畢業(yè)設計----基于單片機的ps2鍵盤設計

1、<p>　　PS2鍵盤在單片機上的應用</p><p>　　摘 要：在嵌入式PC應用系統(tǒng)中，作為人機交互設備的鍵盤，往往采用結構簡單按鍵少的矩陣鍵盤。標準鍵盤雖然能直接與嵌入式PC機的PS/2接口相連，但是體積大，按鍵多，不能滿足需求，本文提出用一種AT89C52單片機實現(xiàn)具有標準PS/2接口的矩陣鍵盤，具有便捷，實用的特點。</p><p>　　關鍵詞：PS/2接口，PS/2

2、鍵盤，撥號鍵，AT89C52，LCD1602</p><p>　　Abstract: PS/2 interface is one of the most useful mouse interface.It was IBM’s patent named osulum before. It is the dedicate interface of mouse and keyboard. This text impli

3、ed a plan using PS/2 to make a system. PS/2 tansmit the data which was pressed, and AT89C52 receive it ,disposed it and transmit it to Lcd1602. Lcd1602 discover it to make us know which key has been pressed. PS/2 simulat

4、e a phone’s dial keyboard. This system’s feature is the circuit is sample and useful.</p><p>　　Keywords: PS/2 keyboard, AT89C52, LCD1602，PS/2 interface，dial keyboard</p><p><b>　　目錄</b&g

5、t;</p><p><b>　　1、前言1</b></p><p>　　2、整體方案設計2</p><p>　　2.1 方案論證2</p><p>　　2.2 方案比較3</p><p>　　3、單元模塊設計4</p><p>　　3.1 PS2鍵盤模塊4&l

6、t;/p><p>　　3.2 單片機模塊6</p><p>　　3.3 LCD顯示模塊7</p><p><b>　　4 、軟件設計9</b></p><p>　　5、系統(tǒng)技術指標及精度和誤差分析10</p><p><b>　　6 、結論11</b></p>

7、;<p><b>　　7、設計小結12</b></p><p><b>　　8、致謝14</b></p><p><b>　　9、參考文獻14</b></p><p>　　附錄1：電路總圖15</p><p>　　附錄2：仿真圖16</p>

8、<p>　　附錄3：軟件代碼17</p><p><b>　　1、 前言</b></p><p>　　單片機因其性價比高, 處理能力強, 且抗干擾能力好, 在醫(yī)療器械、機電液控制、數(shù)據傳輸?shù)雀黝惞た叵到y(tǒng)和設備儀器中得到廣泛應用。一方面, 在實際應用中, 單片機經常需要將采集到的數(shù)據發(fā)送給PC機進行處理或保存等; 另一方面, 工控系統(tǒng)和設備儀器設計, 因環(huán)

9、境或軟硬件資源的限制, 也往往需要不同的通信接口。比如, 很多工控PC機的鍵盤接口因受惡劣環(huán)境不利于鍵盤的使用而處于閑置狀態(tài)。因此, 設計一個具有通用性的PS/2鍵盤通信接口既方便PC機進行外設擴展, 又豐富了單片機的接口資源。單片機與PC機常用的數(shù)據通信協(xié)議為RS - 232通信協(xié)議, 傳輸數(shù)據格式是二進制, 而單片機通過PS/2鍵盤協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據格式是ASC II碼, 可以直接以常用的文本文件和表格文件的形式進行處理和保存。目前,

10、單片機采用PS/2協(xié)議進行通信較多的是單片機接收PS/2鍵盤設備的數(shù)據, 而以單片機做為鍵盤與PC機通信則較為少見。本文的新穎之處主要表現(xiàn)為:</p><p>　　1.本文主要著眼于基于單片機的PS/2鍵盤通信模塊的實現(xiàn), 本模塊可通過RS -232、RS - 485接口或數(shù)據總線從其它系統(tǒng)上獲取要傳給PC機的數(shù)據。單片機把二進制數(shù)據轉換成對應的鍵盤掃描碼后上傳給PC機。本模塊只需要簡單的軟硬件改動(甚至于有時不

11、需要改動) 就可以擴展大部分工控系統(tǒng)和設備儀器的通信功能, 具有較大的通用性。</p><p>　　2. 本文比較深入地分析了PC機與鍵盤之間相互通信的時序, 并介紹了PC機開機自檢時鍵盤模塊需要響應的幾個主要命令。</p><p>　　3. 本模塊在條形碼掃描系統(tǒng)中進行了應用測試, 實驗證明了本模塊具有較好的穩(wěn)定性和可靠性, 有較廣泛的應用范圍。</p><p>

12、<b>　　2 、整體方案設計</b></p><p>　　本設計的整體思路是：利用PS2鍵盤，通過AT89C52單片機接收PS2鍵盤的鍵值，并顯示在LCD1602上，PS2鍵盤模擬電話的撥號鍵。</p><p><b>　　2.1 方案論證</b></p><p>　　設計中采用了三個方案，具體的方案見方案一、方案二和方

13、案三。</p><p>　　方案一：普通鍵盤設計方案</p><p>　　采用普通的4X4鍵盤，通過鍵盤掃描得到鍵值，有單片機控制并顯示在LCD上，優(yōu)點是成本低，設計簡單，缺點是鍵盤掃描效率不夠且容易出錯。</p><p>　　圖2.1 普通鍵盤整體方案一框圖</p><p>　　方案二：數(shù)碼管顯示設計方案</p><p&

14、gt;　　采用普通的PS2鍵盤，通過鍵盤掃描得到鍵值，由單片機控制并顯示在數(shù)碼管上，優(yōu)點是成本低，設計簡單，鍵盤自動掃描，自動識別，自動編碼，有鍵按下時才發(fā)送數(shù)據，因此減輕了CPU的負擔，缺點是數(shù)碼管顯示不直觀。</p><p>　　圖2.2 PS2鍵盤整體方案一框圖</p><p>　　方案三：PS2鍵盤方案</p><p>　　見圖2.2.利用PS2鍵盤設計，優(yōu)

15、點是鍵盤自動掃描，自動識別，自動編碼，有鍵按下時才發(fā)送數(shù)據，因此減輕了CPU的負擔，用LCD1602顯示方便直觀。</p><p>　　圖2.3 PS2鍵盤整體方案二框圖</p><p><b>　　2.2 方案比較</b></p><p>　　由于方案一采用的是4X4鍵盤，設計需要CPU不斷的掃描鍵盤，占用了大量的CPU資源，方案二利用PS

16、2鍵盤，有鍵按下時才發(fā)送數(shù)據，減輕了CPU的負擔，但是用數(shù)碼管顯示不夠直觀，交互界面不夠好，因此綜合方案一和方案二的優(yōu)點，本設計采用了方案三。</p><p><b>　　3、 單元模塊設計</b></p><p>　　集成溫度傳感器實際上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的b—e結壓降的不飽和值Vbe與熱力學溫度T和通過。</p><p>

17、　　3.1 PS2鍵盤模塊</p><p>　　PS2模塊由PS2鍵盤和PS2接口組成，利用通信協(xié)議對PS2鍵盤進行操作，PS2通訊協(xié)議是一種雙向同步串行通訊協(xié)議。PS2鍵盤連線圖如圖所示：</p><p>　　圖3.1 PS2鍵盤連線圖</p><p>　　PS2接口操作時序如下圖所示：</p><p><b>　　圖3.2 時

18、序圖</b></p><p>　　PS2接口通信協(xié)議表如下表所示：</p><p>　　圖3.3 通信協(xié)議表</p><p>　　表中，如果數(shù)據位中１的個數(shù)為偶數(shù)，校驗位就為１；如果數(shù)據位中１的個數(shù)為奇數(shù)，校驗位就為０；總之，數(shù)據位中１的個數(shù)加上校驗位中１的個數(shù)總為奇數(shù)，因此總進行奇校驗。</p><p>　　由于ＰＳ／２設備能提

19、供串行同步時鐘，因此，如果ＰＣ機發(fā)送數(shù)據，則ＰＣ機要先把時鐘線和數(shù)據線置為請求發(fā)送的狀態(tài)。ＰＣ機通過下拉時鐘線大于１００μｓ來抑制通訊，并且通過下拉數(shù)據線發(fā)出請求發(fā)送數(shù)據的信號，然后釋放時鐘。當ＰＳ／２設備檢測到需要接收的數(shù)據時，它會產生時鐘信號并記錄下面８個數(shù)據位和一個停止位。主機此時在時鐘線變?yōu)榈蜁r準備數(shù)據到數(shù)據線，并在時鐘上升沿鎖存數(shù)據。而ＰＳ／２設備則要配合ＰＣ機才能讀到準確的數(shù)據。具體連接步驟如下：</p>&l

20、t;p>　?。ǎ保┑却龝r鐘線為高電平。    （２）判斷數(shù)據線是否為低，為高則錯誤退出，否則繼續(xù)執(zhí)行。    （３）讀地址線上的數(shù)據內容，共８個ｂｉｔ，每讀完一個位，都應檢測時鐘線是否被ＰＣ機拉低，如果被拉低則要中止接收。    （４）讀地址線上的校驗位內容，１個ｂｉｔ。   

21、; （５）讀停止位。    （６）如果數(shù)據線上為０（即還是低電平），ＰＳ／２設備繼續(xù)產生時鐘，直到接收到１且產生出錯信號為止（因為停止位是１，如果ＰＳ／２設備沒有讀到停止位，則表明此次傳輸出錯。              （７） 輸出應答位。&

22、#160;   （８） 檢測奇偶校驗位，如果校驗失敗，則產生錯誤信號以表明此次傳輸出現(xiàn)錯誤。    （９）延時４５ μｓ，以便ＰＣ機進行下一次傳輸。</p><p>　　PS2鍵盤掃描方式：鍵盤的處理器如果發(fā)現(xiàn)有鍵被按下釋放或按住鍵盤將發(fā)送掃描碼的信息包到計算機掃描碼有兩種不同的類型通碼和斷碼，當一個鍵被按下或按住就發(fā)送通碼，當一個鍵被釋放就發(fā)送斷碼，每個按鍵被

23、分配了唯一的通碼和斷碼，這樣主機通過查找唯一的掃描碼就可以測定是哪個按鍵，每個鍵一整套的通斷碼組成了掃描碼集有三套標準的掃描碼集，分別是第一套、第二套、和第三套，所有現(xiàn)代的鍵盤默認使用第二套掃描碼    雖然多數(shù)第二套通碼都只有一個字節(jié)寬但也有少數(shù)擴展按鍵的通碼是兩字節(jié)或四字節(jié)寬這類的通碼第一個字節(jié)總是為E0h    正如鍵按下通碼就被發(fā)往計算機一樣，只

24、要鍵一釋放斷碼就會被發(fā)送，每個鍵都有它自己唯一的通碼，它們也都有唯一的斷碼，幸運的是你不用總是通過查表來找出按鍵的斷碼在通碼和斷碼之間存在著必然的聯(lián)系，多數(shù)第二套斷碼有兩字節(jié)長它們的第一個字節(jié)是F0h ，第二個字節(jié)是這個鍵的通碼，擴展按鍵的斷碼通常有三個字節(jié)，它們前兩個字節(jié)是E0h,F0h ，最后一個字節(jié)是這個按鍵通碼的最后一個字節(jié)。我在下面列出了幾個按鍵的第二套通碼和斷碼。</p><p>　　3.2 單片機

25、模塊</p><p>　　STC89C52單片機是Atmel公司生產的單片機，51的內核，具有處理能強、運行速度快、功耗低等優(yōu)點。最小系統(tǒng)包括單片機，電源，復位電路。單片機接收PS2鍵盤的鍵值，并控制LCD的顯示。其系統(tǒng)框圖如下圖所示：</p><p>　　圖3.4 單片機控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　STC89C52單片機有4X8個IO口，其中P0口需外接上

26、拉電阻，因此本次設計采用P1口作為PS2接口，P2口作為與LCD1602的接口，其電路圖如下圖所示：</p><p>　　圖3.5 單片機最小系統(tǒng)圖</p><p>　　3.3 LCD顯示模塊</p><p>　　LCD1602采用8位并行數(shù)據傳輸，其操作時序如下圖所示：</p><p>　　圖3.6 LCD單片機圖</p>&

27、lt;p>　　LCD1602接口由8位數(shù)據線，電源地電源正，液晶顯示偏壓信號（VL），數(shù)據命令選擇端（RS），讀寫選擇端（RW）組成。其接口信號說明如下圖所示：</p><p>　　圖3.7接口信號說明圖</p><p>　　可以在1602的液晶顯示偏壓信號端接一個可變電阻，調節(jié)顯示亮度，初始狀態(tài)時，調至1602上面一排顯示12個黑塊為止，LCD1602電路圖如下圖所示：</p

28、><p>　　圖3.8 LCD電路圖</p><p><b>　　4、 軟件設計</b></p><p>　　1、主程序設計：首先初始化IO口和鍵盤、LCD1602，然后接收按鍵的鍵值，并通過8位并行傳輸方式傳送給LCD1602顯示。</p><p>　　2、獲取鍵值程序：按照PS2鍵盤協(xié)議操作，鍵盤按下時發(fā)送通碼，彈起時發(fā)

29、送斷碼，在單片機中，將接收到的碼字與第二套掃描碼比較，得出鍵值。本次設計共采用12個鍵，模擬電話的撥號鍵。</p><p>　　3、LCD顯示程序：首先初始化LCD1602端口和寄存器，然后接收單片機傳送的數(shù)據，通過1602寫操作時序顯示接收到的數(shù)據。</p><p>　　4.1 程序整體設計框圖</p><p>　　5、 系統(tǒng)技術指標及精度和誤差分析</p

30、><p>　　隨著計算機工業(yè)的發(fā)展，作為計算機最常用輸入設備的鍵盤也日新月異。IBM推出PS2鍵盤接口標準。該標準定義了84~101鍵，采用6腳mini-DIN連接器，用雙向串行通訊協(xié)議并且提供有可選擇的第三套鍵盤掃描碼集，同時支持17個主機到鍵盤的命令。</p><p>　　本系統(tǒng)利用PS2鍵盤作為交互接口，操作方便，比普通鍵盤精度高，在機械鍵盤中需要考慮鍵盤去抖的問題，硬件去抖或軟件去抖，

31、但是在PS2鍵盤中不需要考慮鍵盤去抖，因為PS2鍵盤采用按鍵發(fā)送通碼，彈起發(fā)送斷碼的方式，不易出錯。只要將接口連線處理好，單片機處理數(shù)據時不出錯。</p><p>　　本次設計實現(xiàn)了軟件的設計和電路設計和仿真，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能，完成了系統(tǒng)設計指標：按下一個鍵，準確的顯示在LCD1602上。</p><p><b>　　6 、結論</b></p><p

32、>　　本系統(tǒng)采用第二套鍵盤掃描碼，利用PS2鍵盤作為輸入，準確度比普通鍵盤高，完成了系統(tǒng)的仿真圖，電路圖和程序設計，實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。</p><p>　　很多品牌機上采用PS/2口來連接鼠標和鍵盤。PS/2接口與傳統(tǒng)的鍵盤接口除了在接口外型、引腳有不同外,在數(shù)據傳送格式上是相同的?，F(xiàn)在很多主板用PS/2接口插座連接鍵盤,傳統(tǒng)接口的鍵盤可以通過PS/2接口轉換器連接主板PS/2接口插座。</p>

33、<p>　　采用PS2鍵盤比普通鍵盤精度更高，使用更方便，USB即插即用，與USB相比，穩(wěn)定性而言PS2比較好,但它不支持熱拔插，因此在使用時需注意不能經常拔掉下PS2鍵盤。</p><p><b>　　7、 設計小結</b></p><p>　　本次設計完成后，在效果上能完全達到原先設計的功能。例如，通過按下按鍵“1”，能將數(shù)值“1”發(fā)送到LCD上顯示

34、驅動程序經Keil uVision3編譯，在AT89C52上單片機通過，該模擬鍵盤接口可以作為一個接口模塊嵌入到其他設備儀器和工程控制系統(tǒng)，增加了與PC機的通信途徑。在應用和測試結果分析中，該接口模塊具有較高的可靠性與穩(wěn)定性。</p><p>　　由于時間倉促和我們自身水平有限，本設計在功能上也只是完成了一些基本功能，對于電路的可靠性，穩(wěn)定性等參數(shù)還未做過詳細的測試。仿真中出現(xiàn)的一些問題，也尚未解決。</p

35、><p><b>　　8、 致謝</b></p><p>　　在***老師辛勤指導下，我與小組同學積極討論和思考，完成本此課程設計，此次設計，使我們受益匪淺。在此我要感謝電氣信息學院提供這次課程設計的機會；感謝電氣信息學院各位老師的幫助。在這里我要特別感謝***老師，在我們的設計過程中，至始至終都得到了***老師的悉心指導，我們的設計才得以順利完成。</p>

36、<p><b>　　9、 參考文獻</b></p><p>　　[1] 張培仁.基于 C 語言編程 MCS-51 單片機原理與應用[M]. 北京：清華大學出版社，2003. </p><p>　　[2] 楊振江、杜鐵軍.流行單片機實用子程序及應用實例[M].西安電子科技大學出版社，2002. </p><p>　　[3] 蔡美琴、張

37、為民.MCS-51 系列單片機系統(tǒng)及其應用（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，2004.</p><p>　　[4] 蘇家健.單片機原理及應用技術[M]. 北京：高等教育出版社，2004.</p><p>　　[5] C語譚浩強.言程序設計（第三版）[M].北京：清華大學出版社，2005.</p><p><b>　　附錄1：電路總圖</b&g

38、t;</p><p>　　圖 附錄1 電路總圖</p><p><b>　　附錄2：仿真圖</b></p><p><b>　　圖 附錄2仿真圖</b></p><p><b>　　附錄3：軟件代碼</b></p><p><b>　　main

39、.c:</b></p><p>　　#include<reg52.h> </p><p>　　#include "KEY4x4_MODE.h"</p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#include "type.h"<

40、/p><p>　　#include "lcd1602.h"</p><p>　　uchar Dis_buffer[12]="0123456789*#";</p><p>　　uchar key_flag=0;</p><p>　　void main()</p><p><b&g

41、t;　　{</b></p><p>　　uchar loca,key_value=0;</p><p>　　Init_1602(); //初始化1602</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>

42、　　key_value = Get_key(); //鍵盤掃描</p><p>　　if(key_flag)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lcd_dis(Dis_buffer,key_value,loca++); //顯示</p><p>　　key_flag=0;//標志位清零<

43、;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Lcd1602.c:</p><p>　　#include<reg52.h></p><

44、;p>　　#include <string.h></p><p>　　#include "type.h"</p><p>　　#include "lcd1602.h"</p><p>　　void Init_1602(void) //初始化</p><p><b>　　{

45、</b></p><p>　　Lcd_write_CMD(0x38,0); </p><p>　　Lcd_write_CMD(0x38,1); //設置顯示模式</p><p>　　Lcd_write_CMD(0x08,1); //顯示關閉</p><p>　　Lcd_write_CMD(0x01,1); //清屏</p

46、><p>　　Lcd_write_CMD(0x06,1); //光標從左向右移,文本不移</p><p>　　Lcd_write_CMD(0x0f,1); //顯示開 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay_ms(UCHAR i) //延時 ms級</p>&l

47、t;p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int j;</p><p>　　for(;i>0;i--)</p><p>　　for(j=0;j<125;j++)</p><p><b>　　{;}</b></p><p

48、><b>　　}</b></p><p>　　void Lcd_write_CMD(UCHAR DATA_output,UCHAR If_Check) //寫指令</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(If_Check)</p><p>　　Check_ifbus

49、y(); </p><p>　　RS_1602=0;</p><p>　　RW_1602=0;</p><p>　　DATA_out=DATA_output; </p><p><b>　　E_1602=1;</b></p><p>　　delay_ms(1); </p>&

50、lt;p>　　E_1602=0; //鎖存數(shù)據</p><p>　　RS_1602=1;</p><p>　　RW_1602=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Check_ifbusy(void) //讀狀態(tài)</p><p><b&g

51、t;　　{</b></p><p>　　DATA_out=0xff;</p><p>　　RS_1602=0;</p><p>　　RW_1602=1;</p><p><b>　　E_1602=1;</b></p><p>　　while(DATA_out & 0x80)&l

52、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　E_1602=0; //這兩句protues仿真必須加</p><p>　　E_1602=1; //</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　E_1602=0;<

53、/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Lcd_1602_Display(UCHAR *dis_p) //顯示</p><p><b>　　{</b></p><p>　　UCHAR i,len; //定義要放在前面</p><p&

54、gt;　　len=strlen(dis_p); </p><p>　　Lcd_Set_XY(0,0); </p><p>　　if( len>16)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for( i=0;i<16;i++)</p><p><b>　

55、　{</b></p><p>　　Lcd_write_DATA(dis_p[i],1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　Lcd_Set_XY(0,1);</p><p>　　for( i=16;i<len;i++)</p><p><b&g

56、t;　　{</b></p><p>　　Lcd_write_DATA(dis_p[i],1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>&

57、lt;b>　　{</b></p><p>　　for( i=0;i<len;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Lcd_write_DATA(dis_p[i],1);</p><p><b>　　}</b></p><p&

58、gt;<b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void lcd_dis(UCHAR *dis_p,UCHAR i,UCHAR location)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Lcd_Set_XY(l

59、ocation,0); </p><p>　　Lcd_write_DATA(dis_p[i],1);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Lcd_Set_XY(UCHAR x,UCHAR y) //設置顯示的初始坐標</p><p><b>　　{</b><

60、;/p><p>　　x &= 0x0f;</p><p>　　y &= 0x01;</p><p>　　delay_ms(1);</p><p><b>　　if(y)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　

61、Lcd_write_CMD(0X80+0X40+x,1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　Lcd_write_CMD(0X80+x,1);</p>

62、;<p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Lcd_write_DATA(UCHAR DATA_output,UCHAR If_Check)//寫數(shù)據</p><p><b>　　{</b></p><

63、p>　　if(If_Check)Check_ifbusy();</p><p>　　RS_1602=1;</p><p>　　RW_1602=0;</p><p>　　DATA_out=DATA_output;</p><p><b>　　E_1602=1;</b></p><p>　　d