wwelecfans电子发烧友bbs.elecfans电子技术论坛基于单片机控制的PS/2电火花机键盘系统设计刘建春厦门大学机电工程系，福建厦门361005厦门理工学院机械工程系，福建厦门361005[摘要]根据PS/2标准键盘的通信协议，设计单片机控制的电火花机键盘系统，应用KeilC51语言实现扫描键盘、通信及控制LED指示灯等功能。该键盘已成功应用于电火花机控制系统中。[关健词]PS/2键盘单片机系统设计[]TP368.1[文献标识码]A1、引言现在工业控制经常采用PC104等工控机作为控制核心，用标准的PS/2键盘作为标准的输入设备。但实际控制系统不一定需要如此多的按键，而LED指示灯又要远远多于3个，而且还要有闪烁等功能。若还采用标准键盘控制芯片，则无法满足要求。但PS/2键盘具有通用可靠，且使用的连接线少等特点[1]，因此此时就有必要设计一个基于单片机控制的PS/2键盘。电火花机床控制系统是由工业计算机进行控制，可以与标准的计算机键盘进行通信。但电火花机床的控制面板上共有10个LED指示灯需要控制（其中2个LED指示灯还有闪烁功能），因此有必要设计专用的键盘，但仍采用标准的键盘编码。电火花机键盘分主面板和外接面板二部分：键盘主面板上有操作机床所需的所有按键，外接板是为了方便操作者进行控制，它有一条3米的延长线与主面板相连。电火花机床的按键共需49个，其中外接板6个按键。2、硬件系统设计计算机与键盘的通信的时钟频率（CLK）10KHZ~20KHZ，一般为12.5KHZ左右。采用双向串行通信协议，与电火花机床控制系统的计算机通信，并控制键盘上LED指示灯。因此采用单片机AT89C51控制，设计了一个电火花机键盘，原理如图1所示。相应的控制要求如下：1)与计算机进行通信初始化，让计算机识别到键盘；2)按电火花机床所需的功能键个数，设计按键的个数和按键类型；3)与计算机进行通信，控制面板上的LED灯的亮灭。图1键盘原理框图wwelecfans电子发烧友bbs.elecfans电子技术论坛本项目由厦门市科技项目资助（3502Z20034014）2.1设计键盘按键矩阵电火花机床所需的按钮个数为49个，采用8×8的扫描键盘用P0和P2作为扫描口。由P0口全部置“1”，P2口的最低位置“0”，其余置“1”，读入P0口的数值，判断P0口是否全为“1”，不是则表示该列有按键被按下，就读入键值并转换成按键的对应的标准通码。如此循环置“0”P2其它引脚，就可扫描整个键盘。因为该键盘不需要同时按下两个以上的按键，程序只需读入一个按键，如果有两个以上的按键同时按下，则无效，不输出。2.2通信接口现在PC机广泛采用的PS/2接口为mini-DIN6引脚的连接器。其引脚的连接器如图2。其中时钟线接P3.2，数据线接P3.1。插头插座1数据线（DATA）；3电源地；4电源+5V；5时钟；2、6未实现，保留。图2PS/2连接器PS/2设备有主从之分，主设备（计算机）采用插座，从设备（键盘）采用插头。PS/2接口的时钟与数据线都是集电极开路结构的，必需外接上拉电阻（设置在主设备中）。主从设备之间数据通信采用双向同步串行方式传输，时钟信号由从设备产生。PS/2键盘履行一种双向同步串行协议。换句话说，每次数据线上发送一位数据都是在时钟线上发一个脉冲就被读入。键盘可以发送数据到主机，主机也可以发送数据到设备，但主机总是在总线上有优先权，在任何时候通过把时钟信号拉低抑制来自于键盘的通讯。2.3LED指示灯键盘上共需要10个LED指示灯，其中主面板8个、外接板2个。用P1端口控制主面板8个LED灯，P3.6和P3.7控制外接板2个LED灯。如表1所示，其中油泵和速度指示灯需要闪烁。表1键盘指示灯接线定义P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.6P3.7油泵油位防火蜂鸣器校模速度上升下降开始停止3、通信协议要使专用键盘能与计算机进行联接，首先要对标准键盘的编码规则、通信协议和接口进行分析，以便进行程序设计。3.1键盘编码键盘的处理器的主要工作是扫描或监视按键矩阵，发现有按键被按下、释放或按住，键盘将发送“扫描码”的信息包到计算机。扫描码有两种不同的类型：“通码”和“断码”。当一个按键被按下或按住就发送通码；当一个按键被释放就发送断码。每个按键被分配了唯一的通码和断码，这样主机通过查找唯一的扫描码就可以测定是哪个按键被按...