扩展键盘电路及其编程

1. 扩展键盘电路

AT89C2051是美国ATMEL公司采用CMOS工艺生产的20脚八位单片机。它带有2k字节flash ROM和128字节的片内RAM，15根I/O线，2个16位定时/计数器，5个两级中断源，一个全双工串行口。另外还带有精确的模拟比较器、片内振荡器和时钟电路。其指令集和输出管脚与工业标准的MCS－51系列器件兼容，是当前性/价比较高的一种八位单片机。

虽然采用8279/8155 等芯片扩展键盘较为方便，但在某些场合，特别是电路要求较为紧凑、印刷电路板较小的情况下，AT89C2051扩展键盘较为合适。其优点是体积小、成本低，同时在合理安排15根I/O口线的情况下，可以获得与8279/8155相同数量甚至更高的键盘数。其难点在于，在软件中必须妥善解决键盘扫描、去抖动、双键同时按下、与上位机通讯等问题。

图1所示为采用AT89C2051构成的键盘扩展电路。AT89C2051的串行口作为上位机的通讯口，以减轻多机通讯时上位机的串行负担，P1.0口线向上位机申请中断。为提高电路工作的可靠性，可以采用MAX705/706、MAX813L等看门狗电路，负责对CPU进行监视。本文采用MAX706复位/看门狗电路，并采用P3.7口线对其定时刷新，即“喂狗”。采用74LS138扩展行扫线，使用 P1.1、P1.2、P1.3对其进行控制，使行扫线依次改变状态。采用这种方法，行扫线最多为八根。由于本文键盘仅为20键，因此采用P1.4、 P1.5、P1.6、P1.7作为列扫线已经足够。对于所需键盘数更多的情况，可以补充P3.5、P3.4、P3.3、P3.2等口线作为列扫线。在此情况下，可以扩展的键盘数为64键。如不存在多机通讯的要求，可以继续补充P1.0口线作为列扫线。在此情况下，可扩展的键盘数为72个。如以P1.0扩展行扫线，采用两片74LS138或其它4－16译码器，则可扩展的键盘数最多可达128个。本电路中采用AT89C52作为上位机。

2. 软件结构

2.1 软件去抖动处理

按键的触点在闭合和断开时均会产生抖动，这时触点的逻辑电平是不稳定的，如不妥善处理，将会引起按键命令的错误执行或重复执行。本文采用软件延时的方法来避开抖动阶段，在延时开始和结束时读取列扫线状态，如果一致，则判断有键按下。延时时间为10ms。

2.2 按键连击的处理

连击是指操作者按下某一键但没有释放该键，则该键对应的功能将反复被执行，好象操作者在连续操作该键一样。由于单片机的速度较快，这种情况很容易发生。连击在很多情况下是不允许的，它使操作者很难准确地进行操作。

解决连击的关键是一次按键只让它响应一次，该键不释放就不执行第二次。

2.3 键盘扫描

本文采用的键盘为20键的小键盘，其扫描码较为简单，可参见图1，在此不作专门介绍。

2.4 与上位机通讯本文提出的方法是采用串行口进行通讯的。采用定时/计数器1为波特率发生器，具体数值为1200bps。AT89C2051采用串行中断方式与上位机进行通讯；而上位机的键盘响应与处理则安排在外中断1服务程序中。上位机在INT1中断服务程序中首先应向键盘发送相应的地址，然后再进入接收状态。在上位机的中断服务程序中，还可以设置接收键值的时间范围，超时则认为此键值作废。

2.5 MAX706的复位

AT89C2051对MAX706的复位安排在定时/计数器0的中断服务程序中。而上位机对MAX706等监控电路的复位可以自由安排，但必须在1.6s之内完成。

3. 软件程序清单

软件的流程框图如图2所示。具体的程序清单如下：
THIS_051　 EQU　＃0AAH
NO_KEY 　 EQU　 ＃0F0H
　　 ORG 0000H
　　　AJMP MAIN
　　　ORG 000BH
　　　AJMP INT_T0
　　　ORG 0023H
　　　AJMP INT_SERIES
　　　ORG 0030H
MAIN:
　　　MOV SP,＃40H
　　　SETB P1.0
　　　SETB P1.1
　　　SETB P1.2
　　　SETB P1.3
CLR P3.7
　　　　MOV TMOD,＃21H
　　　　MOV TL1,＃0E6H
　　　　MOV TH1,＃0E6H
　　　　MOV TL0,＃00H
　　　　MOV TH0,＃80H
　　　　CLR ET1
　　　 SETB TR1
　　　 SETB ET0
　　　 SETB TR0
　　　　MOV PCON,＃80H
　　　　MOV SCON,＃0D0H
　　　　SETB ES
　　　　SETB EA
　　READKEY:
　　　　CLR P1.1
　　　　CLR P1.2
　　　　CLR P1.3
　　　　MOV R1,＃00H
　　　　LCALL DELAY10US
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,DEL_SHAKER1
　　　　SJMP TEST_LINE2
　　DEL_SHAKER1:
　　　　LCALL DELAY10MS
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,KEY_VALUE
　　TEST桳INE2:
　　　　SETB P1.1
　　　　MOV R1,＃01H
　　　　LCALL DELAY10US
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,DEL_SHAKER2
　　　　SJMP TEST_LINE3
　　DEL_SHAKER2:
　　　　LCALL DELAY10MS
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,KEY_CALUE
　　TEST_LINE3:
　　　　SETB P1.2
　　　　CLR P1.1
　　　 MOV R1,＃02H　　LCALL DELAY10US
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,DEL_SHAKER3
　　　　SJMP TEST_LINE4
　　DEL_SHAKER3:
　　　　LCALL DELAY10MS
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A，＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,KEY_VALUE
　　TEST_LINE4:
　　　　SETB P1.1
　　　　MOV R1,＃03H
　　　　LCALL DELAY10US
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,DEL_SHAKER4
　　　　SJMP TEST_LINE5
　　DEL_SHAKER4:
　　　　LCALL DELAY10MS
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,KEY_VALUE
　　TEST_LINE5:
　　　　SETB P1.3
　　　　CLR P1.1
　　　　CLR P1.2
　　　　MOV R1,＃04H
　　　　LCALL DELAY10US
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,DEL_SHAKER5
　　　　SJMP RET_READKEY
　　DEL_SHAKER5:
　　　　LCALL DELAY10MS
　　　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,KEY_VALUE
　　RET_READKEY:
　　　　AJMP READKEY
　　KEY_VALUE:
　　　　JNB ACC.7，FIRST_LINE
　　　　JNB ACC.6，SECOND_LINE
　　　　JNB ACC.5,THIRD_LINE
　　　　JNB ACC.4，FOUTH_LINE
　　　　AJMP READKEY
　　FIRST_LINE:
　　　　MOV R0,＃03H
　　　　SJMP SEND_KEY
　　SECOND_LINE:
　　　　MOV R0,＃02H
　　　　SJMP SEND_KEY
　　THIRD_LINE:
　　　　MOV R0,＃01H
　　　　SJMP SEND－KEY
　　FOUTH_LINE:
　　　　MOV R0,＃00H
　　SEND_KEY:
　　　　MOV A,R0
　　　　MOV B,＃05H
　　　　MUL AB
　　　　ADD A,R1
　　　　MOV DPTR,＃KBTAB
　　　　MOVC A,@A＋DPTR
　　　　MOV R3,A
　　　　CLR P1.0
　　　　LCALL DELAY10US
　　　　SETB P1.0 KEY_LOOP:
　　　　LCALL DELAY10US
   　　MOV A,P1
　　　　ANL A,＃0F0H
　　　　CJNE A,NO_KEY,KEY_LOOP
　　　　SETB P1.1
　　　　SETB P1.2
　　　　SETB P1.3
　　　　AJMP READKEY
　　INT桾0:
　　　　MOV TL0,＃00H
　　　　MOV TH0,＃80H
　　　　CPL P3.7
　　　　RETI
　　INT_SERIES:
　　　　PUSH ACC
　　　　JNB RI,TRANSMISSION
　　　　CLR RI
　　　　MOV A,SBUF
　　　　CJNE A,THIS?051,RETURN
　　　　MOV A,R3
　　　　MOV SBUF,A
　　　　SJMP RETURN
TRANSMISSION:
　　　　CLR TI
　　RETURN:
　　　　POP ACC
　　　　RETI
　　DELAY10MS:
　　　　MOV R6,＃10
　　DELAY1：MOV R5,＃250
　　DELAY2:DJNZ R5,DELAY2
　　　　DJNZ R6,DELAY1
　　　　RET
　　DELAY1MS:
　　　　MOV R5,＃250
　　DELAY4:DJNZ R5,DELAY4
　　　　RET
　　DELAY10US:
　　　　MOV R5,＃05H
　　DELAY3:DJNZ R5,DELAY3
　　　　RET
　　KBTAB:DB′TG369CF258DP147SH0IR′