基于嵌入式系统键盘设计1.doc

课程名称： 基于嵌入式系统键盘设计 专业班级： 姓 名： 学 号： 批阅时间： 指导教师： 成 绩：  在ARM嵌入式应用中，人机交互对话最通用的方法就是通过键盘和LCD显示进行的，本设计是通过键盘向系统发送各种指令或置入必要的数据信息。键盘模块设计的好坏，直接关系到系统的可靠性和稳定性。 1?实例说明 在ARM应用系统中，键盘扫描只是ARM的工作之一，ARM在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，则取决于键盘的工作方式。键盘工作方式的选取原则是既要保证能及时响应按键操作，又要不过多占用ARM的工作时间。 本实例介绍ARM系统中常用的行列式键盘电路的硬件设计、键盘扫描及键盘测试，行列式键盘适应于按键数量较多，又不想使用专用键盘芯片的场合。这种方式的按键接口由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。 2键盘工作原理 2.1常用键盘接口 常用按键接门可分为独立式按键接口、行列式按键接口和专用芯片式等。具体采用哪? 种方式，可根据所设计系统的实际情况而定。下面分别介绍这几种接口方式的优缺点及适用场合。 1.?独立式按键接口 独立式按键接口设计优点是电路配置灵活，软件实现简单。但缺点也很明显，每个按键需要占用一根口线，若按键数量较多，资源浪费将比较严重，电路结构也变得复杂。因此本方法主要用于按键较少或对操作速度要求较高的场合。软件实现时，可以采用中断方式，也可以采用查询方式，示意图如图13-1所示。 ? 2.?行列式按键接口 行列式按键接口示意图如图13-4(a)所示，其使用原理将在下节详细讲述。行列式按键接口适应于按键数量较多，又不想使用专用键盘芯片的场合。这种方式的按键接口由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。这种方式的优点就是相对于独立接口方式可以节省很多I/O资源，相对于专用芯片键盘可以节省成本，且更为灵活。缺点就是需要用软件处理消抖、重键等。 行列式按键接口是一种老式的键盘接口，其键扫描方法是几乎所有PC键盘所采用的方法。 3．专用芯片式设计 专用键盘处理芯片一般功能比较完善，芯片本身能完成对按键的编码、扫描、消抖和重键等问题的处理，甚至还集成了显示接口功能。专用键盘处理芯片的优点很明显，可靠性高，口简单，使用方便，适合处理按键较多的情况。但在很多应用场合，考虑成本因素，可能并不是最佳选择。 2.2行列式键盘工作原理 ARM嵌入式系统使用常用的行列式键盘电路，此电路的优点是比较节省I/0口线，并且接口简单。它的工作模式如图13-2所示。 它的行线与按键的一个引脚相连，列线与按键的另一个引脚相连。平时列线被置成低电平，没有按键被按下时，行线保持高电平，而有按键被按下时，行线被拉成低电平。这时候控制器知道有按键被按下，但只能判断出在哪一行，不能判断出在哪一列，因此接下来就要进行键盘扫描，以确定具体是哪个按键被按下。 2.3键盘扫描流程 在行列式键盘方式中，ARM对键盘的扫描采取程序控制方式，一旦进入键扫描状态，则反复地扫描键盘，等待用户从按键上输入命令或数据。 而在执行键入命令或处理键入数据过程中，ARM将不再响应键入要求，直到ARM返回重新扫描键盘为止。编程扫描程序流程图如图13-3所示。 3硬件电路设计 3.1?ARM键盘接口 ARM由通用接口GPl支持键盘行扫描(Scanning keyboard row)和支持键盘阵列扫描(Scanning keyboard mattix)。 其中，Port A、Port B、Port D丰要用于外围芯片信号的控制，Port E有双重作用。例如，Port? A控制键盘的行信号，Port B用于RS-232，Port D用丁控制MODEM、FPGA。 ARM内置点阵式键盘，专用的8位列输出COL[7：0 ]，Port A口可复用作键盘的行输入，任意一个键按下时都会产生中断。其特点如下： ·列输出能被驱动成全低、全高或者全高阻，允许8x8键矩阵的任意组和按键； ·Port A8位或的结果驱动一个键盘中断； ·键盘中断能够唤醒系统。 3.2键盘电路原理图 实现的系统硬件构成为4×4的行列式键盘，键盘的连接电路如图13-4所示。行线通过一个电阻被上拉到VCC，VCC是+5V电压。行线与按键的一个引脚相连，列线与按键的另一个引脚相连。平时列线被置成低电平，没有按键被按下时，行线保持高电平：而有按键被按下时，行线