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文檔簡介

基于89C51的計算機可鎖定加密鍵盤設計

摘要:介紹PC鍵盤和鍵盤接口的PS/2通信協議,以及用89C51實現可鎖定鍵盤的軟件和硬件設計方法。具有安全可靠、容錯能力強、可以直接采用標準鍵盤進行改裝、便于實現等優點,并保留標準鍵盤的全部功能。

關鍵詞:PS/289C51C51鍵盤引言

在智能儀器、自動控制等領域,已大量使用嵌入式PC,如Advantech公司的PC/104、AMD公司的DIMM-PC等。為適應開放式、模塊化的要求,嵌入式PC具有標準的PC接口,如VGA顯示器控制接口、以太網接口、RS232接口、PC/AT鍵盤接口等。所以,可以用標準的PC鍵盤對嵌入式PC進行操作與控制。鍵盤在輸入指令之后,可能很長一段時間不用。為計算機安全和防止誤觸發,需要將鍵盤鎖定,還要對某些鍵采取屏蔽措施,但是PC標準鍵盤不能滿足這些要求。本文介紹一種用89C51設計實現的可鎖定加密PC/AT鍵盤。1鍵盤功能及工作原理

PC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,價格便宜。現代微機系統中廣泛采用非編碼鍵盤。PC鍵盤多采用18行×8列的二維矩陣行列結構。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。在該協議中主機擁有較高的優先級,在一定條件下可以終止外設正在進行的發送過程。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位停止位(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,都要緊隨該幀的停止位發送一個握手位ACK(0)應答主機。然后,外設還要發1幀應答數據(0xF0),表示外設已經完整地接收到了主機的命令;而主機則不需發送握手位,也不需要發送應答幀。

2.1鍵盤到PC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,表明系統禁止數據傳輸。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1個高電平的結束位。

2.2PC系統到鍵盤的通信協議

若時鐘線出現高電平,數據線出現低電平,表明系統請求發送,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個高電平的結束位。圖2為時序圖。(1)鍵盤命令及執行過程①FFH: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,稱為基本保證測試(BAT)。復位鍵盤的過程如下:a.鍵盤收到FFH后立即回送ACK(FAH)作答;b.鍵盤接口收到ACK后,將鍵盤時鐘和數據線置為高電平;c.鍵盤檢測到此狀態后開始BAT操作;d.如果BAT正確完成,鍵盤發送AAH以表示結束,

否則以FDH(或其它任何值)表示診斷有誤。②FEH: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。③FDH~F7H:空操作(保留未用)。④F6H: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。⑤F5H:設置缺省值和停止鍵盤。此命令使鍵盤所有條件復位到電源接通時的缺省狀態,并停止鍵盤掃描,等待下一個鍵盤命令。⑥F4H:啟動鍵盤。鍵盤接收到此命令后,用ACK(FAH)作答,清除輸出緩沖器,并啟動鍵盤開始掃描。⑦F3H: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。

系統缺省設置:拍發速率=10個/s±20%,延時=500ms±20%。

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1D7D6D5D4D3D2D1D00CBA

計算拍發速率和響應延時的公式如下:

拍發速率=1/[(8+A)×2B×0.00417](1/s)

響應延時=(1+C)×250(ms)注:缺省的延時參數值為2CH。此命令的執行過程如下:a.鍵盤收

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