单片机原理及应用（基于C语言） 教学课件 作者 吴政江张定祥 编著 第8章 AT89C51单片机的接口技术.pptVIP

尚辅网 尚辅网 接口：指各种不同特性部件的相互交接部分。 接口分为硬件接口和软件接口两种类型。 硬件接口：指两个部件实体之间的连线和逻辑电路。 软件接口：主程序与控制外围电路和部件正常工作的子程序之间的联系。 8.1 键盘接口技术 键盘接口是最常用的人机接口。键盘按照是否进行硬件编码可分为编码键盘与非编码键盘。 8.1.1 键盘的工作原理 （1）键盘分类 键盘通常由外壳、按键和电路板3大部分构成。 根据按键开关结构对键盘分类，有触点式和无触点式两大类。有触点式键盘手感差、易磨损、故障率高；无触点式键盘手感好、寿命长、故障率低。 根据键盘的按键码识别方式分类，有编码键盘和非编码键盘。非编码键盘又可分为独立式和矩阵式两种类型。 （2）按键的输入原理分为独立式 在单片机应用系统中，通常使用机械触点式按键开关，其主要功能是把机械上的通断转换成为电气上的逻辑关系。通过按键的接通与断开，产生两种相反的逻辑状态低电平“0”与高电平“1”。也就是说，它能提供标准的TTL逻辑电平，以便与通用数字系统的逻辑电平相容。 (3) 键盘的抖动干扰与消除方法 键盘是由若干独立的按键组成的，按键的按下与释放又是通过机械触点的闭合与断开来实现的。由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰，其产生的波形如图8-1所示。当按键按下时会产生前沿抖动，当按键弹起时会产生后沿抖动。抖动的时间长短取决于按键的机械特性与操作状态，一般为10～100ms，此为按键处理设计时要考虑的一个重要参数。 8.1.2 独立式按键 (1) 独立式按键结构 独立式按键就是各按键相互独立，每个按键单独占用一根I/O口线，每根I/O口线的按键工作状态不会影响其他I/O口线上的工作状态。因此，只要通过检测输入线的电平状态就可以很容易判断哪个按键被按下了。 （2）独立式按键的软件结构 一般把键盘扫描程序设计成子程序，以便其它各程序调用。程序设计通常采用查询法。假设键盘扫描程序的名称为KEY，则键盘扫描子程序KEY应具有以下功能： ①判断有无按键动作； ②去抖动； ③确认是否真正有闭合键； ④计算并保存闭合键键码（键号）； ⑤判定闭合键是否释放； ⑥恢复闭合键键码（键号）。 独立式按键也可采用中断方式（见图8-3(b)），键盘除连接到P1口外，还连接到与门的输入端，与门的输出端作为外部中断的中断请求输入。当有键按下时，产生中断请求，CPU响应中断后进入中断子程序，在中断服务程序中查询哪个键按下。 8.1.3 矩阵式按键 (1) 矩阵式键盘的结构及原理 在矩阵键盘上，其按键按行列排放，故矩阵式键盘又叫行列式键盘。 当端口线数量为8时，可以将4根端口线定义为行线，另外4根端口线定义为列线，形成4×4键盘，可以配置16个按键，如图8-4所示。在图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入端。当按钮没有按下时，所有的输入端都是高电平，代 表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。 (2) 矩阵式键盘的键码识别 键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法三种。 ① 行扫描法 行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，其工作原理为：CPU首先向所有行输出低电平，如果没有按键按下，则所有列线输出为高电平。如果有某一键按下，则该键所在的列因为与行线低电平短路，该列线变为低电平。CPU在此时通过读取列线的值即可判断有无键按下。 在有键按下的情况下，CPU再来确定是哪一个键按下，采用的方法是行扫描法。先向第0行输出低电平，其余行输出高电平，然后读取所有列线的电平值。如果有某一列为低电平，则说明0行和该列跨接位置的那个键被按下了。确定了键的位置就可以退出扫描了。如果列线全为高电平，说明本行没有键按下，则继续将下一行输出低电平，其余行输出高电平，然后读取所有列线的电平值。依此类推，直到找到按下键的位置，则退出扫描。 找到按下键的位置，即该键的行号和列号，就可以获得该键的键码。这种通过行列位置表示的键码称为行列码或