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一种用N+1个IO口实现的N×N矩阵式键盘.doc

一种用N+1个IO口实现的N×N矩阵式键盘

最终幻想
2013-07-19 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《一种用N+1个IO口实现的N×N矩阵式键盘doc》,可适用于高等教育领域

一种用N个IO口实现的N×N矩阵式键盘作者:北京航空航天大学张雪峰李荣源袁海文 摘要:介绍一种用N个IO端口实现N×N矩阵式键盘的一般方法并用该方法设计一个×的矩阵式键盘作为例子给出软件编制框图并对该方法进行探讨。关键词:键盘矩阵接口电路引言  随着微机系统应用领域的扩大操作人员与微机系统需要交流的信息越来越多用来交流的手段和途径也更为灵活多样而键盘输入作为最常用的输入设备仍有其不可替代的作用。因此探讨一些键盘的特殊结构用尽可能少的输入输出端口实现较多数量的按键数仍具有重要的应用价值。  有些特殊情况下在组成一个最小的单片机系统的过程中由于通用的IO口有限而又需要大量的按键输入这就要求一种新的键盘结构即用尽量少的IO口实现尽可能多的键盘输入。  本文将从硬件和软件两个方面介绍一种用N个IO口实现N×N矩阵式键盘的方法(为了与传统键盘区分以下简称新型键盘)。首先对传统键盘作一个简单的介绍。一、传统键盘的介绍  键盘的结构通常有两种形式:线性键盘和矩阵键盘。在不同的场合下这两种键盘均得到了广泛的应用。  线性键盘由若干个独立的按键组成每个按键的一端与微机的一个IO口相连。有多少个键就要有多少根连线与微机的IO口相连因此只适用于按键少的场合。  矩阵键盘的按键按N行M列排列每个按键占据行列的一个交点需要的IO口数目是NM容许的最大按键数是N×M。显然矩阵键盘可以减少与微机接口的连线数简化结构是一般微机常用的键盘结构。根据矩阵键盘的识键和译键方法的不同矩阵键盘又可以分为非编码键盘和编码键盘两种。◇非编码键盘  非编码键盘主要用软件的方法识键和译键。根据扫描方法的不同可以分为行扫描法、列扫描法和反转法三种。◇编码键盘  编码键盘主要用硬件来实现键的扫描和识别通常使用专用接口芯片在硬件上要求较高。二、新型键盘的硬件和软件实现原理  经过分析实际上用N个IO口辅以适当的接口电路是可以实现N×N个按键的。现以个端口实现×的按键为例来叙述。硬件实现  图所示为用个IO口来实现个按键的示意图。具体的物理实现电路如图所示。  由图和图可见硬件部分分为两块:一块是普通键盘矩阵另外一块是中断和接口电路主要由相应数目的二极管和电阻组成。具体对个IO口的情况实现×的按键矩阵的中断和接口电路(图)共需要只二极管、只电阻和只三极管。只二极管按其在电路中所起的作用可分为两组:第一组包括D、D、D、D和D用于保证按键信息的单一流向第二组包括D、D、D、D和D它们在电路上对NPN三极管的基极构成"或"的逻辑关系对单片机进行初始化。除了PORT(其要求具有中断功能)以外其余的IO口均被置成高电平这样当有键按下时三极管的基极由低变高三极管导通集电极由高电平跳变成低电平向单片机发出中断信号从而启动键盘扫描程序。软件实现  按键的识别主要靠软件来实现需要编写键盘扫描程序。()键盘扫描原理  为了更好地说明键盘扫描的过程假设编号为S的键(见图)被按下扫描程序已经启动扫描的具体过程如表所列。()键盘扫描程序的流程  在启动键盘扫描程序以前首先要对CPU进行初始化(主要是对所使用的中断进行初始化)。假设已经有键按下并引发了相应的中断服务程序(即键盘扫描程序)其流程图如图所示。结束语  ◇在IO口数量有限的情况下用该方法可以实现尽可能多的按键输入  ◇该方法还可以用于需要大量开关量测量的场合。参考文献MOTOROLAIncMinimumIOtoMatrixKeyboardwithDragonBallTMEZ刘乐善叶济忠叶永坚微型计算机接口技术原理及应用湖北:华中理工大学出版社

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