旋鈕式鍵盤及其與AT89C52的接口技術(shù)

引 言

如今單片機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，單片機(jī)系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。很多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)需要輸入設(shè)備，典型的輸入設(shè)備要數(shù)鍵盤了。目前使用的鍵盤主要有兩類：按鍵式鍵盤和旋鈕式鍵盤。手機(jī)按鍵、微機(jī)鍵盤都屬于按鍵式鍵盤。本文介紹的是旋鈕式鍵盤的實(shí)現(xiàn)方法。

1 旋鈕式鍵盤結(jié)構(gòu)及特性

61525-1型旋鈕式鍵盤結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，外形只有4個(gè)引腳，如圖1所示。

當(dāng)按鍵按下時(shí)(稱為確認(rèn)，下同)，鍵盤的引腳1和引腳3相通；松開確認(rèn)時(shí)，鍵盤有兩種穩(wěn)定狀態(tài)，特性如表1所列。

2 硬件電路及工作原理

硬件電路如圖2所示。這里為了簡(jiǎn)化電路，直接將鍵盤的引腳接到AT89C52的I/O引腳上。電路中，RS是系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)，P1.2用來控制軟件清除外部中斷1，并通過鎖存器來實(shí)現(xiàn)。

此種鍵盤只有三種操作，即順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和確認(rèn)。電路加電后，用示波器分別觀察鍵盤在旋轉(zhuǎn)過程中PIN2、PIN4的波形，得到圖3所示的波形。

此鍵盤的工作原理是，根據(jù)三種操作表現(xiàn)出來的不同特性來確定相應(yīng)的應(yīng)用。應(yīng)用中，通過讀取AT89C52的P1.0和P1.1兩引腳的值就可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。鍵盤的確認(rèn)可以產(chǎn)生外部中斷1。

3 軟件實(shí)現(xiàn)

3.1 抖動(dòng)的消除

旋鈕在旋轉(zhuǎn)過程中，所產(chǎn)生的波形并不如圖3那樣光滑，在上升沿/下降沿位置會(huì)出現(xiàn)因抖動(dòng)而產(chǎn)生的毛刺。程序?qū)崿F(xiàn)過程中，只有多次讀的狀態(tài)相同才認(rèn)定是穩(wěn)定的，否則繼續(xù)讀，直到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這樣既可以防止電路毛刺引起的讀鍵盤狀態(tài)出錯(cuò)，也可以防止因毛刺存在而將一次旋轉(zhuǎn)旋鈕操作錯(cuò)誤判斷成多次旋轉(zhuǎn)(即多次計(jì)數(shù))。實(shí)現(xiàn)的流程如圖4所示(流程圖中P2_OK、P4_OK分別表示 P1.0、P1.1值)。

3.2 實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)

由圖3可以看出，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，PIN2先跳變；逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，PIN4先跳變，且都有00、01、10、11四個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)狀態(tài)變化為00→10→11，或者11→01→00；逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)狀態(tài)變化為00→01→11，或者11→10→00，且01、10的狀態(tài)是暫時(shí)性的(稱為中間狀態(tài))。所以，可以通過初始狀態(tài)和中間狀態(tài)的狀態(tài)變化判斷旋鈕的旋轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示。

只要我們定義鍵盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加1操作，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)則減1操作，這樣就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)了。源程序見本刊網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版(http://www.dpj.com.cn)。

3.3 實(shí)現(xiàn)編輯

在編輯過程中，鍵盤有三種操作：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和確認(rèn)。其中順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，顯示給定字符集中的下一個(gè)字符；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，顯示給定字符集中的上一個(gè)字符；確認(rèn)鍵用來產(chǎn)生外部中斷1，進(jìn)入外部中斷處理程序。本例中是對(duì)給定的字符集進(jìn)行編輯，并指定最大可編輯長(zhǎng)度，處理時(shí)在字符集的后面加了特定的特殊字符，以控制編輯過程的退出，且將字符集看作是一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)，即第一個(gè)字符和所加的取消控制字符構(gòu)成循環(huán)。

程序中有三種退出編輯命令的方法：一是選中取消鍵，二是選中確認(rèn)鍵，三是輸入的字符長(zhǎng)度達(dá)到最大值。退出編輯命令是在外部中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)的。

實(shí)現(xiàn)編輯的流程如圖6所示，外部中斷服務(wù)程序流程如圖7所示。

說明：在外部中斷服務(wù)程序中，還要考慮換行顯示和換屏顯示的問題，在這里不作敘述。源程序略。

結(jié) 語

旋鈕式鍵盤占用面積小，應(yīng)用既方便又美觀，實(shí)現(xiàn)起來也很方便。本文結(jié)合自己工作實(shí)踐，對(duì)旋鈕式鍵盤基于AT89C52的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。實(shí)際應(yīng)用中，利用旋鈕式鍵盤的計(jì)數(shù)特性，還可以實(shí)現(xiàn)菜單的顯示、選擇控制等，本文沒有一一敘述。對(duì)于鍵抖動(dòng)問題，還可以采用硬件電路來消除，這里也不作敘述。