項目9鍵盤接口擴展的設(shè)計與制作

1、單片機原理與應(yīng)用（C語言版）嵌 入 式 開 發(fā) 初 級嵌 入 式 開 發(fā) 初 級目 錄9.1 項目要求與分析9.4 項目詳細設(shè)計9.6 項目小結(jié)9.7 項目拓展9.2 項目理論知識9.3 項目概要設(shè)計9.5 項目實施9.1 項目要求與分析項目要求與分析9.1.1 項目要求項目要求在數(shù)字電壓計項目中，已經(jīng)擴展了存儲器和顯示接口部分，還需要擴展鍵盤部分：（1）單片機和3個按鍵（按鍵SET、按鍵UP和按鍵DOWN）獨立連接；（2）按鍵SET的功能是設(shè)置最大電壓閾值；（3）按鍵UP的功能是增大設(shè)置的最大電壓閾值；（4）按鍵DOWN的功能是減少設(shè)置的最大電壓閾值。9.1 項目要求與分析項目要求與分析9.

2、1.2 項目要求分析項目要求分析根據(jù)項目要求的內(nèi)容，需要滿足以下要求，才可以完成項目的設(shè)計。（1）硬件功能要求：系統(tǒng)由單片機、數(shù)據(jù)存儲器、LCD1602和3個按鍵組成，完成單片機和3個按鍵的連接；（2）軟件功能要求：完成3個按鍵的軟件控制功能；9.1 項目要求與分析項目要求與分析鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能。n 按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵；另一類是無觸點式開關(guān)按鍵。n 按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別

3、。非編碼鍵盤按連接方式可分為獨立式按鍵和行列式按鍵兩種。9.1 項目要求與分析項目要求與分析為了實現(xiàn)上述鍵盤接口功能要求，應(yīng)該掌握以下知識：（1）鍵盤接口的擴展方法；（2）單片機和鍵盤接口的硬件連接；（3）單片機對鍵盤接口的讀寫訪問控制。9.1 項目要求與分析項目要求與分析為了實現(xiàn)上述功能要求，應(yīng)該具備以下能力：（1）能夠使用Proteus軟件的實現(xiàn)硬件功能要求；（2）能夠使用Keil軟件的實現(xiàn)軟件功能要求：完成對鍵盤接口的掃描功能，各個按鍵的功能控制；（3）能夠使用Keil軟件和Proteus軟件的聯(lián)調(diào)開發(fā)環(huán)境完成整個項目設(shè)計，實現(xiàn)要求。9.2 項目理論知識項目理論知識9.2.1 鍵盤接口的

4、擴展方法鍵盤接口的擴展方法單片機機鍵盤接口通常使用機械觸點式按鍵開關(guān)，其主要功能是把機械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電氣上的邏輯關(guān)系。在常態(tài)時開關(guān)觸點處于斷開狀態(tài)，只有按下按鍵時，開關(guān)觸點才閉合短路。1.按鍵抖動機械式按鍵在按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。閉合穩(wěn)定鍵按下前沿抖動后沿抖動9.2 項目理論知識項目理論知識2.鍵盤接口的擴展方法采用非總線擴展模式，鍵盤接口和單片機接口進行連接。單片機可以采用查詢或中斷方式判斷有無按鍵輸入，并檢查是哪一個鍵按下，獲取按鍵鍵號，然后通過執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。根據(jù)連接方式，鍵盤分獨立式鍵

5、盤和行列式鍵盤。9.2 項目理論知識項目理論知識9.2.2 獨立式鍵盤獨立式鍵盤1.單片機和獨立式鍵盤的硬件連接獨立式按鍵是直接用I/O口線連接單個按鍵的電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。9.2 項目理論知識項目理論知識2.單片機對獨立式鍵盤的訪問控制獨立式按鍵的軟件常采用查詢式方式。先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。9.2 項目理論知識項目理論知識9.2.3 行列式鍵盤行列式鍵盤單片機系統(tǒng)中，若使用按鍵較多時，通常采用矩陣式（也稱行

6、列式）鍵盤。1.單片機和獨立式鍵盤的硬件連接矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列線的交叉點上。9.2 項目理論知識項目理論知識2.單片機對獨立式鍵盤的訪問控制矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行列線通過上拉電阻接到5V上。當無鍵按下時，行列線處于高電平狀態(tài)；當有鍵按下時，行列線將導(dǎo)通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這是識別按鍵是否按下的關(guān)鍵。對于矩陣式鍵盤，按鍵的位置由行號和列號惟一確定，因此可分別對行號和列號進行二進制編碼，然后將兩值合成一個字節(jié)，高4位是行號，低4位是列號。9.3 項目概要設(shè)計項目概要設(shè)計9.3.1 數(shù)字電壓計系統(tǒng)的數(shù)字電壓計系統(tǒng)的鍵盤接

7、口鍵盤接口擴展概要設(shè)計擴展概要設(shè)計項目的主要設(shè)計內(nèi)容是：（1）進行硬件電路設(shè)計時，需要考慮鍵盤和單片機連接的I/O端口、鍵盤組成形式。（2）進行軟件設(shè)計時，需要考慮如何控制鍵盤、按鍵的功能處理。9.3 項目概要設(shè)計項目概要設(shè)計9.3.2 硬件電路的概要設(shè)計硬件電路的概要設(shè)計有關(guān)數(shù)字電壓表項目的鍵盤部分的硬件電路的概要設(shè)計可以考慮設(shè)計以下內(nèi)容：（1）鍵盤的組成形式本設(shè)計鍵盤個數(shù)較少，共3個，采用獨立式鍵盤。（2）鍵盤和單片機連接的I/O端口采用單片機的P3端口和鍵盤進行連接：單片機的P3.0端口：和SET按鍵連接，用于完成電壓最大值的設(shè)計。單片機的P3.1端口：和UP按鍵連接，用于完成設(shè)置值遞增

8、的設(shè)計。單片機的P3.2端口：和DOWN按鍵連接，用于完成設(shè)置值遞減的設(shè)計。9.3 項目概要設(shè)計項目概要設(shè)計9.3.3 軟件程序的概要設(shè)計軟件程序的概要設(shè)計有關(guān)數(shù)字電壓計項目的鍵盤擴展部分的軟件設(shè)計的核心：如何控制3個不同功能的按鍵。軟件設(shè)計的重點是：如何判定按下的鍵，以及SET鍵的功能處理、UP鍵的功能處理和DOWN鍵的功能處理。9.4 項目詳細設(shè)計項目詳細設(shè)計9.4.2 硬件電路的詳細設(shè)計硬件電路的詳細設(shè)計（1）按鍵抬起時的狀態(tài)：圖中，R1、R2和R3為上拉電阻，當SET/UP/DOWN按鍵抬起的時候，將P3.0/P3.1/P3.2端口的電平狀態(tài)拉成高電平。（2）按鍵按下時的狀態(tài)：當SET

9、/UP/DOWN按鍵按下的時候，連接導(dǎo)通接地，將P3.0/P3.1/P3.2端口的電平狀態(tài)拉成低電平。9.4 項目詳細設(shè)計項目詳細設(shè)計9.4.2 軟件程序的詳細設(shè)計軟件程序的詳細設(shè)計根據(jù)數(shù)字電壓計項目的鍵盤擴展部分的軟件概要設(shè)計，軟件部分的設(shè)計主要是：SET按鍵功能設(shè)計、UP按鍵功能設(shè)計和DOWN按鍵功能設(shè)計。9.5 項目實施項目實施根據(jù)上述有關(guān)項目的詳細設(shè)計，現(xiàn)在使用Proteus軟件實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計步驟如下：1新建可控流水燈系統(tǒng)設(shè)計；新建可控流水燈系統(tǒng)設(shè)計；2選擇可控流水燈系統(tǒng)所需的元器件；選擇可控流水燈系統(tǒng)所需的元器件；3放置對象（包括元器件和電源終端）并布局原放置對象（包括元器件和電

10、源終端）并布局原理圖；理圖；4編輯修改元器件參數(shù)；編輯修改元器件參數(shù)；5放置連線，連接對象，建立原理圖。放置連線，連接對象，建立原理圖。9.5 項目實施項目實施序號序號 庫參考名稱庫參考名稱庫庫描述描述1RESDEVICEGenericresistorsymbol1BUTTONACTIVESPSTPushButton9.5 項目實施項目實施9.5.2軟件程序的實施有關(guān)項目的軟件程序的實施，具體步驟如下：第一步，打開項目工程；第一步，打開項目工程；第二步，新建第二步，新建KEY子程序源文件并編輯；子程序源文件并編輯；第三步，將新建的第三步，將新建的KEY子程序源文件添加到主程序子程序源文件添加到

11、主程序文件中，在文件中，在main主函數(shù)中添加主函數(shù)中添加KEY調(diào)用程序語句；調(diào)用程序語句；9.6 項目仿真與調(diào)試項目仿真與調(diào)試9.6.1項目仿真仿真的具體步驟如下：第一步，查看第一步，查看SET按鍵按下的運行結(jié)果；按鍵按下的運行結(jié)果；第二步，查看第二步，查看UP按鍵按下的運行結(jié)果；按鍵按下的運行結(jié)果；第三步，查看第三步，查看DOWN按鍵按下的運行結(jié)果按鍵按下的運行結(jié)果9.7 項目小結(jié)項目小結(jié)1.鍵盤接口的擴展方法采用非總線擴展模式，鍵盤接口和單片機接口進行連接。單片機可以采用查詢或中斷方式判斷有無按鍵輸入。2獨立式鍵盤的擴展（1）單片機和鍵盤的硬件連接：每個按鍵單獨占用一根I/O口線；（2）單片機對鍵盤的訪問控制：逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)；3行列式鍵盤的擴展（1）單片機和鍵盤