的内容是动态变化的，在显示过程中它与显示扫描配 合，轮流从显示RAM中读出要显示的信息并依次送到被选中的 显示器，循环不断地刷新显示字符，使显示器件呈现稳定的显 示字符。
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10.2.2 线性键盘的工作原理与接口电路
1.线性键盘的工作原理 线性键盘由若干个独立的按键组成，每个按键的两端， 一端接地，另一端通过电阻接+5V电源，并与接口的数据线直 接连接，如图10.1所示。当无键按下时，所有数据线的逻辑电 平都是高电平，为全1（FFH），即全1表示无键按下；当其中 任意一键按下时，它所对应的数据线接地，其逻辑电平就变成 低电平，即逻辑0表示有按键按下。 2.线性键盘的接口电路 线性键盘的接口是并行接口，采用通用并行接口芯片82C55A 与键盘开关连接，如图10.1所示。
IN AL, DX
；读键状态(闭合/断开状态)
AND AL,07H
；查低3位
CMP AL,07H
；查有无键按下
JZ KB
；无键按下，返回
CALL DELAY1 ；有键按下，延时去抖
MOV DX,300H ；再读键状态
IN AL,DX
AND AL,07H
；查低3位
CMP AL,07H
；再查有无键按下
JZ KB
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FIFO RAM及状态寄存器
FIFO RAM是一个8×8 的先进先出片内存储器，用于 暂存从键盘输入的按键数据，供CPU读取。
为了报告FIFO RAM中有无数据和空、满等的状态，设置 FIFO RAM状态寄存器。只要FIFO RAM存储器有数据未取走， 状态寄存器就产生IRQ信号请求中断，要求CPU读取数据。
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10.4 键盘/LED接口电路解决方案
方案采用专用接口芯片构成外置式的键盘/LED接口。 82C79A是双功能专用接口芯片，兼有键盘输入接口和字符显示器 输出接口两种用途。 作为键盘输入接口时，扫描方式，可连接64(8×8)个键的矩阵键盘， 经扩充可128( 8×8×2)个键，并具有自动去抖动功能。
依次逐列检测，直到找出被按下的键为止。
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10.3 LED显示器
10.3.1 LED显示器工作原理
7段数码显示器是将多个LED管组成一定字形的显示器，因此 也可以叫做字形显示器，有共阴极和共阳极两种结构，如图 10.4所示。
共阴极：阴极连在一起，并接地，根据二极管导通的条件， 分别对每只LED管的阳极加不同的电平使其导通（点亮）或截 止（熄灭），阳极加高电平点亮，加低电平熄灭，如图10.4所 示。
(1)显示器/键盘共用寄存器
共用模块主要是扫描计数器，其输出可同时作为键盘的行扫描和显示器的位
扫描(“位控”信号)，扫描方式分编码扫描和译码扫描两种，由编程命令选定。 编码扫描：4位扫描线输出线SL0～SL3，由外部译码器译码产生16根扫描信号 线，供键盘和显示器使用。故编码扫描方式能够扫描16×8的矩阵键盘和16位 数码显示器。
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线性键盘接口程序是配合线性键盘实现键盘功能的组成部分，其 主要作用有两点，一是判断是否有键按下，通过查询接口输入数据 是否为全1。若是全1，无键按下；若不是全1，则有键按下。 二是确定按下的是哪一个键，根据哪一个数据位是逻辑0，则与此 位数据线相连的键被按下。至于每个按键的功能，可由用户定义， 以便当按下某个键时，就可转去执行相应的操作。例如，在上图中 要求当按下S0键时报警，按下S1键时解除报警，按下S2键时退出。 线性键盘寻键程序流程如图10.2所示。
BJ： 报警子程序(略)
JBJ: 解除报警子程序(略)
STP:
MOV AX,4C00H
；退出
INT21H
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线性键盘C语言程序段如下 unsigned char tmp; outportb(0x303,0x90); do{
tmp=inportb(0x300); if(tmp&0x07!=0x07){
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图10.3中，PA0~PA3与0列~3列连接，PB0~PB3与0行~3行连 接。采用列扫描方式找出被按下的键在矩阵中的位置，其过程 是：
先从0列开始，通过PA端口，向0列输出0(PA0=0)，向其他列 输出1 (PA1=PA2=PA3=1)，然后从PB端口读入，检测PB0~PB3 的电平：若PB0=0，表示是S1键按下；若PB1=0，表示是S5键按 下；...；若PB03=0，表示是S13键按下。如果PB0~PB3的电平都 为1，则说明这一列没有键按下，就对第二列进行扫描，于是向1 列输出0，向其它列输出1，再检测PB0~PB3的电平。
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扫描过程：“段控”端口发出一个字形码，送到每个显示器的
段线上，“位控”端口发出一个控制信号，指定某一位显示器显 示，该位显示器就点亮，并持续1~5ms，然后熄灭所有的显示器。 依次从“段控”端口发字形码信息，再从“位控”端口发位控信 号，去点亮某一位显示器并持续一段时间，然后熄灭。从第1位 到最末位把要显示的不同字符显示一遍，即为一个扫描周期。当 扫描周期符合视觉暂留效应的要求时，人们就觉察不出字符的变 动与闪烁，而感觉每位显示器都在同时显示。显示器“位控”信 号线相当于键盘的行扫描线。
译码扫描：由内部译码器译码后，产生的4根扫描线SL0～SL3，直接作为键盘 和显示器扫描信号。可见，译码扫描方式只能扫描4×8的矩阵键盘和4位数码 显示器，并且不需要设置外部译码器。
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(2)键盘专用寄存器
键盘接口模块包括返回缓冲器、FIFO RAM及状态寄存器。
返回缓冲器
图10.3 矩阵键盘的结构及接口（列扫描）
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矩阵键盘与线性键盘一样，也是首先确定是否有按键按下， 然后再识别按下的是哪一个键。这个工作是采用一种扫描的方法 进行，扫描分逐行扫描（行扫描）和逐列扫描（列扫描）两种方式， 称为动态扫描技术。
行扫描方式的特点是，矩阵键盘的列线一头接输入端口，另一头固定 接高电平（+5V），矩阵键盘的行线接输出端口，轮流对列线输出低 电平（0V），即对列线进行逐列扫描，然后从列线读取扫描的结果。
delay(10); tmp=inportb(0x300); if(tmp&0x07!=0x07){ 下
if(tmp&0x01==0x00) BJ();
if(tmp&0x02==0x00) JBJ();
if(tmp&0x03==0x00) STP();
} } }while(!kbhit());
//初始化82C55