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串行接口鍵盤(pán)控制器SK5278及其在單片機系統中的應用
摘要：SK5278是一種可管理16個(gè)按鍵的鍵盤(pán)控制器，該器件內部具有去抖動(dòng)處理電路，可直接輸出按鍵的鍵值編碼，并采用串行方式與單片機或微處理器進(jìn)行接口，使用該器件可簡(jiǎn)化單片機系統軟硬件的鍵盤(pán)接口。文中給出了該器件的特點(diǎn)、管腳說(shuō)明和使用方法，并以AT89C2051單片機為例給出了相應的接口電路及相應程序。對于以單片機為核心構成的智能儀器、儀表、工控設備及家用電器而言，構成人機交互的鍵盤(pán)接口電路是必不可少的，而相應的鍵盤(pán)管理軟硬件設計卻比較麻煩。簡(jiǎn)單的矩陣鍵盤(pán)存在著(zhù)占用CPU軟硬件資源多、響應速度慢、監控軟件編制復雜等問(wèn)題，專(zhuān)用的鍵盤(pán)接口器件如INTE8279、HD7219又往往具有LED數碼管顯示電路，如果僅使用其鍵盤(pán)管理功能，則存在硬件資源浪費，接口電路復雜，造價(jià)較高等問(wèn)題，SK5278即是為解決上述鍵盤(pán)管理問(wèn)題而推出的一款鍵盤(pán)控制芯片。
1 特點(diǎn)及引腳功能
SK5278是福州貝能科技有限公司推出的采用PIC內核的鍵盤(pán)控制器。該芯片采用4線(xiàn)串行接口，可與任何種類(lèi)的單片機接口；它具有按鍵有效指示輸出，可用中斷方式管理鍵盤(pán)；其行線(xiàn)X0～X3與列線(xiàn)Y0～Y3可構成4×4鍵盤(pán)矩陣；SK5278的16鍵鍵盤(pán)控制器內含去抖動(dòng)處理電路，因而可直接輸出鍵值；此外，該器件的工作電源電壓范圍寬達4～6V；SK5278采用18腳雙列直插DIP封裝形式。其管腳排列如圖1所示，管腳說(shuō)明如表1所列。
表1 SK5278管腳說(shuō)明
功 能
1DIOO數據輸出端，讀取鍵盤(pán)數據時(shí)，此腳在CLK上升沿輸出數據2KEYO按鍵有效輸出端，平時(shí)為低電平，當檢測到有效按鍵時(shí)，此引腳變?yōu)楦唠娖�。讀取鍵盤(pán)后，此引腳重新變?yōu)榈碗娖?，14VDD 正電源4RST 復位端5VSS 電源地6～9X0～X3I矩陣鍵盤(pán)行線(xiàn)輸入端10～13Y0～Y3O矩陣鍵盤(pán)列線(xiàn)輸出端15OSCOO振蕩輸出腳，輸出頻率為RC振蕩頻率四分之一16RC 外接振蕩器連接端，R=3.3kΩ,C=20pF時(shí)，振蕩頻率為4MHz17CSI片選端，該腳為低時(shí)，可芯片讀取鍵盤(pán)數據18CLKI時(shí)鐘輸入端，讀取鍵盤(pán)數據時(shí)，此腳電平的上升沿表示數據有效2 工作原理
SK5278可用行線(xiàn)X0～X3和列線(xiàn)Y0～Y3構成4×4矩陣鍵盤(pán)。同時(shí)在芯片內部可自動(dòng)完成掃描、譯碼、去抖動(dòng)處理等任務(wù)。當SK5278檢測到有效的按鍵時(shí)，按鍵有效指示“KEY”引腳將從低電平變?yōu)楦唠娖�，并一直保持到按鍵代碼被讀取為止。在“KEY”為高電平期間，如果SK5278接收到“讀鍵盤(pán)數據”命令，（即“CS”管腳變低），則輸出當前按鍵的鍵盤(pán)代碼，SK5278鍵盤(pán)代碼的范圍為00H-0FH。如果在接收到“讀鍵盤(pán)數據”時(shí)沒(méi)有按鍵按下，SK5278將輸出FFH。在一次讀鍵盤(pán)過(guò)程完成后，按鍵有效指示“KEY”將變?yōu)榈碗娖�。利用按鍵有效指示“KEY”與單片機的外部中斷端相連，可完成具有中斷的鍵盤(pán)監控功能，從而提高CPU的工作效率，
減少按鍵響應時(shí)間。
SK5278工作時(shí)需要外接RC振蕩電路以供系統工作，RC元件的典型值為R=3.3kΩ,C=20pF，此時(shí)的振蕩頻率約為4MHz，由于此振蕩頻率較高，故在印制電路板布線(xiàn)時(shí)，所有元件尤其是振蕩電路的元件應盡量靠近芯片，并盡量使電路連線(xiàn)最短。
SK5278的RESET復位端在一般應用情況下，可以直接與正電源連接，在需要較高可靠性的情況下，可以連接外部RC復位電路，在上電或接收到RESET端的復位信號后，SK5278大約需要經(jīng)過(guò)25ms的復位時(shí)間才會(huì )進(jìn)入到正常工作狀態(tài)。程序中應盡可能地減少CPU對SK5278的訪(fǎng)問(wèn)次數，以提高程序的效率。
值得注意的是，如果有2個(gè)鍵同時(shí)被按下，則SK5278只能給出其中一個(gè)按鍵的代碼，因此SK5278不適合應用于需要2個(gè)或2個(gè)以上按鍵同時(shí)被按下的應用場(chǎng)合。如確實(shí)需要雙鍵組合使用或組合增加鍵盤(pán)數量，可在單片機的某I/O腳接入一鍵與SK5278共同組雙鍵鍵盤(pán)監控電路。
3 串行接口及時(shí)序
SK5278采用串行方式與單片機或微處理器接口，串行數據從“DIO”引腳輸出，并由“CLK”端發(fā)出同步時(shí)鐘脈沖。當SK5278檢測到有鍵按下時(shí)，按鍵有效指示“KEY”變高，單片機檢測到“KEY”信號變高后，便將片選端“CS”拉低，從而使得SK5278將取得的鍵盤(pán)數據在“CLK”引腳的上升沿從“DIO”腳依次送出。在單片機發(fā)出8個(gè)時(shí)鐘脈沖后，即可從“DIO”端讀取8位鍵值編碼，該編碼值的D7為最高位，D0為最低位，然后單片機再使片選“CS”變高，并使“KEY”端重新輸出低電平，至此，讀鍵值過(guò)程結束。SK5278的串行接口時(shí)序如圖2所示。圖中，T1表示從“CS”下降沿至第一個(gè)CLK上升沿的延時(shí)，典型值為15μs;T2為CLK脈沖寬度，典型值為10μs；T3為CLK脈沖時(shí)間間隔，典型值為10μs。
4 應用電路
利用SK5278串行接口占用單片機口線(xiàn)少及無(wú)鍵按下時(shí)無(wú)須CPU干預的特點(diǎn)，可以很容易地構成單片機的鍵盤(pán)接口電路，圖3所示是AT89C2051單片機與SK5278構成的鍵盤(pán)及接口電路。圖中，AT89C2051的P1.2、P1.3、P1.4口線(xiàn)分別與SK52
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