[发明专利]一种基于单片机技术的PS2计算机键盘接口设计

说明书

技术领域

本发明专利涉及单片机技术领域，尤其涉及一种基于单片机技术的PS2计算机键盘接口设计。

背景技术

在野外工作中，很多工控PC机的键盘因受恶劣环境影响不利于键盘的使用而处于闲置状态，从而降低了工作效率。因此需要设计一种适用性比较广，并且可以克服恶劣环境的键盘。单片机因其性价比高，处理能力强，且抗干扰能力好，在医疗器械、机电液控制、数据传输等各类工控系统和设备仪器中得到广泛应用。一方而，在实际应用中，单片机经常需要将采集到的数据发送给PC机进行处理或保存等；另一方而，工控系统和设备仪器设计，因环境或软硬件资源的限制，也往往需要不同的通信接口。因此，设计一个具有通用性的PS/2键盘既方便PC机进行外设扩展，又丰富了单片机的接口资源。单片机与PC机常用的数据通信协议为RS-232通信协议，传输数据格式是二进制，而单片机通过PS/2键盘协议传输的数据格式是ASCII码，可以直接以常用的文本文件和表格文件的形式进行处理和保存。目前，单片机采用PS/2协议进行通信较多的是单片机接收PS/2键盘设备的数据，而以单片机作为键盘与PC机通信则较为少见。AT 89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能，片内含8K可反复擦写的单片机，具有外围硬件电路简单，体积小，可靠性高，选用其完成键盘的监控任务，在实际应用中，有时候可能不小心按下键盘的按键，改变了设备或仪器的参数和状态，使系统运行不正常。为计算机安全和防止误触发，需要将键盘锁定，还要对某些键采取屏蔽措施，但是PC标准键盘不能满足这些要求。

发明专利内容

本发明专利属于单片机技术领域，尤其涉及一种基于单片机技术的PS2计算机键盘接口设计，本发明提出用一种AT89C52单片机实现具有标准PS/2接口的矩阵键盘。

针对一些在各种恶劣环境中使用的高精度、高可靠性测量系统的要求，设计了适合这种系统使用的专用键盘，该键盘硬件电路简单，软件设计具有安全可靠、容错能力强，可以直接应用于各种使用PS2协议的操作系统中，并保留标准键盘的全部功能。

附图说明

图1：系统原理框图。

图2：AT89C52与PC机接口电路示意图。

图3：键盘按键构成电路图。

图4：标准键盘接头插座示意图。

图5：键盘到PC机的数据发送时序图。

图6：PC机到键盘的数据发送时序图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利属于单片机技术领域，尤其涉及一种基于单片机技术的PS2计算机键盘接口设计，本发明提出用一种AT89C52单片机实现具有标准PS/2接口的矩阵键盘。

针对一些在各种恶劣环境中使用的高精度、高可靠性测量系统的要求，设计了适合这种系统使用的专用键盘，该键盘硬件电路简单，软件设计具有安全可靠、容错能力强，可以直接应用于各种使用PS2协议的操作系统中，并保留标准键盘的全部功能。

硬件设计

进一步的，系统原理框图如图1所示，根据设计要求，采用89C52单片机为核心，通过模拟接口硬件设计和模拟接口软件设计，使由89C52做成的键盘发送的数据可以通过PS/2协议被PC机识别，以达到将89C52作为键盘使用于PC机的目的。52内核具有处理能力强、运行速度快、功耗低的特点。此方案具有效率、稳定、简便的优点。

（1）接口电路设计

进一步的，本发明采用ATMEL公司的AT89C52单片机作为模拟键盘，与PC机的接口电路如图2所示。因为本设计为键盘通信模块，需要运行的任务较少，所以在电路设计时可直接将单片机上的P1.0口作为数据线，P1.1口作为时钟线。单片机的供电可直接从PC机的PS/2接口上获取。

（2）键盘按键设计

进一步的，键盘构成电路如图3所示，键盘由按键阵列和识键、通讯电路构成。按键设置在行列线交叉点上，行列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上。平时无按键动作时，行线处于高电平状态，当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。如果列线为低电平，则行线为低电平；如果列线为高电平，则行线也为高电平。这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键。

（3）标准键盘工作原理