1、    一種嵌入式PC非標準鍵盤的設計摘要：實現了一種全集成可變帶寬中頻寬帶低通濾波器，討論分析了跨導放大器-電容(OTAC)連續時間型濾波器的結構、設計和具體實現，使用外部可編程電路對所設計濾波器帶寬進行控制，并利用ADS軟件進行電路設計和仿真驗證。仿真結果表明，該濾波器帶寬的可調范圍為126 MHz，阻帶抑制率大于35 dB，帶內波紋小于05 dB，采用18 V電源，TSMC 018m CMOS工藝庫仿真，功耗小于21 mW，頻響曲線接近理想狀態。關鍵詞：Butte摘要：隨著嵌入式系統的飛速發展，嵌入式PC得到了廣泛應用。標準的PC鍵盤由于體積大，按

2、鍵多等原因在多數情況下不能滿足要求。本文在介紹PS/2通信協議的基礎上，利用AT89C52實現了一種PC非標準鍵盤的設計。給出了其完整的硬件實現電路圖和主要的軟件開發方法。該鍵盤具有結構簡單、工作穩定、便于擴展等特點，并已在某型航空圖像回傳系統中得到具體應用。關鍵詞：鍵盤，PS/2協議，單片機，嵌入式系統    隨著嵌入式系統的飛速發展，嵌入式PC在工業控制、測量儀器等領域得到了廣泛應用，如ADVANTECH公司的PC/104、 AMD公司的E86等。它們除了具有PC的功能外，還提供了功能強大的各種標準接口，如：平板/VGA顯示器控制接口、光驅接口、以太網接口、R

3、S-232/422/485接口、PC/AT鍵盤接口等。這就為新產品開發的標準化、模塊化提供了方便，可大大縮小研發周期，降低研制成本。由于嵌入式PC具有標準PC鍵盤接口，也就是說，可以用標準的PC/AT鍵盤來對嵌入式PC進行操作與控制。然而，在很多實際應用中，需要用到鍵的數量和類型有很大的差異，并希望鍵盤具有體積小巧、便于布放等特點。因此，希望能夠設計一種小巧、靈活的PC非標準鍵盤，來滿足用戶需求。    本文根據課題要求，設計了一種由AT89C52實現的PC非標準鍵盤。下面對其硬件設計、軟件實現及PS/2鍵盤通信協議分別進行介紹。1硬件設計  

4、  圖1為該鍵盤電路原理圖，由ATMEL公司的微控制器AT89C52、邏輯系統（包括看門狗復位電路X25045和晶體振蕩電路）、矩陣鍵盤三部分組成。AT89C52單片機主要完成鍵盤掃描，確定鍵盤閉合斷開的信息，并發送鍵碼和同步時鐘到工控機；邏輯系統提供起振信號及看門狗定時復位功能，防止出現死機；矩陣鍵盤為4×4的行列式鍵盤，當有鍵按下時產生低電平觸發信號，便于單片機檢測有效的按鍵操作。該鍵盤由4×4=16個按鍵組成，其中行線為P0.4P0.7，列線為P0.3P0.0。P3.0為鍵碼數據輸出，P3.1為同步時鐘，分別輸出到嵌入式PC的PS/2端口；+5V電源由主機提

5、供。    由于AT89C52的IO端口為32個，除看門狗電路的輸入輸出端CS、SI、SO、SCK、以及鍵碼數據輸出端Data和時鐘輸出端Clock外，還剩26個可用端口，這樣，其最大可獨立響應13× 13=169個鍵的輸入，不僅可滿足標準鍵盤的多鍵需求，也可滿足工控機常用控制鍵的要求。X25045為看門狗電路，它實時接收來自AT89C52的CS信號，并自動判斷兩次信號的間隔時間。當時間間隔到達設定時間時，其RST輸出端保持低電平；反之，其RST輸出端輸出高電平，AT89C52被復位。此外增加了發光二極管LED，用來指示鍵盤的工作狀態。圖1鍵盤電路原理圖

6、    AT89C52微控制器具有如下特點1：    （1）具有8K字節可編程閃存；    （2）256×8字節內部RAM；    （3）32根可編程I/O線；    （4）3個16位定時計數器；    （5）8個中斷源；    （6）可編程串行UART通道2 PS/2協議    標準鍵盤和工控機或者嵌入式PC之間是按照PS/2協議進行通信的，因此

7、設計的非標準鍵盤也必須嚴格按照該協議，這樣才能為系統正確識別和作出響應。PS/2鍵盤接口標準由IBM公司于1987年推出，該標準采用了6腳miniDIN連接器（見圖2）。該連接器在封裝上更加小巧，仍然用雙向串行通信協議，并且提供有可選擇的第三套鍵盤掃描碼集，同時支持l7個主機到鍵盤的命令。圖2  PS/2端口示意圖    PS/2接口的6個引腳只有4個有定義，它們分別是1腳Data(數據腳)、5腳Clock(時鐘腳)、3腳Ground(電源地)、4腳Vcc(+5V電源)；2腳和6腳為未定義保留端口。PS/2鍵盤與PC機的物理連接，只要保證這4根線一一對應

8、就可以了。鍵盤靠PC的PS/2端口提供+5V電源，因此不需要專門電源。另外時鐘腳Clock和數據腳Data都是集電極開路的，需外接上拉電阻，上拉電阻的阻值一般可取1K10K，這和51系列單片機IO口的特性是一致的。    PS/2通信協議是一種雙向同步串行通信協議。通信的兩端通過Clock(時鐘腳)同步，并通過Data(數據腳)交換數據。PS/2的數據是按幀進行傳輸的，每一數據幀包含l112個位，其中鍵盤發送的數據幀為11位。1個起始位（低電平）、8個數據位(低位在前，高位在后)、1個奇偶校驗位（采用奇校驗）、1個停止位（高電平）。在鍵碼傳送的同時，微控制器還傳送

9、1個鍵碼時鐘同步信號，用于同步鍵碼數據的接收，鍵碼中每個數據位的傳送發生在鍵盤時鐘的下降沿。最大的時鐘頻率是33kHz 而且大多數設備工作在1020kHz，推薦頻率在15kHz左右2。    當有鍵按下時，鍵盤發送一個接通碼給主機，接通碼值在007F之間。當按鍵松開后，鍵盤首先發送斷開碼標志F0H，然后再發送該鍵的接通碼。如果按鍵按下0.5秒仍沒斷開，則以每秒6個鍵碼的速率發送到主機。Clock和Data必須為高電平時，才能傳送鍵碼數據。鍵碼的每一位傳送發生在時鐘的下降沿，在時鐘高電平期間發生變化。    圖3為接通鍵碼為2C，即按下

10、t鍵時，鍵碼和時鐘的傳送時序。圖3 鍵碼2C傳輸時的通信時序   3軟件實現    軟件包括定時0中斷子程序、定時1中斷子程序、主程序等。其中，定時器0中斷子程序用于定時（如50ms）檢測單片機工作狀態，實現看門狗功能，完成單片機的自動復位，防止軟件出現死機現象。定時器1中斷子程序用于設定時鐘高低電平的持續時間，即確定時鐘的頻率，這里采用的時鐘頻率為16 kHz。主程序循環檢測有無鍵被按下、判斷哪個鍵被按下并確定對應的鍵碼，然后確定是否輸出鍵碼和同步時鐘信號。如有鍵被按下，則輸出相應的鍵碼同時并輸出同步時鐘信號。然后再掃描按鍵是否斷開

11、，若斷開則發送斷開掃描碼和時鐘信號。主程序流程如圖4所示。圖4 主程序流程圖        這里值得注意的是：一是鍵盤斷開標志碼0F0H和接通碼之間應該有一定的延時（幾十毫秒即可）；二是鍵盤數據位應該在時鐘下降沿到來之前就應該準備好，即應該有十幾微秒的提前量。4結束語    經過實際測試，該鍵盤工作穩定，能夠對嵌入式PC進行正確的操作和輸入控制，并且已在某型航空圖像回傳系統中得到具體應用。本文設計的非標準鍵盤具有結構簡單、靈活性強、易于編程、體積小、成本低的特點，并可根據用戶需要隨意設計和布放，對使用工控機的各種測試與控制儀器具有通用性，只要稍加改動就可應用于其它嵌入式應用的場合。    本文作者的創新點：根據課題任務要求，用單片機AT89C52實現了對嵌入式工控PC的非標準鍵盤輸入，進而控制整個系統的運行。該鍵盤實現簡