1、基于89C51的計算機可鎖定加密鍵盤設計摘要：介紹P鍵盤和鍵盤接口的PS/2通信協議，以及用8951實現可鎖定鍵盤的軟件和硬件設計方法。具有平安可靠、容錯才能強、可以直接采用標準鍵盤進展改裝、便于實現等優點，并保存標準鍵盤的全部功能。關鍵詞：PS/2895151鍵盤引言在智能儀器、自動控制等領域，已大量使用嵌入式P，如Advanteh公司的P/104、AD公司的DI-P等。為適應開放式、模塊化的要求，嵌入式P具有標準的P接口，如VGA顯示器控制接口、以太網接口、RS232接口、P/AT鍵盤接口等。所以，可以用標準的P鍵盤對嵌入式P進展操作與控制。鍵盤在輸入指令之后，可能很長一段時間不用。為計算

2、機平安和防止誤觸發，需要將鍵盤鎖定，還要對某些鍵采取屏蔽措施，但是P標準鍵盤不能滿足這些要求。本文介紹一種用8951設計實現的可鎖定加密P/AT鍵盤。1鍵盤功能及工作原理P鍵盤功能主要有按鍵識別、去抖、重鍵處理、發送掃描碼、自動重發、接收鍵盤命令、處理命令等。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤程序設計簡單，但硬件電路復雜，價格較高；非編碼鍵盤用軟件來實現識別鍵、編碼轉換、去抖等功能，硬件電路簡單，價格廉價。現代微機系統中廣泛采用非編碼鍵盤。P鍵盤多采用18行8列的二維矩陣行列構造。采用行掃描法識別按下的按鍵。2PS/2協議PS/2協議是外設與主機之間通信的一種同步雙向串行協議。在該協議中主機

3、擁有較高的優先級，在一定條件下可以終止外設正在進展的發送過程。PS/2協議采用的傳送數據幀的格式為：1位起始位0、8位數據位、1位奇偶校驗位、1位停頓位1。數據發送時低位在前，高位在后。外設每收到主機發來的1幀數據，都要緊隨該幀的停頓位發送一個握手位AK0應答主機。然后，外設還要發1幀應答數據0 xF0，表示外設已經完好地接收到了主機的命令；而主機那么不需發送握手位，也不需要發送應答鄭2.1鍵盤到P鍵盤接口的通信當時鐘線和數據線均為高電平時，允許鍵盤發送數據，系統將接收數據；當時鐘線被拉為低電平時，說明系統制止數據傳輸。圖1給出了發送時序，包含1個低電平觸發的起始位、8位數據位、1個奇校驗位和

4、1個高電平的完畢位。2.2P系統到鍵盤的通信協議假設時鐘線出現高電平，數據線出現低電平，說明系統懇求發送，鍵盤準備產生同步時鐘脈沖串，并接收數據。包含了1個低電平觸發的起始位、8位數據位、1個奇校驗位、1個應答位、1個高電平的完畢位。圖2為時序圖。(1)鍵盤命令及執行過程FFH：復位鍵盤。系統通過此軟件復位命令使鍵盤進入程序復位和內部自測試，稱為根本保證測試BAT。復位鍵盤的過程如下：a.鍵盤收到FFH后立即回送AKFAH作答；b.鍵盤接口收到AK后，將鍵盤時鐘和數據線置為高電平；.鍵盤檢測到此狀態后開場BAT操作；d.假如BAT正確完成，鍵盤發送AAH以表示完畢，否那么以FDH或其它任何值表

5、示診斷有誤。FEH：重新發送。當系統檢測到從鍵盤送來的任何傳輸錯誤時，它便向鍵盤發送FEH命令。鍵盤接收到此命令后，將重新送出原來的內容。FDHF7H：空操作保存未用。F6H：設置缺省值。此命令使鍵盤所有條件復位到電源接通時的缺省狀態，鍵盤繼續掃描。F5H：設置缺省值和停頓鍵盤。此命令使鍵盤所有條件復位到電源接通時的缺省狀態，并停頓鍵盤掃描，等待下一個鍵盤命令。F4H：啟動鍵盤。鍵盤接收到此命令后，用AKFAH作答，去除輸出緩沖器，并啟動鍵盤開場掃描。F3H：設置拍發速率和延時參數。每當按下任一鍵時，鍵盤以拍發速率連續送出鍵的接通碼，直到鍵被釋放為止。延時參數是指按下一鍵后，鍵盤輸出的響應時間

6、。系統缺省設置：拍發速率=10個/s20%，延時=500s20%。當要改變設置時可以使用F3H命令，并后跟一個字節的參數。參數定義如表1所列。表1D7D6D5D4D3D2D1D00BA計算拍發速率和響應延時的公式如下：拍發速率=1/8+A2B0.004171/s響應延時=1+250s注：缺省的延時參數值為2H。此命令的執行過程如下：a.鍵盤收到F3H命令后，用FAH予以響應，并停頓掃描和等待隨后的參數；b.鍵盤假設收到隨后的設置參數，用另一個AK響應，并按其參數設置新的拍發速率和響應延時，之后重新開場掃描假設鍵盤原來是開放的；.鍵盤假設收到FAH命令，但無隨后的設置參數，那么鍵盤完畢命令設置，

7、并保持原來的拍發速率和響應延時，停頓掃描。F2H，F1，EFH：保存未用。F0H：設置鍵盤掃描碼命令。此命令用于設置鍵盤的掃描碼，后跟參數指定三種掃描碼的哪一種。鍵盤復位時，默認掃描碼是第二種。EEH：回送命令。此命令用于輔助診斷，要求鍵盤接收到EEH時也要回送EEH予以響應。假設鍵盤原來是開放的，那么繼續掃描。EDH：置位/復位LED指示器。鍵盤右上角有三個LED指示器，分別反映aps、Nu和Srll三個鍵的鎖定情況。參數字節如表2所列。表2D7D3D2D1D0保存1=鼓勵apsLED1=鼓勵NuLED1=鼓勵SrllLED此命令執行過程與F3H相似。假設命令后跟參數，那么按參數設定LED狀

8、態并繼續掃描。假設僅有命令無參數，那么不改變LED原狀態，并停頓掃描。(2)鍵盤響應鍵盤在以下四種情況下都會向鍵盤接口發送數據。按下任一鍵，鍵盤以拍發速率向接口發送鍵盤接通掃描碼。釋放所按下的鍵，鍵盤發送斷開掃描碼。系統向鍵盤發送鍵盤命令后，鍵盤回送應答。當用戶按鍵速度超出鍵盤所能包容的最大鍵個數時，鍵盤做出響應。后三種情況稱為鍵盤響應。響應字節有7個，定義如下。FEH：重新發送響應。當鍵盤收到一個無效的鍵盤命令，或者檢測到奇偶錯的鍵盤命令時，鍵盤回送響應字節為FEH，要求系統重發鍵盤命令。FAH：正常應答。對任何一個有效的鍵盤命令，鍵盤回送FAH予以響應。00H：超限應答。當用戶按鍵速度超出

9、鍵盤所能包容的最大鍵符個數時16個字節的緩沖器，鍵盤發送00H。FDH：診斷故障應答。鍵盤承受軟件復位命令，執行自測試過程中。假設檢測到故障，那么以FDH應答。此時，鍵盤停頓掃描并等待下一個鍵盤命令。AAH：診斷正常應答。鍵盤在軟件復位過程中，正常完成BAT測試，以AAH應答。FEH：回響命令的應答，對鍵盤FEH命令的應答。F0H：斷開掃描碼前綴，鍵盤對鍵符按下后釋放的應答，第一個字節為F0H，第二個字節為接通掃描碼有幾個鍵例外。3硬件設計P系列鍵盤采用18行8列的矩陣行列構造。8951單片機有4個8位I/端口，因此可以采用P0、P2口再加上P3口的2個P3.6和P3.7作為行掃描線。P1口作

10、為列輸入線假如用P0口作列輸入線，必須加上拉電阻。采用P3.0、P3.1作為數據線和時鐘線與P系統進展通信，用P3.2、P3.4、P3.5控制鍵盤上的3個指示燈。硬件原理如圖3所示。鍵盤與計算機通過一個五芯PS/2接口為六芯插座相接，4個有效引腳的定義分別是電源V、地GND、串行時鐘線SK、串行數據線SI。4軟件設計消抖及重鍵處理：通過軟件上延時程序來消除抖動；采用后按鍵優先處理，即多鍵同時按下時，只重復發送最后按下鍵的掃描碼。程序包括鍵盤掃描子程序、發送鍵碼子程序、發送數據子程序、接收命令子程序、定時器1中斷效勞程序、主程序等。鍵盤掃描子程序用于掃描鍵狀態，將被按鍵的位置號存入緩沖器中；發送鍵碼子程序用于將緩沖區鍵的接通碼或斷開碼發送給計算機鍵盤接口或者存在鍵盤密碼緩沖區中；發送數據子程序用于將數據發給計算機鍵盤接口；接收命令子程序用于接收計算機鍵盤接口發來的鍵盤命令；定時器1中斷效勞子程序用于給程序中的延時提供標準時鐘，并具有軟件看門