键盘处理技术.ppt

5. 智能仪器外设处理技术 智能仪器通过输入设备接受各种命令和数据。测量结果通过各种输出设备进行显示、打 印或记录。在一般智能仪器中，都采用键盘和七段显示器。在示波器、频谱仪、逻辑分析仪 等智能仪器中采用CRT或LCD显示器。少数仪器还附有微型打印机、绘图仪及语言输出等。 5.0 开关及其接口 开关的基本形式 开关在智能仪表中被用来设置工作状态和命令，以便选择不同的功能。开关只有“断开”与“闭合”两种稳定（由机械保证）的.下图为一些常用开关的例子。 开关的接口形式 通过简单的电路可将这两种状态转换为逻辑电平的“0”与“1”，从而在接口电路的控制下被CPU所检测。 图1是一个简单的开关接口电路，开关的状态直接与I/O端口连接。 图2的一些开关的状态则通过三态缓冲器再与微机的总线相连接。 互锁式开关 互锁式开关可看作是多个开关的组合，但在任何时刻仅仅只有一个开关闭合或全部断开，按动某一开关闭合时，则互锁作用将使原处于闭合的开关断开。互锁式开关的外部结构通常为琴键式或波段旋钮式的结构，前者可自由地从一个位置切换到另一个位置; 而后者则只能按旋转方向顺序选择，且有暂态选择输出，在软件处理上应加以注意。互锁式开关多用于控制程序流向，完成不同功能的选择。 图3所示的是互锁式开关的一个应用实例。 数字拨码盘 数字拨码盘是一种数据输入器件，其外型如图4(a)所示，在圆形轮盘上标有0～9十个数字; 按动一次“+”按钮，轮盘转动，数字加1，按动一次“-”按钮则数字减1;数字拨码盘的内部是一个8、4、2、1码的四位组合开关，其电路可等效为图4(b)所示的四位开关组合，但开关的闭合状态则以BCD码对应于轮盘所显示的数字。 在图4(b)中，若以1表示开关闭合，0表示断开，则拨出数字5所对应的开关S3、S2、S1、S0输出为0101. 开关接口的工作方式 5.1 键盘接口技术 与开关一样，按键也具有“断开”和“闭合”两种状态，通过接口电路对应于0和1两个逻辑电平; 不同之处在于，按键的“闭合”是暂态，当操作者停止按压时，按键即恢复到“断开”状态，因此，按键适用于连续快速的输入操作。但按键不像开关对输入的状态具有保持作用，按键通常与输出显示配合使用，利用显示输出对按键操作给予反馈。 另外，开关是各状态设置好后再输入的，而按键则是在操作中输入的（动态），因此，按键需解决抖动和单次键入的问题，以协调操作的机械过程慢与 CPU读入判断过程快之间的矛盾。 键盘接口要解决的问题 按键识别 决定是否有键被按下，如有则应识别键盘矩阵中被按键对应的编码。 反弹跳/抗抖动干扰 当按键开关的触点闭合或断开到其稳定，会产生短暂的抖动和弹跳。这是机械式开关的一个共同性问题。 消除由于键抖动和弹跳产生的干扰可采用硬件或软件延迟的方法。通常在键数较少时采用硬件方法；当键数较多时(16个以上)，常用软件延时的方法。 按键的抖动干扰 由于机械触点的弹性振动，按键在按下时不会马上稳定地接通而在弹起时也不能一下子完全地断开，因而在按键闭合和断开的瞬间均会出现一连串的抖动，这称为按键的抖动干扰，波形如下图所示。 当按键按下时会产生前沿抖动，当按键弹起时会产生后沿抖动。这是所有机械触点式按键的共性问题。 抖动的时间长短取决于按键的机械特性与操作状态，一般为10~100ms，此为键处理设计时要考虑的一个重要参数。 软件抗抖动的方法 软件方法是指编制一段时间大于100ms的延时程序，在第一次检测到有键按下时，执行这段延时子程序使键的前沿抖动消失后再检测该键状态，如果该键仍保持闭合状态电平，则确认为该键已稳定按下，否则无键按下，从而消除了抖动的影响。同理，在检测到按键释放后，也同样要延迟一段时间，以消除后沿抖动，然后转入对该按键的处理。 延时滤波抗抖动法 左图是由R2和C组成的滤波延时消抖电路，设置在按键S与CPU数据线Di之间。按键S未按下时，电容两端电压为0，即与非门输入Vi为0，输出Vo为1。 当S按下时，由于C两端电压不能突变，充电电压Vi在充电时间内未达到与非门的开启电压，门的输出Vo将不会改变，直到充电电压Vi大于门的开启电压时，与非门的输出Vo才变为0， 这段充电延迟时间取决于R1、R2和C值的大小，电路设计时只要使之大于或等于100ms即可避开按键抖动的影响。 按键S断开时，即使出现抖动，由于C的放电延迟过程，也会消除按键抖动的影响。 由基本R-S触发器构成的反弹跳电路 按键未按下时，a=0，b=1，输出Q=1。按键按下时，因按键的机械弹性作用的影响，使按键产生抖动。当开关没有稳定到达b端时，因与非门2输出为0反馈到与非门1的输入端，封锁了与非门1，双