键盘的设计原理

1.独立连接式键盘
每键相互独立，各自与一条I/O线相连， CPU可直接读取该I/O线的高/低电平状态。 其优点是硬件、软件结构简单，判键速度 快，使用方便；缺点是占I/O口线多。 适用场合：多用于设置控制键、功能键， 适用于键数少的场合。
独立连接式键盘连接图如右图 所示。当没有键被按下时，所有的 数据输入线都为高电平；当有任意 一个键被按下时，与之相连的数据 输入线将变为低电平；通过相应指 令，可以判断是否有键按下。 2. 矩阵连接式键盘 键按矩阵排列,各键处于矩阵行/列的结点处,CPU通过对连 在行(列)的I/O线送已知电平的信号,然后读取列(行)线的状态信 息。逐线扫描,得出键码。其特点是键多时占用I/O口线少,硬件 资源利用合理，但判键速度慢。 适用场合： 适用场合：多用于设置数字键，适用于键数多的场合。
2．键输入程序的设计方法
（1）判断键盘上是否有键闭合； （2）消除键的机械抖动； （3）确定闭合键的物理位置； （4）得到闭合键的编号； （5）确保CPU对键的一次闭合只做一次处理
键盘：单片机系统中完成控制参数、数据输入及修改的 基本输入设备，是人工干预系统的主要手段；主要输入 对象是各种按键和开关。 键盘的分类： 按编码方式可分为编码键盘和非编码键盘。 键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生 键值的成为编码键盘，如计算机键盘。 靠软件编程来识别的键盘称为非编码键盘。 按键组连接方式可分为独立连接式键盘和矩阵连接式 键盘。
（2）非编码键盘：采用软件编/译码的方式，通过扫描，对 每个被按下的键判别输出相应的键码/键值。其特点是不增加 硬件开销，编码灵活，但编程较复杂，占CPU时间。适用于 小规模的键盘，特别是单片机系统的键盘。 1．键盘接口的工作原理
对于矩阵式键盘，如上页图所示，键盘的行线X0～X3通过电阻接 +5V，当键盘上没有键闭合时，所有的扫描线和回送线都断开，无论扫描 线处于何种状态，回送线都呈高电平。当键盘上某一键闭合时，则该键所 对应的扫描线和回送线被短路，可以确定，变为低电平的回送线与扫描线 相交处的键闭合。
消除抖动不良后果的方法： 消除抖动不良后果的方法：
⑴ 硬件去抖动
其中RC滤波电路去抖动电路简单实用，效果较好。 其中RC滤波电路去抖动电路简单实用，效果较好。 RC滤波电路去抖动电路简单实用 ⑵ 软件去抖动 检测到按键按下后，执行延时10ms子程序后再确认该键 检测到按键按下后，执行延时10ms子程序后再确认该键 10ms 是否确实按下，消除抖动影响。 是否确实按下，消除抖动影响。
CPU对键盘扫描的方式 ： CPU 对键盘扫描的方式：程序控制的随机方式（ CPU空闲时扫描键 对键盘扫描的方式
盘）、定时控制方式（定时扫描键盘）、中断方式。
CPU对键盘上闭合键的键号确定方法：根据扫描线和回送线的状 对键盘上闭合键的键号确定方法： 对键盘上闭合键的键号确定方法
态计算求得，或根据行线和列线的状态查表求得。
使用键盘时必须解决的问题
（1）开关状态的可靠输入。必须消除键抖动。可以采用硬件 和软件两种方法，硬件方法就是在按键输入通道上添加去抖动 电路；软件方法则采用延迟10～20ms （2）键盘状态的监测方法——中断方式还是查询方式。 （3）键盘编码方法。 （4）键盘控制程序的编制。。
键盘接口
功能： 功能：对键盘上所按下的键进行识别。 分类： 分类： （1）编码键盘：采用专用的编码/译码器件，被按下的键由 该器件译码输出相应的键码/键值。其特点是增加了硬件开销， 编码固定，但编程简单。适用于规模大的键盘。
4行4列矩阵式键盘连接图 如右图所示。这种键盘适合采 取动态扫描的方式进行识别。 扫描方式： 扫描方式 ： 低电平扫描（回送 线必须被上拉为高电平）、高 电平扫描（回送线需被下拉为 低电平）。右图中给出了低电 平扫描的电路。
按键开关去抖动问题 *
键盘的抖动时间一般为5 10ms，抖动现象会引起CPU 键盘的抖动时间一般为5～10ms，抖动现象会引起CPU 对一次键操作进行多次处理，从而可能产生错误。 对一次键操作进