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图4-8 键盘接口电路图
按一个键到键的功能被执行主要应包括两项工作：一是键的识别，即在键盘中找出被按的是哪个键，另一项是键功能的实现。第一项工作是使用接口电路实现的，而第二项工作则是通过执行中断服务程序来完成。下面来介绍键盘接口问题[13]。
具体来说，键盘接口应完成以下操作功能：
a 键盘扫描，以判定是否有键被按下（称之为“闭合键”）。 b 键识别，以确定闭合键的行列位置。 c 产生闭合键的键码。
d 排除多键、串键（复按）及去抖动。
这些内容通常是以软硬件结合的方式来完成的，即在软件的配合下由接口电路来完成。但具体那些由硬件完成由软件完成，要看接口电路的情况。总的原则是，硬件复杂软件就简单，硬件简单软件就得复杂一些。
可以为MCS-51单片机实现键盘接口的方法和接口芯片有： a 使用单片机芯片本身的并/串行口
b 使用通用接口芯片（例如8255、8155等）/专用接口芯片8279 4.5.2 单片机键盘接口和键功能的实现 （1） 键盘接口处理内容 ① 键扫描
键盘上的键按行列组成矩阵，在行列的交点上都对应有一个键。为判定有无键被按下（闭合键）以及被按键的位置，可使用两种方法：扫描法和翻转法，其中以扫描法使用较为普遍。因此下面以扫描法为例，说明查找闭合键的方法。现以图4-9所示的4行×4列键盘为例，对键扫描进行说明。
输入口 1 1 1 1 （b） +5V （a） 1 0 1 1 +5V 输出口 输入口 1 1 1 1 0 1 1 1 输出口 毕业论文
（ c）输入口 1 1 0 1 +5V 1 1 0 1 输出口 图4-9 键扫描法示意图
首先是判定有没有键被按下。如图4-9所示，键盘的行线一端经电阻接+5V电源,另一端接单片机的输入口线。各列线的一端接单片机的输出口线，另一端悬空。为判定有没有键被按下，可先经输出口向所有列线输出低电平，然后再输入各行线状态。若行线状态中有低电平，则表示有键被按下。然后再判定被按键的位置。因为在键盘矩阵中有键按下时，被按键处的行线和列线被接通，使穿过闭合键的那条行线变为低电平。假定图4-9中A键被按下，则判定键位置的扫描是这样进行的：
先使输出口输出0EH，然后输入行线状态，测试行线状态中是否有低电平（图4-9（a））。如果没有低电平，再使输出口输出0DH，再测试行线状态（图4-9（b））。到输出口输出0BH时，行线中有状态为低电平者，则闭合键找到（图4-9（c）），通过此次扫描的行线值和列线值就可以知道闭合键的位置。至此行扫描似乎可以结束，但实际上扫描往往要继续进行下去，以发现可能出现的多键同时被按下。 ② 去抖动
当扫描表明有键被按下之后，紧接着应进行去抖动处理。因为常用键盘的键实 际上就是一个机械开关结构，被按下时，由于机械接触点的弹性及电压突跳等原因，在触点闭合或断开的瞬间会出现电压抖动，如图4-10所示。抖动时间长短与键的机械特性有关，一般为5～10ms。而键的稳定的闭合时间和操作者按键动作有关，大约为十分之几到几秒不等。
前沿抖动 后沿抖动 键按下 毕业论文
图4-10 键闭合和断开时的电压抖动
③ 键码计算
被按键确定下来之后，接下来的工作是计算闭合键的键码，因为有了键码，才能通过散转指令把程序执行转到闭合键所对应的中断服务程序上去。也可以直接使用该闭合键的行列值组合产生键码，但这样做会使各子程序的入口地址比较散乱，给JMP指令的使用带来不便。所以通常都是以键的排列顺序安排键号，例如，图4-11所示的键号是按从左到右从上到下的顺序编排的。
这样安排，使键码既可以根据行号列号以查表求得，也可以通过计算得到。按图4-11所示的键码编排规律，各行的首号依次是00H，04H，08H，0CH，如列号按0～3顺序，则键码的计算公式为： 键码=行首号+列号
④ 等待键释放
计算键码之后，再以延时后进行扫描的方法等待键释放。等待键释放是为了保证键的一次闭合仅进行一次处理。
综上所述，键盘接口处理的核心内容是测试有无闭合键，对闭合键进行去抖动处理，求得闭合键的键码。这些操作内容通常都是有软硬件相结合的方法实现，但如果使用像8279这样的专用接口芯片，可以大大简化软件。
为了使键盘操作更稳定可靠，还可以加一些附加功能，例如屏蔽功能：在对一个闭合键已进行处理时，再按下其它键不会产生影响；对于一个键，不管按下多长时间，仅执行一次键处理子程序等。 （2） 键盘接口的控制方式
在单片机的运行过程中，何时执行键盘扫描和处理，可有以下3种情况： ① 随机方式，每当CPU空闲时执行键盘扫描程序。
② 中断方式，每当有键闭合时才向CPU发出中断请求，中断响应后执行键盘扫描程序。 ③ 定时方式，每隔一定时间执行一次键盘扫描程序，定时可由单片机定时器完成。
图4-11 键号排列 04H 08H 0CH 05H 09H 0DH 06H 0AH 0EH 07H 0BH 0FH 00H 01H 02H 03H 毕业论文
（3） 键处理子程序
在计算机中每一个键都对应一个处理子程序，得到闭合键的键码后，就可以根据键码，转相应的键处理子程序（分支是使用JMP等散转指令实现的），进行字符、数据的输入或命令的处理。这样就可以实现该键所设定的功能[14]。
4.6电源模块设计
4.6.1单元电源电路设计
为了能够让单片机和打印机更好，更稳定地工作，采用了图4-12所示单元电源电路，由电源变压器、桥堆和滤波电容器所组成。电源变压器的初级电压输入为220V，次级输出电压为12V[15] [16]。
由于单片机所需的是+5V电源，经滤波电容和三端稳压集成电路MC7812后可得到+12V电压，MC7812能将15V～25V的直流电压变换成12V的稳定电压，在12V的电压中含有少量的低频成分和接收外界的高频成分，再经后一级滤波后送三端稳压集成
MC7812VinVoutGNDLM317VinVoutGND2901+5V220V42103D12200UF/25V3470UF/25V10310310UFR?1000UF/25V103RPot21K 图4-12 电源电路图
电路LM317，LM317能将大于7V～15V的直流电压变换成+5V的稳定电压并且提供的较大电流以保证打印机正常工作。同时由于电流较大导致三端稳压集成电路MC7812和LM317过热，为了确保电路工作正常，给两个芯片分别加上散热片。 4.6.2直流稳压电源的检测
本系统对电源要求高，因为稳定性和可靠性在单片机的应用中具有格外重要的意义。为了提高稳定性，单片机的允许电压变化范围很宽。通常单片机使用5V电压，所以采用较为复杂的稳压电源，电源电路的主要部件采用集成的三端稳压器件如LM317与MC7812，稳压电源输入电压范围宽，输出电压稳定，电流较大,抗干扰能力强，以满足主控系统和微型打印机的要求[17]。
数字万用表对稳压电源的测试结果，如表4-14所示：
表4-14 电压测试
+5V直流稳压电源 输入级（原） 220V交流电压 MC7812输出 11.998 V 输出级 4.997V 毕业论文
5 软件部分
根据程序设计步骤流程图（图5-1），准备本次设计所需要的整体流程图和部分流程图。
Y N 程序有大问题 N 拟制设计任务书 建立或修改数学类型 确立算法 编制或修改流程图 编制或修改程序 N 汇编通过 Y 上机调试 调试通过 Y N 试运行通过