机车车辆计算机控制基础 第五章.pptVIP

* 第五章 计算机控制系统的键盘 及其接口技术 * 主要内容 键盘扰动的抗干扰技术 硬件方法 软件方法 非编码键盘的结构原理及其接口电路 非编码独立式键盘结构和接口电路 查询法接口电路 中断法接口电路 非编码矩阵式键盘结构和接口电路 编码键盘的结构原理及其接口电路 二进制编码器 编码键盘的接口电路 * 计算机控制系统的键盘及接口电路 键盘是一种常用的输入设备，主要实现人机信息交换功能，从功能上可以分为字符键和功能键两种 键盘的接口电路可分为非编码键盘和编码键盘 非编码键盘由软件实现键的编码，键盘提供按键的通或断状态信息 编码键盘采用硬件编码电路实现键的编码，常用的有BCD码键盘、ASCII码键盘等 * 计算机控制系统的接口电路特点 非编码键盘的特点是电路简单、成本低，但占用CPU的时间较长 编码键盘的特点是使用方便、键盘码产生速度快、占用CPU时间少，但对按键的检测与消除抖动要靠硬件电路完成 * 键盘扰动 计算机控制系统中的键盘常采用触点式按键，这种键盘利用机械触点的闭合或断开来输入指令 由于机械触点的弹性振动，按键按下时不会马上接通或弹起时不会马上断开，因此在按键闭合或断开时会出现抖动，称为键盘扰动 * 键盘扰动的抗干扰技术 为使计算机能够准确读取键盘闭合或断开的信息，要采取措施消除键盘的前沿抖动和后沿抖动 硬件方法 软件方法 * 键盘扰动的抗干扰技术——硬件方法 * 键盘扰动的抗干扰技术——软件方法 设置一段延时程序，当第一次检测到有键按下时，立即执行该段程序；当按键的前沿抖动消失后，再次检测该键的状态，如果仍然保持闭合则认为该键确实被按下，否则认为无键被按下 对于键被断开也采用同样的方法 * 非编码独立式键盘 非编码独立式键盘的每个按键独立地占有一根I/O线，通过CPU检测I/O线的状态即可知道键盘上是否有键按下和哪个键被按下 一般通过上拉电阻保证按键断开时I/O线上有高电平，而按键闭合时I/O线上有低电平 按照CPU访问时间和访问方式的不同，分为查询法接口电路和中断法接口电路 * 非编码独立式键盘——查询法接口电路 * 查询法程序流程图 * 查询法的特点 采用查询法时，CPU每隔一定的时间要去主动地扫描按键，这个时间应该小于两次按键的间隔时间，否则会出现有键按下而CPU没有响应的情况发生 这种方法占用CPU时间较多 * 非编码独立式键盘——中断法接口电路 * 中断法的特点 采用中断法时，CPU对按键操作的查询是被动的，在无按键动作时不占用CPU资源，因此，CPU可以有更多的时间执行其他程序 * 非编码矩阵式键盘 独立式键盘的每个键都要占用一条I/O线 当按键的数量较多时，会使连线复杂，而且查询按键操作的时间也会变长 将按键排列成矩阵式结构，这样可以减少占用的I/O线数量 * 非编码矩阵式键盘典型结构 * 非编码矩阵式键盘扫描及处理程序流程图 * 编码键盘 非编码键盘采用软件方法来实现键盘扫描、消除扰动和键值处理等功能，这样会占用较多的CPU时间，对于大型的计算机控制系统是不被允许的 为此，通常采用以硬件方式实现的编码键盘，这样可以大大提高计算机控制系统的实时性 * 二进制编码键盘 Ei：输入允许端 Eo：输出允许端 GS：工作状态端 * 二进制8位编码器的真值表 状态输入 编码输出 Ei I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 GS Eo O2 O1 O0 0 × × × × × × × × 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 × × × × × × × 1 1 0 0 0 0 1 × × × × × × 1 0 1 0 0 0 1 1 × × × × × 1 0 0 1 0 0 1 0 1 × × × × 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 × × × 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 × × 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 × 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 * 二进制编码键盘接口电路