串行接口键盘控制器SK5278及其在单片机系统中的应用
串行接口键盘控制器SK5278及其在单片机系统中的应用 关键词：键盘控制 串行接口 单片机 SK5278 对于以单片机为核心构成的智能仪器、仪表、工控设备及家用电器而言， 构成人机交互的键盘接口电路是必不可少的，而相应的键盘管理软硬件设计却比 较麻烦。简单的矩阵键盘存在着占用CPU软硬件资源多、响应速度慢、监控软件 编制复杂等问题，专用的键盘接口器件如INTE8279、HD7219又往往具有LED数 码管显示电路，如果仅使用其键盘管理功能，则存在硬件资源浪费，接口电路复 杂，造价较高等问题，SK5278即是为解决上述键盘管理问题而推出的一款键盘 控制芯片。1 特点及引脚功能 SK5278是福州贝能科技有限公司推出的采用PIC内核的键盘控制器。该芯 片采用4线串行接口，可与任何种类的单片机接口；
它具有按键有效指示输出， 可用中断方式管理键盘；
其行线X0～X3与列线Y0～Y3可构成4×4键盘矩阵；
SK5278的16键键盘控制器内含去抖动处理电路，因而可直接输出键值；
此外， 该器件的工作电源电压范围宽达4～6V；
SK5278采用18脚双列直插DIP封装形式。
其管脚排列如图1所示，管脚说明如表1所列。
表1 SK5278管脚说明 功 能 2 工作原理 SK5278可用行线X0～X3和列线Y0～Y3构成4×4矩阵键盘。同时在芯片内 部可自动完成扫描、译码、去抖动处理等任务。当SK5278检测到有效的按键时， 按键有效指示“KEY”引脚将从低电平变为高电平，并一直保持到按键代码被读取 为止。在“KEY”为高电平期间，如果SK5278接收到“读键盘数据”命令，（即“CS” 管脚变低），则输出当前按键的键盘代码，SK5278键盘代码的范围为00H-0FH。
如果在接收到“读键盘数据”时没有按键按下，SK5278将输出FFH。在一次读键盘 过程完成后，按键有效指示“KEY”将变为低电平。利用按键有效指示“KEY”与单 片机的外部中断端相连，可完成具有中断的键盘监控功能，从而提高CPU的工作 效率，减少按键响应时间。SK5278工作时需要外接RC振荡电路以供系统工作，RC元件的典型值为 R=3.3kΩ,C=20pF，此时的振荡频率约为4MHz，由于此振荡频率较高，故在印制 电路板布线时，所有元件尤其是振荡电路的元件应尽量靠近芯片，并尽量使电路 连线最短。
SK5278的RESET复位端在一般应用情况下，可以直接与正电源连接，在 需要较高可靠性的情况下，可以连接外部RC复位电路，在上电或接收到RESET 端的复位信号后，SK5278大约需要经过25ms的复位时间才会进入到正常工作状 态。程序中应尽可能地减少CPU对SK5278的访问次数，以提高程序的效率。
值得注意的是，如果有2个键同时被按下，则SK5278只能给出其中一个按 键的代码，因此SK5278不适合应用于需要2个或2个以上按键同时被按下的应用 场合。如确实需要双键组合使用或组合增加键盘数量，可在单片机的某I/O脚接 入一键与SK5278共同组双键键盘监控电路。
3 串行接口及时序 SK5278采用串行方式与单片机或微处理器接口，串行数据从“DIO”引脚输 出，并由“CLK”端发出同步时钟脉冲。当SK5278检测到有键按下时，按键有效 指示“KEY”变高，单片机检测到“KEY”信号变高后，便将片选端“CS”拉低，从而 使得SK5278将取得的键盘数据在“CLK”引脚的上升沿从“DIO”脚依次送出。在单 片机发出8个时钟脉冲后，即可从“DIO”端读取8位键值编码，该编码值的D7为最 高位，D0为最低位，然后单片机再使片选“CS”变高，并使“KEY”端重新输出低 电平，至此，读键值过程结束。SK5278的串行接口时序如图2所示。图中，T1 表示从“CS”下降沿至第一个CLK上升沿的延时，典型值为15μs;T2为CLK脉冲宽 度，典型值为10μs；
T3为CLK脉冲时间间隔，典型值为10μs。
4 应用电路 利用SK5278串行接口占用单片机口线少及无键按下时无须CPU干预的特 点，可以很容易地构成单片机的键盘接口电路，图3所示是AT89C2051单片机与 SK5278构成的键盘及接口电路。图中，AT89C2051的P1.2、P1.3、P1.4口线分别 与SK5278的“CS”、“CLK”、“DIO”端相连。为了提高按键的响应速度并减少单片 机的干预。本方案将SK5278的按键有效指示端“KEY”与AT89C2051的外中断端 INT0相连，由于INT0为低电平中断，故而加入了一级非门以使“KEY”反相后与 其相连。与图3电路对应的键盘处理程序如下：；
位定义 COUNT DATA 70H RXBUF DATA 20H ；
I/O定义 DIO BIT P1.4 CS BIT P1.2 CLK BIT P1.3 ；
主程序 MAIN：MOV SP，#50H MOV P1，#0FFH ；
将P1口置为输入 SETB IT0 ；
INT0为边沿触发 SETB PX0 ；
INT0为高优先级中断 SETB EX0 ；
开INT0中断 SETB EA ；
CPU开中断 LCALL DL25ms ；
延时25ms等待SK5278复位 ；
INT0键盘中断程序 INT0：LCALL RECEIVE ；
读键值 MOV A，RXBUF ；
键值送A CJNE A，#00H，KEY-1 ；
K0键未按下转下键 LJMP KEY0 ；
K0键按下，转入相应键值处理子程序 KEY1：CJNE A，#01H，KEY-2；
LJMP KEY1 ；
K1键按下，转入相应键值处理子程序 KEY2：… …… KEY15：CJNE A，#0FH，KEYFH ；
K15键未按下，中断返回 LJMP KEY15 ；
KEY15键按下，转入相应键值处理程序 KEYFH：RET；
无键按下时中断返回读键盘值程序 RECEIVE：CLR CS ；
读键盘数据有效 SETB DIO ；
将DIO置为高电平输入状态 ACALL DL 15μs ；
T1延时 MOV COUNT，#08H ；
共八位数据 LOOP：SETB CLK ACALL DL 15μs ；
T2延时 MOV A，RXBUF RL A ；
数据左移一位 MOV RXBUF，A MOV C，DIO ；
读取一位数据 MOV RXBUF.0，C CLR CLK ACALL DL 15μs ；
T3延时 DJNZ COUNT，LOOP SETB DIO ；
将DIO重置为高电平输入ACALL DL 15μs SETB CS ；
读键盘数据无效 RET 5 结束语 应用SK5278键盘控制器可使单片机系统的人机交互键盘接口电路及监控 程序变得简单容易，同时减少了对单片机软硬件资源的占用，因而该器件是构成 少数单片机键盘接口电路的一种较好的选择方案。