摘要：本系统是以单片机为核心，通过外扩键盘和显示器完成电子测量系统中“控制”和“显示”这两部分功能的。本论文详细地介绍了可编程键盘/显示器专用接口芯片8279的内部组成、工作原理、引脚功能以及它的三个可寻址的寄存器和工作方式，并介绍了矩阵式键盘的工作原理、键识别方法、键盘的中断工作方式和共阴极LED显示器的工作原理，在此基础上系统地介绍了单片机键盘显示接口扩展的硬件电路的设计以及该电路的工作原理。 关键词：单片机 接口 键盘 显示 控制
本系统就是以单片机为核心通过外扩键盘和显示器完成一维尺寸测量系统中“控制”和“显示”这两个部分功能的。近年来单片机以其强大的生命力正飞速发展，并越来越广泛地应用于工业控制、智能仪器仪表、通讯技术和日常生活等许多领域。单片机应用系统是以单片机为中心，结合外芯片和电路构成的，能完成一定任务的微机系统。单片机由于具有体积小、成本低、抗干扰强、使用灵活方便等优点，已广泛应用于生产、科技的各个领域。 一、系统硬件整体设计
1.单片机。单片机品种很多，这就需要综合考虑控制要求、经济条件等多种因素进行选型。MCS—51系统单片机是8位高档机，片内已有比较丰富的硬件资源，通过扩展和接口有关芯片，其功能还会进一步增强。一般来说，如无特殊要求，该机可满足多种控制场合的需要。本系统以MSC—51系列的AT89S52芯片以及74LS373、2764、6264芯片构成的最小系统完成地址扩展和程序存储、数据存储，以完成所需要的功能。
2.接口。Intel8279是一种专用的可编程序的键盘、显示接口器件，单片器件就能够完成键盘输入和显示控制两种功能。
3.键盘。键盘部分提供一种扫描的工作方式，可以和具有64个按键的矩阵键盘相连接，能对键盘不断扫描，自动消抖，自动识别按下的键并给出编码，能对双键或N键同时按下实行保护。
键盘是单片机应用系统中不可缺少的输入设备，通过键盘可向单片机应用系统输入数据和控制命令，键盘是操作人员干预单片机应用系统的主要手段。根据键盘组成形式，可分为独立式键盘、矩阵式键盘及拨码式键盘几种，可工作在循环扫描方式、定时扫描方式或中断方式。本系统中，采用的键盘组成形式为矩阵式键盘，键盘工作方式采用中断方式，所以我们重点介绍矩阵式键盘的工作原理以及键盘中断工作方式。
4.显示。显示部分为发光二极管、荧光管及其它显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，能为显示器提供多路复用信号，可以显示多达16位的字符或数字。
为了方便人们观察和监视单片机的运行情况，通常把数码显示器作为单片机的输出设备，用来显示单片机的键输入值、中间信息及运算结果等。数码管是由半导体发光二极管组成的七段数码管显示器（有小数点的被称为八段数码管），简称LED，是简单的输出显示设备。它以价廉、可靠、耐用、对电流电压要求低等优点，在微机应用系统中获得了广泛的应用。 整体电路图
二、8279可编程键盘/显示器接口芯片
Intel8279是一种专用的可编程序的键盘、显示器接口器件，单片器件就能够完成键盘输入和显示控制两种功能。
如上所述，键盘部分提供一种扫描的工作方式，可以和具有64个按键的矩阵键盘相连接，能对键盘不断扫描，自动消抖，自动识别按下的键并给出编码，能对双键或N键同时按下实行保护。
显示部分为发光二极管、荧光管及其它显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，能为显示器提供多路复用信号，可以显示多达16位的字符或数字。
1.键盘工作方式。通过对键盘方式命令字的设置，可设置为双键互锁方式和N键巡回方式。
（1）双键互锁：在这种方式，如果只有一个键被按下，则此键值连同CNTL以SHIFT的状态一起送入FIFO RAM。若有两个或两个以上的键同时被按下，则不管这些键是以什么次序按下的，它只识别最后一个释放的键，并把此键值送入FIFO RAM。
（2）N键巡回：在这种方式，一次可以按下任意多个键，这些键均被识别，并按键扫描的顺序把键值送入FIFO RAM。
2.显示器工作方式。CPU将显示数据写入显示缓冲器时有左端输入和右端输入两种方式。
（1）左端输入即显示位置从最左一位（最高位）开始，以后输入的字符逐个向右顺序排列。
（2）右端输入即显示位置从最右一位（最低位）开始，以后输入显示字符时，已有的显示字符依次向左移动。
3.传感器矩阵方式。在这种方式，传感器的开关状态直接送到传感器RAM。CPU对传感器阵列扫描时，如果检测到某个传感器状态发生变化，则中断申请信号IRQ变为高电平。如果AI=0，则对传感器RAM的第一次读操作即清除IRQ；如果AI=1，则由中断结束命令清除IRQ。 三、工作原理
本系统中键盘矩阵的6根列线接8279的RL0～RL5，列线状态的输入在其内部锁存，由内部逻辑进行是否有键被按下的判断。当判断有键被按下的时候，由去抖动电路进行去抖动处理，实际就是延时10ms，然后再输入键盘列线状态，测试该键是否仍然在闭合。如果闭合，则该键即为闭合键。
8279的内部逻辑以当时的SL和RL状态产生6位键码，然后把键码连同换挡键（SHIFT）和控制键（CNTL）状态一起组成8位数据送FIFO RAM中保存。同时使8279的中断请求信号（IRQ）变高，向单片机发出中断请求，等待中断请求响应后把保存在FIFO RAM中的键数据取走。但中断请求不一定能及时响应，即键的数据不一定能及时送单片机，因此FIFO RAM应有一定的容量（8个单元），以便保存其后的闭合键数据。
在中断处理程序中，单片机取走FIFO RAM中数据的过程是先读取状态寄存器的数据，测试其低3位，以判断FIFO RAM中是否有键数据；当确信有键数据时，才读FIFO RAM，并把读到的键数据存入一个单元中，等待进一步处理。 接口连接：
1.对于8279与AT89S52兼容信号的连接
因为8279与80C51的许多信号是兼容的，8279与AT89S52可直接连接，十分方便。8279的8位数据线（D0～D7）接AT89S52的P0口。 RD、WR与AT89S52的读写信号（RD、WR）直接连接。
AT89S52的地址锁存信号ALE以周期信号的身份接8279的CLK，在内部分频后产生其内部时钟信号。
8279的中断请求信号（IRQ）反相后接AT89S52的INT1，因为中断信号的连接，表明将以中断方式进行键处理。
8279与AT89S52一样采用加电自动复位的复位方式。 2.对于地址信号连接和寄存器连接
如前8279的介绍所述，虽然8279有3个可寻址的寄存器，但只需两个地址，即命令/状态寄存器地址和数据寄存器地址。8279中与地址有关的信号的A0和CS,它们的连接情况直接决定着寄存器的地址。如图附录2—2所示，命令和数据区分信号A0接AT89S52的P0.0，片选信号（CS）接AT89S52的P2.6。这样P0.0=1对应命令/状态寄存器；P0.0=0对应数据寄存器；P2.6=0，8279被选通，则命令/状态寄存器的地址为9FFFH，数据寄存器的地址为9FFEH。 3.对于8279与键盘的连接
8279与键盘的连接主要是为键盘扫描提供信号和测试列线状态。8279键盘配置最大为16×8，扫描线由SL0～SL3通过4-16译码器提供，接入键盘行线（设扫描线为行线）；查询线由反馈输入线RL0～RL7提供，接入键盘列线（设查询线为列线）。本系统使用的是3×6键盘，需要3条扫描线（行线）和6根查询线。因为8279有SL0～SL3四条扫描线，我们只使用SL0～SL2三条线，所以8279采用内部译码的工作方式。另外，键盘矩阵的6根列线接8279的RL0～RL5。 4.对于8279与显示器的连接
8279显示器最大配置为16位显示器。显示器的显示内容由段控线提供，本系统接的是4位共阴极LED，故段控信号高电平有效。段控线由B0～B3和A0～A3组成，共8位，其中A3为最高位，B0为最低位。为了提高段控的驱动能力，本系统在线路上加驱动器74LS541。
16位LED需要16个位控信号，16个位控信号由扫描线SL0～SL3经4—16译码器、驱动器提供。本系统中只有4位LED，故只需4个位控信号，直接由
SL0～SL3。同样，为了提高位控的驱动能力，本系统在线路上加驱动器74LS541，SL0～SL3经提高驱动能力后接各LED的位控信号端。其扫描速度由8279的内部时钟决定。
BD信号线是显示器的消隐信号，该信号反相后去控制位译码器的输出，以达到显示切换和消隐的目的。 四、软件设计
五、结语
文中以AT89S52单片机为核心，详细地研究了系统总体设计方案，并对数据采集与显示电路、设计电路进行了分析。实验结果证明，通过外扩键盘和显示器可完成一维尺寸测量系统中“控制”和“显示”这两个部分的功能。 参考文献
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