低成本多路數(shù)字量按鍵采集系統(tǒng)分析與實現(xiàn)

　　引言

　　本系統(tǒng)針對對一個課堂的所有學(xué)生做選擇題來采集數(shù)據(jù)，每個學(xué)生有4個按鍵，分別是A、B、C、D四個選項，選擇模式為單選，多選會被判斷為無效。本文還介紹了如何在本系統(tǒng)上進(jìn)行擴(kuò)展，能夠讓按鍵的數(shù)量翻倍的增長。本系統(tǒng)采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)實現(xiàn)。

　　多路按鍵采集系統(tǒng)例子分析

　　本系統(tǒng)設(shè)計要求是：課堂上有50位學(xué)生，每位學(xué)生手里有4個按鍵。AT89S52單片機(jī)一共32個I/O口，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。筆者采用了74HC165這樣一個并口轉(zhuǎn)串口的芯片，以實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。

　　如圖1所示，一片74HC165需要使用單片機(jī)的3個I/O口，而同時能夠有8路I/O口可供使用。這樣單片機(jī)的32個I/O口線，去除2個口線用作串口通信用，其余30算下來可以擴(kuò)展80個I/O口?！　?/p>

 

　　這樣也只能達(dá)到20個同學(xué)可以做選擇題，離設(shè)計要去相去甚遠(yuǎn)。實際情況中筆者用到了74HC165的級聯(lián)的功能，所謂級聯(lián)就是把兩片或者兩片以上的74HC165通過串行的連接方式，能夠組成兩片或兩片以上功能的組合體。

　　筆者使用了4片74HC165來級聯(lián)完成的，同時只占用單片機(jī)的24個I/O口，剩余I/O口中的兩個作為串口通信，其余留作以后擴(kuò)展用。這里算下來總共擴(kuò)展I/O口256個，可供64位同學(xué)同時做選擇題。這樣不僅滿足了設(shè)計要求，而且同時說明了怎么樣成倍地增長按鍵的個數(shù)。這樣伴隨著芯片的成倍增長，會帶來按鍵個數(shù)的成倍增長，然而這個芯片在市面上是非常廉價的。其中值得關(guān)注的是，單片機(jī)靜態(tài)內(nèi)存大小，及其運行的速度，因為龐大的數(shù)據(jù)是十分消耗內(nèi)存的;以及當(dāng)芯片成倍增長的時候，速度也將會按一定斜率的曲線降低。

　　當(dāng)按鍵掃描的功能完成以后，還有一點就是串口同步發(fā)送數(shù)據(jù)的處理，由于計算機(jī)運行速度極為快，而掃描數(shù)據(jù)得到的按鍵數(shù)據(jù)遠(yuǎn)慢于CPU的運行速度，這樣會導(dǎo)致單片機(jī)不停地向計算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致計算機(jī)長時間占用串口，對電腦運行十分不利。所以，應(yīng)該給予一個延時，比如延時200ms發(fā)送一次，這樣減輕了計算機(jī)的處理負(fù)擔(dān)。