5.5鍵盤接口

鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個(gè)很關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)聯(lián)系的一種輸入設(shè)備。鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤。（1）編碼式鍵盤除了按鍵之外，還包括了產(chǎn)生鍵碼的硬件電路、去抖電路和多鍵保護(hù)電路。每按下一個(gè)鍵，能自動(dòng)產(chǎn)生這個(gè)鍵的鍵碼，與此同時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，通知CPU接收。這種鍵盤使用方便，接口程序簡(jiǎn)單，但是需要較多的硬件電路，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。（2）非編碼式鍵盤主要是由軟件產(chǎn)生被按鍵的編碼。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但使用起來(lái)不如編碼式鍵盤簡(jiǎn)單，鍵盤管理程序的編制也比較復(fù)雜。

單片機(jī)系統(tǒng)中普遍采用非編碼式鍵盤。這類鍵盤應(yīng)主要解決一下幾個(gè)問(wèn)題：a、鍵的識(shí)別b、如何消除鍵的抖動(dòng)c、鍵的保護(hù)一、按鍵開關(guān)去抖動(dòng)問(wèn)題

通常，按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定的接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下子斷開。因而在閉和及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5-10ms，抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)引起CPU對(duì)一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯(cuò)誤。⑴硬件去抖動(dòng)消除抖動(dòng)不良后果的方法：其中RC濾波電路去抖動(dòng)電路簡(jiǎn)單實(shí)用，效果較好。⑵軟件去抖動(dòng)檢測(cè)到按鍵按下后，執(zhí)行延時(shí)10ms子程序后再確認(rèn)該鍵是否確實(shí)按下，消除抖動(dòng)影響。有鍵按下嗎？延時(shí)10MS有鍵按下？NNY判斷鍵值軟件延時(shí)去抖動(dòng)的方法Y二、按鍵連接方式1、獨(dú)立式按鍵

獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)，因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵被按下了。特點(diǎn)：

①各按鍵相互獨(dú)立，電路配置靈活；

②按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O端線耗費(fèi)較多。

③軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。

試編制按鍵掃描子程序。KEYA:ORLP1,#00000111B;置P1.0～P1.2為輸入態(tài)

MOVA,P1;讀鍵值,鍵閉合相應(yīng)位為0CPLA;取反,鍵閉合相應(yīng)位為1ANLA,#00000111B;屏蔽高5位,保留有鍵值信息的低3位

JZGRET;全0,無(wú)鍵閉合,返回

LCALLDY10ms;非全0,有鍵閉合,延時(shí)10ms,軟件去抖動(dòng)

MOVA,P1

;重讀鍵值,鍵閉合相應(yīng)位為0

CPLA

;取反,鍵閉合相應(yīng)位為1

ANLA,#00000111B;屏蔽高5位,保留有鍵值信息的低3位

JZGRET

;全0,無(wú)鍵閉合,返回;非全0,確認(rèn)有鍵閉合

JBAcc.0,KA0;轉(zhuǎn)0#鍵功能程序

JBAcc.1,KA1;轉(zhuǎn)1#鍵功能程序

JBAcc.2,KA2;轉(zhuǎn)2#鍵功能程序

GRET:RETKA0:LCALLWORK0;執(zhí)行0#鍵功能子程序

RETKA1:LCALLWORK1;執(zhí)行1#鍵功能子程序

RETKA2:LCALLWORK2;執(zhí)行2#鍵功能子程序

RET2、行列式鍵盤

行列式鍵盤又叫矩陣式鍵盤。用I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上，按鍵按下時(shí)，行線與列線發(fā)生短路。矩陣式鍵盤的特點(diǎn)：使用m+n個(gè)引線就可以組成m*n個(gè)鍵特點(diǎn)：①占用I/O端線較少；

②實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。

適用于按鍵較多的場(chǎng)合。4×4的行列結(jié)構(gòu)可組成16個(gè)鍵的鍵盤。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以節(jié)省I/O口線。（1）行掃描法

（2）行反轉(zhuǎn)法矩陣鍵盤中鍵的識(shí)別行掃描法的原理①先使第0行接低電平，其余行為高電平，然后看第0行是否有鍵閉合（通過(guò)檢查列線電位實(shí)現(xiàn)）。若有某一按鍵按下，則相應(yīng)的列被拉到低電平，通過(guò)查詢哪條列線變?yōu)榈碗娖剑瑏?lái)識(shí)別第幾列上有鍵按下。如果某列線變?yōu)榈碗娖剑瑒t表示第0行和此列相交的位置上有按鍵按下。②此后，再將第1行接地，然后檢測(cè)列線是否有變?yōu)榈碗娢坏木€。如此往下一行一行地掃描，直到最后一行。在實(shí)際的行掃描中，一般先快速檢測(cè)鍵盤中是否有某個(gè)按鍵被按下，然后再進(jìn)行逐行掃描，判定具體按下了哪一個(gè)鍵。為此，可以先使所有各行同時(shí)輸出為低電平，再檢查是否有列線為低電平。這時(shí)如果某一列線上有低電平出現(xiàn)，則說(shuō)明必有鍵按下，但不能確定按下的按鍵所在行、列的位置，于是再用掃描法來(lái)確定閉合按鍵的具體位置。5.6MCS－51串行通信接口5.61串行口及其通信方式

5.62IBM-PC系列機(jī)與單片機(jī)的通信技術(shù)5.6.1串行口及其通信方式

5.6.1.1串行通信基礎(chǔ)知識(shí)

一、異步通訊方式以字符為傳送單位用起始位和停止位標(biāo)識(shí)每個(gè)字符的開始和結(jié)束字符間隔不固定，只需字符傳送時(shí)同步。

1.異步通訊常用格式：一個(gè)字符幀D0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位二、同步通訊以一串字符為一個(gè)傳送單位，字符間不加標(biāo)識(shí)位，在一串字符開始用同步字符標(biāo)識(shí)，硬件要求高，通訊雙方須嚴(yán)格同步。2.異步通訊雙方的兩項(xiàng)約定（1）字符格式規(guī)定(一幀)：數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，起始位和停止位。（2）波特率(位/秒)對(duì)傳送速率的規(guī)定例：要求每秒傳送120個(gè)字符，每幀為10位。解：B=120?0=1200波特每位0.83ms

數(shù)據(jù)位傳輸率=120?=960位/秒三串行接口功能1.發(fā)送器：并串?dāng)?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，添加標(biāo)識(shí)位和校驗(yàn)位，一幀發(fā)送結(jié)束，設(shè)置結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。2.接收器：串并數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，檢查錯(cuò)誤，去掉標(biāo)識(shí)位，保存有效數(shù)據(jù)，設(shè)置接收結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。3.控制器：接收編程命令和控制參數(shù)，設(shè)置工作方式：同步/

異步、字符格式、波特率、校驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)位與同步時(shí)鐘比例等。四串行數(shù)據(jù)傳送方向單工通訊：數(shù)據(jù)單向傳送。半雙工通訊：數(shù)據(jù)可分時(shí)雙向傳送。全雙工通訊：可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器5.6.1.2

串行口控制寄存器

一、1個(gè)全雙工串行接口，可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。串行接口輸入/輸出引腳：TXD(P3.1)、RXD(P3.0)

數(shù)據(jù)格式(P.237圖)：按不同方式，一幀位數(shù)8/10/11

發(fā)送/接收時(shí)，數(shù)據(jù)皆低位在前。一幀字符發(fā)送/接收結(jié)束，置位標(biāo)志位(TI/RI)并申請(qǐng)SIO中斷。中斷控制：中斷允許位ES

中斷入口：0023HD0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D8停止位起始位D7二、串行接口控制1.數(shù)據(jù)緩沖器SBUF發(fā)送SBUF和接收SBUF共用一個(gè)地址99H。 （1）發(fā)送SBUF存放待發(fā)送的8位數(shù)據(jù)，寫入SBUF將同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送。 發(fā)送指令： MOV SBUF，A（2）接收SBUF存放已接收成功的8位數(shù)據(jù)，供CPU讀取。讀取串行口接收數(shù)據(jù)指令：MOVA，SBUF2.串行口控制/狀態(tài)寄存器SCON(98H)SM0，SM1：選擇串行口4種工作方式。SM2：多機(jī)控制位，用于多機(jī)通訊。REN：允許接收控制位，REN=1，允許接收；REN=0，禁止接收。TB8：發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位，可用作校驗(yàn)位和地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位RB8：接收的第9位數(shù)據(jù)位或停止位TI：發(fā)送中斷標(biāo)志，發(fā)送一幀結(jié)束，TI=1，必須軟件清零RI：接收中斷標(biāo)志，接收一幀結(jié)束，RI=1，必須軟件清零3.節(jié)電控制寄存器PCONSMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。SMOD=1，波特率加倍，SMOD=0，則不加倍。

SM0，SM1選擇四種工作方式。一、方式0：同步移位寄存器方式。用于擴(kuò)展并行I/O接口。1.一幀8位，無(wú)起始位和停止位。2.RXD：數(shù)據(jù)輸入/輸出端。

TXD：同步脈沖輸出端，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)位。3.波特率B=fosc/12

如：fosc=12MHz， B=1MHz，每位數(shù)據(jù)占1s。5.6.1.3

串行接口的工作方式4.發(fā)送過(guò)程：寫入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。

接收過(guò)程：REN=1且RI=0，啟動(dòng)接收，一幀接收完畢，RI=1。

發(fā)送時(shí)序?qū)懭隨BUFRXD輸出TXDTID0D1D2D3D4D5D6D7寫REN=1RI=0RXD輸入RI接收時(shí)序(a)(b)數(shù)據(jù)從RXD（P3.0）引腳串行輸出，低位在先，高位在后；TXD（P3.1）引腳輸出移位脈沖，其頻率為foc/12；發(fā)送完畢后，中斷標(biāo)志位TI為1。如要發(fā)送數(shù)據(jù)，如下所示：

MOVSCON,#00H；串行口方式0MOVSBUF,A；將數(shù)據(jù)送出

JNBTI,$；等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢5.移位寄存器方式舉例二、方式1

8位數(shù)據(jù)異步通訊方式。1.一幀10位：8位數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位(0)，1個(gè)停止位(1)。2.RXD：接收數(shù)據(jù)端。TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。3.波特率：用T1作為波特率發(fā)生器，B=(2SMOD/32)×T1溢出率。4.發(fā)送：寫入SBUF，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。

接收：REN=1，允許接收。接收完一幀，若RI=0且停止位為1(或SM2=0)，將接收數(shù)據(jù)裝入SBUF，停止位裝入RB8，并使RI=1；否則丟棄接收數(shù)據(jù)，不置位RI。當(dāng)REN=1，CPU開始采樣RXD引腳負(fù)跳變信號(hào)，若出現(xiàn)負(fù)跳變，才進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，先檢測(cè)起始位，若第一位為0，繼續(xù)接收其余位；否則，停止接收，重新采樣負(fù)跳變。數(shù)據(jù)采樣速率為波特率16倍頻，在數(shù)據(jù)位中間，用第7、8、9個(gè)脈沖采樣3次數(shù)據(jù)位，并3中取2保留采樣值。寫入SBUF采樣（a）發(fā)送時(shí)序圖TXD數(shù)據(jù)輸出TID0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RXD輸入數(shù)據(jù)（b）接收時(shí)序圖D0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位RI檢測(cè)負(fù)跳變9位數(shù)據(jù)異步通訊方式。1.一幀為11位：9位數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位(0)，1個(gè)停止位(1)。第9位數(shù)據(jù)位在TB8/RB8中，常用作校驗(yàn)位和多機(jī)通訊標(biāo)識(shí)位。2.RXD：接收數(shù)據(jù)端，TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。3.波特率：方式2：B=(2SMOD/64)×fosc。

方式3：B=(2SMOD/32)×T1溢出率。三、方式2和方式34.發(fā)送：先裝入TB8，寫入SBUF并啟動(dòng)發(fā)送，發(fā)送結(jié)束，

TI=1。接收：REN=1，允許接收。接收完一幀，若RI=0且第9位為1(或SM2=0)，將接收數(shù)據(jù)裝入接收SBUF，第9

位裝入RB8，使RI=1；否則丟棄接收數(shù)據(jù)，不置位

RI。發(fā)送時(shí)序?qū)懭隨BUFTXD輸出TIRXD輸入接收時(shí)序RID0D1D2D3D4D5D6TB8停止位起始位D7D0D1D2D3D4D5D6RB8停止位起始位D7檢測(cè)負(fù)跳變5.6.1.4、計(jì)算波特率方式0為固定波特率：B=fosc/12 方式2可選兩種波特率：B=(2SMOD/64)×fosc 方式1、3為可變波特率，用T1作波特率發(fā)生器。

B=(2SMOD/32)×T1溢出率T1為方式2的時(shí)間常數(shù)：X=28-t/T

溢出時(shí)間：t=(28-X)T=(28-X)×12/foscT1溢出率=1/t=fosc/[12×(2n-X)]

波特率B=(2SMOD/32)×fosc/[12×(28-X)]

串行口方式1、3，根據(jù)波特率選擇T1工作方式，計(jì)算時(shí)間常數(shù)。T1選方式2：TH1=X=28-fosc/12×2SMOD/(32×B)T1選方式1用于低波特率，需考慮T1重裝時(shí)間常數(shù)時(shí)間。5.6.1.5

串行口的應(yīng)用串行口初始化編程格式：

SIO：MOVSCON，#控制狀態(tài)字；寫方式字且TI=RI=0 (MOVPCON，#80H) ；波特率加倍

(MOVTMOD，#20H) ；T1作波特率發(fā)生器

(MOVTH1，#X)；選定波特率

(MOVTL1，#X) (SETBTR1) (SETBEA) ；開串行口中斷

(SETBES)一、串行口初始化二、發(fā)送程序1.查詢方式：TRAM： MOV A，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送一個(gè)字符WAIT： JBC TI，NEXT ；等待發(fā)送結(jié)束

SJMP WAITNEXT： INC R0 ；準(zhǔn)備下一次發(fā)送

SJMP TRAM2.中斷方式：

ORG 0023H ；串行口中斷入口

AJMPSINTMAIN： … ；初始化編程TRAM： MOV A，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送第一個(gè)字符

H： SJMP H ；其它工作

SINT： CLRTI ；中斷服務(wù)程序

INC R0 MOV A，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送下一個(gè)字符

RETI三、接收程序REN=1、RI=0等待接收，當(dāng)RI=1，從SBUF讀取數(shù)據(jù)。1.查詢方式：

WAIT： JBC RI，NEXT ；查詢等待

SJMP WAITNEXT： MOV A，SBUF ；讀取接收數(shù)據(jù)

MOV @R0，A ；保存數(shù)據(jù)

INC R0 ；準(zhǔn)備下一次接收

SJMP WAIT四、串行口方式0

用于擴(kuò)展單片機(jī)的并行I/O接口。串行口實(shí)現(xiàn)：并行→串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換74LS165/74LS164實(shí)現(xiàn)：串行→并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。D0D1D2D3D4D5D6D7

數(shù)據(jù)輸入

RXD9TXD移位脈沖

274LS165

8051

654314131211

D7D6D5D4D3D2D1D0

數(shù)據(jù)輸入

RXD12TXD移位脈沖

74LS164

88051345610111213

五、異步通訊程序舉例

1.發(fā)送程序：將片內(nèi)RAM50H起始單元的16個(gè)數(shù)由串

行口發(fā)送。要求發(fā)送波特率為系統(tǒng)時(shí)鐘

的32分頻，并進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。MAINT：MOV SCON，#80H；串行口初始化

MOV PCON，#80H；波特率

SETB EA SETB ES ；開串行口中斷

MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)指針

MOV R7，#10H ；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度LOOP： MOV A，@R0 ；取一個(gè)字符

MOV C，P ；加奇偶校驗(yàn)

MOV TB8，C MOV SBUF，A ；啟動(dòng)一次發(fā)送HERE： SJMP HERE ；CPU執(zhí)行其它任務(wù)

ORG 0023H ；串行口中斷入口 AJMP TRANI

TRANI： PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

PUSH PSW CLR TI ；清發(fā)送結(jié)束標(biāo)志

DJNZ R7，NEXT ；是否發(fā)送完？

CLR ES ；發(fā)送完，關(guān)閉串行口中斷 SJMP TEND NEXT： INC R0 ；未發(fā)送完，修改指針

MOV A，@R0 ；取下一個(gè)字符

MOV C，P ；加奇偶校驗(yàn)

MOV TB8，C MOV SBUF，A ；發(fā)送一個(gè)字符

POP PSW ；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

POP A TEND： RETI ；中斷返回2.接收程序：串行輸入16個(gè)字符，存入片內(nèi)RAM的50H起

始單元，串行口波特率為2400(設(shè)晶振為11.0592MHz)。RECS： MOV SCON，#50H；串行口方式1允許接收 MOV TMOD，#20H；T1方式2定時(shí) MOV TL1，#0F4H ；寫入T1時(shí)間常數(shù) MOV TH1，#0F4H SETBTR1 ；啟動(dòng)T1 MOV R0，#50H ；設(shè)數(shù)據(jù)指針 MOV R7，#10H ；接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收 SJMPWAIT NEXT: MOV A，SBUF ；讀取接收字符 MOV @R0，A ；保存一個(gè)字符 INC R0 ；修改指針