嵌入式实验三人机交互接口-键盘操作实验

实 验 报 告

指导教师

课程名称 实验仪器 实验名称 系 别 专 业 班级/学号学生姓名 实验日期 成 绩

嵌入式系统设计

清华同方辰源嵌入式系统实验箱 实验三:人机交互接口-键盘操作实验 计算机学院

计算机科学与技术

实验三：人机交互接口-键盘操作实验

一、实验问题回答

（1）键盘的工作原理是什么？

答：键盘分独立式键盘与矩阵式键盘。 独立式键盘：

在由单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用的最多的是独立式键盘。这种键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。

当按键没按下时，CPU对应的I/O接口由于内部有上拉电阻，其输入为高电平；当某键被按下后，对应的I/O接口变为低电平。只要在程序中判断I/O接口的状态，即可知道哪个键处于闭合状态。 矩阵式键盘：

矩阵式键盘使用于按键数量较多的场合，它由行线与列线组成，按键位于行、列的交叉点上。一个3*3的行列结构可以构成一个有9个按键的键盘。同理，一个4*4的行列可以构成一个16按键的键盘。很明显，在按键数量较多的场合，与独立式键盘相比，矩阵式键盘要节省很多I/0接口。 键盘按键识别方法分扫描法语线反转法。 扫描法：

扫描法有行扫描和列扫描两种，无论采用哪种，无论采用哪种，其效果是一样的，只是在程序中的处理方法有所区别。下面以列扫描法为例来介绍扫描法识别按键的方法。首先在键处理程序中将P1.4-P1.7依次按位变低，P1.4-P1.7在某一时刻只有一个为低。在某一位为低时读行线，根据行线的状态即可判断出哪一个按键被按下。如2号键按下，当列线P1.5为低时，读回的行线状态中P1.0被拉低，由此可知K2键被按下。一般在扫描法中分两步处理按键，首先是判断有无键按下，如行线有一个为低，则有键按下。当判断有键按下时，使列线依次变低，读行线，进而判断出具体哪个键被按下。

线反转法：

扫描法是逐行或逐列扫描查询，当被按下的键处于最后一列时，要经过多次扫描才能最后获得此按键所处的行列值。而线反转法则显的简练，无论被按的键处于哪列，均可经过两步即能获得此按键所在的行列值。

首先将行线P1.0-P1.3作为输入线，列线P1.4-P1.7作为输出线，并且输出线输出全为低电平，读行线状态，则行线中电平为低的是按键所在的行。然后将列线作为输入线，行线作为输出线，并将输出线输出为低电平，读列线状态，则列线是电平为低的是按键所在的列。综合上述两步结果，确定按键所在的行和列，从而识别出所按下的键。 假设10号键被按下，在第一步P1.3-P1.0全为低电平时，读P1.4-P1.7的值，则P1.5为低电平；在第二步P1.4-P1.7输出全为低电平时，读P1.3-P1.0时，P1.2为低电平。由此可判断第3行第2列有键被按下，此键就是K10键。

（2）键盘等其他外部设备与CPU之间如何协调工作？

答：cpu通过I/O接口和外部设备进行数据交换。cpu通过接口对外设进行控制的方式有以下几种：程序查询方式、中断处理方式、DMA传送方式。

（3）在实验报告中对键盘中断服务程序进行逐行注释，理解计算机是如何接收键盘输入的。

答：

void GPIO_PORT_D_ISR(void)

{ unsigned char ucKey; //定义一个unsigned char类型的变量 ucKey unsigned long ulStatus; //定义一个unsigned long 类型的变量 ulStatus ulStatus = GPIOPinIntStatus(GPIO_PORTD_BASE, true); //读取中断状态 GPIOPinIntClear(GPIO_PORTD_BASE, ulStatus);//清空读取到的中断 if(ulStatus & GPIO_PIN_7)//如果GPIO_PIN_7中断状态有效 { ucKey = GPIOPinRead(GPIO_PORTC_BASE, GPIO_PIN_4);//读取管脚 ucKey = ucKey>>1;//ucKey右移一位 ucValue = ucValue + ucKey;//ucValue+1 ucValue = ucValue<<1;//ucValue左移一位 i++; if(i==4)//如果发生四次中断 { i=0;//i置0

Event_Key=1;//Event_Key置一，代表按键信息已传给cpu oledkey[1]='\\0';给oledKey[1]赋值\\0 if((ucValue>>4)<10)//如果ucValue右移四位后小于10 oledkey[0] = (ucValue>>4) + 48;//则oledkey[0]右移四位后加48 else oledkey[0] = (ucValue>>4) - 10 + 'A';//否则ucValue右移四位减10加A } } }

（4）根据实验思考，如果有两个不同的中断需要响应时，应该如何设计程序？

答： while(1)

{ if(Event_key)//中断1发生的标志 { Event_key=0; ?. ? } if(Event) //中断2发生的标志 { Event = 0; ? ? } }

（5）按下几个键后屏幕中出现多个字符怎么办？如何只显示一个？

答：发生一次按键中断后调用一次函数RIT128x96x4Clear();。

（6）因为本次实验需要响应两个中断，需要对主函数的死循环做以下改动。

while(1) { if(Event_key) { Event_key=0; …. … } if(Event) { Event = 0; …… } }

思考：这样设计的目的和作用是什么？要是系统需要响应4个不

同的中断又如何设计？

答：目的是使各个中断的处理不受影响。如果需要响应4个不同的中断则需要定义四个全局变量（值为0或1）来标记每个中断。 示例如下：

while(1) {