在单片机运用体系中，存在多种形式的外部数据输入接口界面，例如RS-232C串行通讯、键盘输入等。其间运用键盘接口输入数据，是完成现象实时调试、数据调整和操控最常用的办法。单片机的外围键盘扩展电路有多种完成办法，例如直接运用I/O接口线或外接8255A接口芯片，合作恰当的接口管理程序，就能够完成外围键盘扩展功用。可是，在这些办法中，键盘扩展电路需求占用单片机的资源对按键进行监控和处理，这对要求高实时性处理的单片机体系是不完成的。为了处理这一问题，能够运用专用键盘接口芯片（例如Intel8279）来组成键盘子体系。并且，这类专用键盘接口芯片在运用灵活性方面尚有短缺，特别当用户需求完成某些特定功用时，其缺陷更为显着。针对上述问题，本文提出一种运用杂乱可编程逻辑器材（Complex Programmable Logic Device，CPLD）规划技能完成专用键盘接口芯片的计划。
1、体系原理
图1是单片机体系中键盘子体系的构成原理框图。其间键盘接口芯片KB-CORE是该子体系的中心部分，它应具有如下功用：榜首，发生按键扫描时序，并进行硬件去颤动。假如直按键按下，完成按键编码、中止处理等功用。第二，能够区别处理数字键和功用键。数字键钭由接口芯片暂存，而当功用键被按下时请求CPU中止处理；对多个按键一起按下，按必定的编码优先级处理。第三，供给与MCS-51系列单片机兼容的接口，单片机能够读取芯片中保存的数据或功用代码。第四，供给数据显现接口，能够直接驱动4位七段LED数码管，并进行动态扫描显现。
按键根据键盘子体系的服务目标拟设置子数字键（0～9）、功用键（ROW、COL、DAT）、清零键（CLR）共14个，排成4×4的矩阵，有两个未界说。
2、专用键盘接口芯片功用结构规划
根据上述专用键盘芯片KB-CORE的功用要求，图2示出本芯片内部应有的结构框图。
其作业原理如下：（1）键盘扫描操控及编码电路中内含一个环形计数器。该计数器计数输出至KSL［0～3］端作为键盘扫描信号。每逢扫描信号发生变化时，键盘扫描操控器从KRL［0～3］端读入某一行按键的状况信号。假如没有按键被按下，则扫描下一行；假如有按键被按下，则操控器承认被扫描行，并推迟约10ms去颤动，然后再次扫描被承认行以承认按键是否误读。假如按键被证明按下，则一向等候直至用户松开该键。与此一起，数字键码将被保存到先进先出存储器，功用键则直接发生中止请求信号IRQ，告诉CPU读取键码DBO［0～7］。（2）FIFORAM中数据容量为16位。每4位对应一个字形符，所以七段LED数码管需求4位。（3）扫描发生器一方面发生LED的位选信号DSL［0～3］，另一方面发生扫描显现输出操控电路的位数据选通讯号。扫描显现输出操控电路根据位数据选通讯号读取FIFO RAM中相对应的数据，然后送七段译码电路输出DP［0～6］驱动LED显现屏的段选信号电极。（4）接口操控电路一方面用来辨认CPU的读时序；另一方面用来对地址信号线A1A0译码，完成对输出数据的挑选。若A0A1=“00”，则输出FIFO RAM中的低字节数据；若A0A1=“01”，则输出FIFO RAM中的高字节数据；若A0A1=“10”，则输出操控数据（标明ROW、COL、DAT中哪一个被按下）；若A0A1=“11”，则不输出FIFO RAM中的任何数据。
3、专用键盘接口芯片中心部分的状况描绘与完成
为了完成上述专用键盘接口芯片功用结构，运用可编程逻辑技能对各个功用块进行逻辑的序描绘和完成。因为键盘扫描操控和去抖的逻辑时序规划较杂乱并具典型性，因而下面将对键盘扫描操控和去抖部分的规划思维进行介绍。
键盘扫描时序的基本原理可能用图3所示的状况图表明。状况图的输入变量为RST（复位）、KEY-PRESS（有按键）、TIMER-OVER（去颤动延时完毕）；输出变量包含EN-SCAN（扫描行搬运）、EN-CODED（键盘编码发动）、START-TIMER（敞开去颤动延时）。从图3中知道，状况S0→S1→S2为按键扫描状况键，状况S3→S4→S5为去抖延时状况链，状况S6为按键坚持期。当按键被按下时，进入发动（S3）去抖延时状况链；去抖延时完毕后（S5），若按键没有按下则康复扫描状况键（S0）；若按键承认被按下则进入坚持期（S6），并输出按键编码，保持至按键松开。
根据状况图3和上述的状况搬运描绘，进行键盘扫描操控电路的规划，成果如图4所示。其间H3是6位循环移位寄存器，由时钟CLK触发实时状况移位。移位寄存器的输出Q0～Q5别离代表键盘扫描操控电路的状况S0～S6，当然它们并非一一对应，但完成的功用相同。值得一提的是，假如专用键盘芯片KB-CORE的外部时钟CLK来自单片机的ALE信号（如图1所示），当单片机时钟为6MHz时，则专用键盘芯片KB-CORE的外接时钟为1MHz的方波信号，信号周期为1μs。假如将该时钟信号经过一个分频器，使其输出的信号周期约为Tclk=1μs×2 12≈4ms，然后再作为H3的时钟信号。这意味着键盘扫描操控电路约4ms扫描一行按键。假如H3中的Q2态没有被运用，则能够完成约8ms的去颤动延时。经过这样的规划，能够革除延时计数器，简化电路。
4、 专用键盘接口芯片的完成
根据实时数据校对体系的规划要求，运用了34上自界说I/O引脚和PC44封装的CPLD来完成专用键盘接口芯片KB-CORE。芯片型号的挑选根据归纳所需求的宏单元（Macrocells）个数决议。假如凭借硬件描绘言语VHDL［5］对上述规划进行描绘，归纳成果需求约140个宏单元；假如改用原理图输入办法，则只需约60个宏单元。因而选用XC9572芯片能够满意上述专用键盘接口芯片KB-CORE的要求。实际运用如图1和图2所示。操作成果标明键盘接口芯片功能安稳。
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