AS-Interface總線技術在數控機床中的應用

(1)單片機系統鍵盤原理

行列式鍵盤的接法比獨立式鍵盤的接法復雜，編程實現上也會比較復雜。但是，在占用相同的I/O端口的情況下，行列式鍵盤的接法會比獨立式接法允許的按鍵數量多，其原理圖如圖1所示。

圖1 4×4行列式鍵盤的原理圖

實際的工程中，可能會使用PIC16C5X這種通用的可編程的鍵盤、顯示接口器件，使用PIC16C5X單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。

行列式鍵盤的工作方式是先用列線發(fā)送掃描字，然后讀取行線的狀態(tài)，查看是否有按鍵按下。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有64個按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵盤不斷掃描、自動消抖、自動識別按下的鍵，并給出編碼，能對雙鍵或n個鍵同時按下的情況實行保護。

在顯示部分，它可以為發(fā)光二極管、熒光管及其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示接口，而且為顯示器提供多路復用信號，可以顯示多達16位的字符或數字。

鍵盤中有無按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來判斷的，其方法是將列線的所有I/O線均置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入累加器A中，如果有鍵按下，總會有一根行線被拉至低電平，從而使行輸入不全為1。

鍵盤中哪一個鍵按下可由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來判斷，其方法是依次給列線送低電平，然后檢查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列，如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與0電平線相交的交點上的那個鍵。

(2)單片機鍵盤掃描法

掃描法是在判定有鍵按下后逐列果行(或列)的狀態(tài)出現非全1狀態(tài)，如果(或列)的狀態(tài)出現非全1狀態(tài)，這時0狀態(tài)的行、列交點的鍵就是所按下的鍵。

掃描法的特點是逐行(或逐列)掃描查詢，這時相應行(或列)應有上拉電阻接高電平。行列式鍵盤掃描程序就是采用掃描法來確定哪個鍵按下的，圖1中行線上拉電阻接+5V，列線逐列掃描。

①逐行(或列)掃描查詢法。

確定矩陣式鍵盤上哪個鍵被按下時運用掃描法，又稱為逐行(或列)掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，過程如下。

· 判斷鍵盤中有無鍵按下，將全部行線Y0～Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。

· 判斷閉合鍵所在的位置，在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其他線為高電平，在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)，若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鍵。

②反轉法。

掃描法要逐列(行)掃描查詢，當按下的鍵在最后行(列)，要經過多次掃描才能獲得鍵值/鍵號。而反轉法只要經過兩個步驟就可獲得鍵值，原理如圖2所示。

圖2 線反轉法原理

圖中硬件采用中斷方式工作，用一個8位I/O口構成4×4鍵盤。假定圖中虛線為所按下的鍵，其反轉法的步驟如下。

· 將D3～D0設為列輸入線，D7～D4設為行輸出線，并使I/O輸出信號D7～D4為0000。若有鍵按下，與門的輸出端變?yōu)榈碗娖剑駽PU申請中斷，表示鍵盤中有鍵按下。與此同時，D3～D0的數據輸入到內存中的某一單元中，其中0位對應的是被按下鍵的列位置。

· 將第一步中的傳送方向反轉過來，即將D7～D4設為輸入線，D3～D0設為輸出線。使I/O口輸出數據為N單元中的數(即D3～D0為按下鍵的列位置)，然后讀入I/O口數據，并送入內存N+1單元中存放，該數據的D7～D4位中0電平對應的位是按下鍵的行位置。最后，將N單元中的D3～D0與N+1單元中的D7～D4拼接起來就是按下鍵的鍵值。

單片機應用系統中，任何I/O口或擴展I/O口均可構成行列式鍵盤。典型的鍵盤接口有通用I/O擴展口、串行LO擴展口和專用鍵盤芯片構成的行列式鍵盤。由于帶有行列式鍵盤的應用系統中通常都有顯示器，為節(jié)省I/O口線，往往把顯示器電路與行列式鍵盤做在一個接口電路中。