键盘模块方案

一.

1. 键盘模块

方案一：采用1×8按键配8-3编码器74LS148，只占用三个I/O口，但可利用的按键数只有8个，不能满足本系统的要求。

方案二：采用4×4按键模块，能够利用的按键数有16个，但要占用8个

I/O口，资源比较浪费。

方案三：采用键盘管理控制芯片CH451与4×4按键。CH451是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片。CH451内置64 键键盘控制器，基于8×8 矩阵键盘扫描，内置按键状态输入的下拉电阻，内置去抖动电路，提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。因此，它的外围电路更简单，取得键值的程序更简易。另外，此系统中我们用了16个按键，仅占用了4个I/O口，资源的利用比较合理。

综合考虑占用的I/O口和可利用的按键数，我们选择方案三。

2.键盘电路的设计

CH451 与4*4键盘接线图

二.

键盘模块

键盘、状态显示模块：为了使软件编程简单，本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键，PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K 的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时，与该键相连的PA口的相应位变为低电平，单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序，同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图

三.

键盘模块

方案一：采用独立式键盘。由于各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。但本题发挥部分要求10组预存信息，加上其它功能键，按键数目较多，这就需要较多的输入口线，而且电路结构复杂。故此方案不可取。

方案二：采用行列式键盘。它由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上，行线信号和列线信号分别通过两个接口和CPU相连，通过行列扫描法判定按键的位置，此方案适用于按键较多的场合。

方案三：采用并串转换。将口线数据输入到单片机的串行口，利用串行通信方式0扩展键盘接口，这样节省了IO口，但牺牲了速度。

综合考虑，采用方案二。

键盘电路

采用行列式键盘，键盘电路图如图：

键盘电路图

键盘模块

方案1：由于单片机内有下拉电阻，所以IO可以直接接4×4键盘，单片机扫描读取。优点是电路简单，接口方便，但占用了较多IO口，而且必须编写去抖程序，容易误码。

方案2：采用并行键盘控制芯片8279。8279是总线型数码管和键盘管理芯片，对于61单片机来说编程比较麻烦，而且是并行工作方式，占用相当多的IO口，这是最大的缺点。

方案3：采用串行数码管驱动及键盘控制芯片CH451。功能强大，只占用4位IO口，读取精确，虽然增加编程复杂度，也是值得的。

因此，我们选用方案3。

CH451键盘电路的设计

CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片。

CH451 内置RC振荡电路，可以动态驱动8位数码管或者64位LED，具有BCD译码、闪烁、移位等功能；同时还可以进行64 键的键盘扫描；CH451 通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据；并且提供上电复位和看门狗等监控功能。因此完全满足4×4键盘的要求，并有丰富的余量，支持以后的扩展功能。电路图如图所示：

CH451键盘电路

键盘模块

键盘输入是人机交互界面中的组成部分，它是系统接受用户指令的除语音外一个重要途径。

主站中需要使用键盘选中8个从站，选中打印机打印，选择注放水功能，使用按键非常多，因此我们采用4×4的键盘，同时为了节省IO口，我们采用芯CH451，如图所示。CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片。

U2

主站中4×4键盘与CH451的接口电路

从机中必须使用键盘才能实现功能的地方不多，我们只需要四个按键，加上上拉电阻即能使用，如图所示。

1×4键盘

键盘模块

根据题目要求，我们需要4×4键盘。

方案1：由于单片机内有下拉电阻，所以IO可以直接接4×4键盘，单片机扫描读取。

优点是电路简单，接口方便，但占用了较多IO口，而且必须编写去抖程序，容易误码。

方案2：采用并行键盘控制芯片8279。8279是总线型数码管和键盘管理芯片，对于61单片机来说编程比较麻烦，而且是并行工作方式，占用相当多的IO口，这是最大的缺点。

方案3：采用串行数码管驱动及键盘控制芯片CH451。功能强大，只占用4位IO口，读取精确，虽然增加编程复杂度，也是值得的。

因此，我们选用方案3。

键盘模块的设计

CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片。CH451 内置RC振荡电路，可以动态驱动8位数码管或者64位LED，具有BCD译码、闪烁、移位等功能；同时还可以进行64 键的键盘扫描；CH451 通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据；并且提供上电复位和看门狗等监控功能。因此完全满足4×4键盘的要求，并有丰富的余量，支持以后的扩展功能。电路图如图所示：

CH451键盘电路

主站键盘功能如图所示：

主站键盘功能示意图

从站键盘功能如图所示：

从站键盘功能示意图

键盘模块

方案1：:在单片机控制系统中，当其控制对象比较少时，往往只需要几个功能按键，因此用相互独立的键盘接口方法，及每个按键接一根输入线，各工作状态互不影响。此方法线路简单，程序编写较容易，易于实现。

方案2：采用4×4矩阵键盘。由于61A单片机内有下拉电阻，所以IO可以直接接4×4键盘，单片机扫描读取。优点是电路简单，接口方便，但占用了较多IO口，而且必须编写去抖程序，容易误码。

方案3：:采用4×4矩阵键盘，并且使用数码管驱动及键盘控制芯片CH451，CH451 是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以及μP 监控的多功能外围芯片。CH451 内置RC振荡电路，可以进行64 键的键盘扫描；CH451 通过可