基于arm鍵盤課程設(shè)計(jì)

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1、基ARM課程設(shè)計(jì)專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)號(hào)：17號(hào)姓名：在ARM嵌入式應(yīng)用中，人機(jī)交互對(duì)話最通用的方法就是通過鍵盤和LCD顯示進(jìn)行的，本設(shè)計(jì)是通過鍵盤向系統(tǒng)發(fā)送各種指令或置入必要的數(shù)據(jù)信息。鍵盤模塊設(shè)計(jì)的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。1?實(shí)例說明在ARM應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是ARM的工作之一，ARM在忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤的輸入，則取決于鍵盤的工作方式。鍵盤工作方式的選取原則是既要保證能及時(shí)響應(yīng)按鍵操作，又要不過多占用ARM的工作時(shí)間。本實(shí)例介紹ARM系統(tǒng)中常用的行列式鍵盤電路的硬件設(shè)計(jì)、鍵盤掃描及鍵盤測(cè)試

2、，行列式鍵盤適應(yīng)于按鍵數(shù)量較多，又不想使用專用鍵盤芯片的場(chǎng)合。這種方式的按鍵接口由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。2鍵盤工作原理2.1常用鍵盤接口常用按鍵接門可分為獨(dú)立式按鍵接口、行列式按鍵接口和專用芯片式等。具體采用哪?種方式，可根據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)際情況而定。下面分別介紹這幾種接口方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合。1.?獨(dú)立式按鍵接口獨(dú)立式按鍵接口設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是電路配置靈活，軟件實(shí)現(xiàn)簡單。但缺點(diǎn)也很明顯，每個(gè)按鍵需要占用一根口線，若按鍵數(shù)量較多，資源浪費(fèi)將比較嚴(yán)重，電路結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜。因此本方法主要用于按鍵較少或?qū)Σ僮?/p>

3、速度要求較高的場(chǎng)合。軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以采用中斷方式，也可以采用查詢方式，示意圖如圖13-1所示。?2.?行列式按鍵接口行列式按鍵接口示意圖如圖13-4(a)所示，其使用原理將在下節(jié)詳細(xì)講述。行列式按鍵接口適應(yīng)于按鍵數(shù)量較多，又不想使用專用鍵盤芯片的場(chǎng)合。這種方式的按鍵接口由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。這種方式的優(yōu)點(diǎn)就是相對(duì)于獨(dú)立接口方式可以節(jié)省很多I/O資源，相對(duì)于專用芯片鍵盤可以節(jié)省成本，且更為靈活。缺點(diǎn)就是需要用軟件處理消抖、重鍵等。行列式按鍵接口是一種老式的鍵盤接口，其鍵掃描方法是幾乎所有PC鍵盤所

4、采用的方法。3．專用芯片式設(shè)計(jì)專用鍵盤處理芯片一般功能比較完善，芯片本身能完成對(duì)按鍵的編碼、掃描、消抖和重鍵等問題的處理，甚至還集成了顯示接口功能。專用鍵盤處理芯片的優(yōu)點(diǎn)很明顯，可靠性高，口簡單，使用方便，適合處理按鍵較多的情況。但在很多應(yīng)用場(chǎng)合，考慮成本因素，可能并不是最佳選擇。2.2行列式鍵盤工作原理ARM嵌入式系統(tǒng)使用常用的行列式鍵盤電路，此電路的優(yōu)點(diǎn)是比較節(jié)省I/0口線，并且接口簡單。它的工作模式如圖13-2所示。它的行線與按鍵的一個(gè)引腳相連，列線與按鍵的另一個(gè)引腳相連。平時(shí)列線被置成低電平，沒有按鍵被按下時(shí)

5、，行線保持高電平，而有按鍵被按下時(shí)，行線被拉成低電平。這時(shí)候控制器知道有按鍵被按下，但只能判斷出在哪一行，不能判斷出在哪一列，因此接下來就要進(jìn)行鍵盤掃描，以確定具體是哪個(gè)按鍵被按下。2.3鍵盤掃描流程在行列式鍵盤方式中，ARM對(duì)鍵盤的掃描采取程序控制方式，一旦進(jìn)入鍵掃描狀態(tài)，則反復(fù)地掃描鍵盤，等待用戶從按鍵上輸入命令或數(shù)據(jù)。而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過程中，ARM將不再響應(yīng)鍵入要求，直到ARM返回重新掃描鍵盤為止。編程掃描程序流程圖如圖13-3所示。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1?ARM鍵盤接口ARM由通用接口GPl支持鍵

6、盤行掃描(Scanningkeyboardrow)和支持鍵盤陣列掃描(Scanningkeyboardmattix)。其中，PortA、PortB、PortD豐要用于外圍芯片信號(hào)的控制，PortE有雙重作用。例如，Port?A控制鍵盤的行信號(hào)，PortB用于RS-232，PortD用丁控制MODEM、FPGA。ARM內(nèi)置點(diǎn)陣式鍵盤，專用的8位列輸出COL[7：0]，PortA口可復(fù)用作鍵盤的行輸入，任意一個(gè)鍵按下時(shí)都會(huì)產(chǎn)生中斷。其特點(diǎn)如下：·列輸出能被驅(qū)動(dòng)成全低、全高或者全高阻，允許8x8鍵矩陣的任意組和按鍵；·Po

7、rtA8位或的結(jié)果驅(qū)動(dòng)一個(gè)鍵盤中斷；·鍵盤中斷能夠喚醒系統(tǒng)。3.2鍵盤電路原理圖實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)硬件構(gòu)成為4×4的行列式鍵盤，鍵盤的連接電路如圖13-4所示。行線通過一個(gè)電阻被上拉到VCC，VCC是+5V電壓。行線與按鍵的一個(gè)引腳相連，列線與按鍵的另一個(gè)引腳相連。平時(shí)列線被置成低電平，沒有按鍵被按下時(shí)，行線保持高電平：而有按鍵被按下時(shí)，行線被拉成低電平，這時(shí)候控制器知道有按鍵被按下，但只能判斷出在哪一行，不能判斷出在哪一列，因此接下來就要進(jìn)行鍵盤掃描，以確定具體是哪個(gè)按鍵被按下。鍵盤掃描的過程是將列線逐列置成低電平，然后讀

8、取行線狀態(tài)，直到行線中出現(xiàn)低電平，這時(shí)可知哪一列是低電平;然后將行線與列線的狀態(tài)裝入鍵碼寄存器，進(jìn)行按鍵譯碼，得到按下的按鍵的相應(yīng)編碼，這樣就完成了按鍵掃描過程。當(dāng)然，一個(gè)完整的按鍵掃描過程還需要配合相應(yīng)的鍵盤去抖動(dòng)手段才能正確地識(shí)別按鍵，不會(huì)發(fā)生重鍵和錯(cuò)誤判斷等情況。對(duì)于使用者來說，利用此電路可以作為底層嵌入式的鍵盤控制器，即實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的掃描