单片机原理与C51程序设计 chap11.ppt

* 单片机原理与C51语言程序设计基础教程 重点内容： 输入设备种类及结构 键盘与单片机的接口　　　 本章小结 第11章 输入设备 一、输入设备种类及结构 1、开关和按键　 　 在单片机系统中常用的开关为DIP（双列直插式）封装。在一般使用中将DIP开关的两端分别接在电路中需要链接和断开的地方，当DIP开关推到“ON”端时两端的线路接通，当推到“OFF”端时两端断开连接，DIP开关原理的简单示意图如图11.1所示。 按键按照结构原理可分为两类，一类是触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等。另一类是无触点式开关按键，如电气式按键，磁感应按键等。前者价格便宜，后者寿命长，安全性好但比较贵。 一、输入设备种类及结构 2、按键去抖动　 　 按键通常使用机械触点式按键开关。机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图11.2所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5?10ms。 在触点抖动期 间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施，可从硬件、软件两方面予以考虑。 一、输入设备种类及结构 2、按键去抖动　 　 1.硬件去抖 在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器(双稳态触发器)或单稳态触发器构成去抖动电路（如图11.2所示），一般在键数较少的情况下采用，在此不作介绍。 一、输入设备种类及结构 2、按键去抖动　 2.软件去抖 软件上采取的措施是：在检测到有按键按下时，执行一个10ms左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态；同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。软件去抖动流程图如下图11.4 所示： 一、输入设备种类及结构 3、非编码独立式键盘　 开关和按键只能实现电路中简单的电气信号选择，在需要向CPU输入数据是要用到键盘。键盘是一个由开关组成的矩阵，是重要的输入设备。在小型微机系统中，如单板微型计算机、带有微处理器的专用设备中，键盘的规模小，可采用简单实用的接口方式，在软件控制下完成键盘的输入功能。 独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每根I/O线上按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式键盘的示意图如图11.5所示。 一、输入设备种类及结构 4、非编码矩阵式键盘　 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的资源占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图11.6所示。.矩阵式键盘与单片机的接口将在本章的11.2.2进行详细介绍。 一、输入设备种类及结构 4、非编码矩阵式键盘　 编码键盘　 全编码键盘能够由硬件逻辑自动提供与键对应的编码，此外，一般还具有去抖动和多键、窜键等的保护电路。这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，价格较贵，在一般的小型系统中使用的不是很多。 但是随着硬件设计的越来越复杂，加上硬件设计也倾向于使用集成度较高的模块，所以编码式键盘在实际应用中也越来越普及。 从掌握单片机接口及其程序设计的角度看，对于非编码独立式、行列式键盘的接口及其键值的程序读取还是比较重要的，其编程思想在其他接口模块中也经常用到，所以请读者务必掌握。 一、输入设备种类及结构 5、编码键盘　 　 全编码键盘能够由硬件逻辑自动提供与键对应的编码，此外，一般还具有去抖动和多键、窜键等的保护电路。这种键盘使用方便，但需要较多的硬件，价格较贵，在一般的小型系统中使用的不是很多。 但是随着硬件设计的越来越复杂，加上硬件设计也倾向于使用集成度较高的模块，所以编码式键盘在实际应用中也越来越普及。 从掌握单片机接口及其程序设计的角度看，对于非编码独立式、行列式键盘的接口及其键值的程序读取还是比较重要的，其编程思想在其他接口模块中也经常用到，所以请读者务必掌握。 二、键盘与单片机的接口 1、编码键盘　 独立式键盘与单片机的接口　 单片机控制系统中，往往只需要几个功能键，此时，可采用独立式按键结构。独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个 按键单独占用一根I/O口线 ，每个按键的工作不会影 响其它I/O口线的状态。 独立式按键的典型应用 如图11.7所示。 二、键盘与单片机的接口 1、独立式键盘与单片机的接口　 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。 图11.7中按键输入均采用低电平有效，此外，上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线有确定的高电平。当