PC機(jī)鍵盤(pán)簡(jiǎn)介

PC機(jī)鍵盤(pán)簡(jiǎn)介
隨著IBM PC機(jī)的發(fā)展，鍵盤(pán)也分為XT, AT, PS/2鍵盤(pán)以至于后來(lái)的USB鍵盤(pán). PC系列機(jī)使用的鍵盤(pán)有83鍵、84鍵、101鍵、102鍵和104鍵等多種。XT和AT機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)分別為83鍵和84鍵，而286機(jī)以上微機(jī)的鍵盤(pán)則 普遍使用101鍵、102鍵或104鍵。83鍵鍵盤(pán)是最早使用的一種PC機(jī)鍵盤(pán)，其鍵號(hào)與掃描碼是一致的。這個(gè)掃描碼被直接發(fā)送到主機(jī)箱并轉(zhuǎn)換為 ASCII碼；隨著高檔PC機(jī)的出現(xiàn)，鍵盤(pán)功能和按鍵數(shù)目得到了擴(kuò)充，鍵盤(pán)排列也發(fā)生了變化，產(chǎn)生的掃描碼與83鍵鍵盤(pán)的掃描碼不同。為了保持PC系列微 機(jī)的向上兼容性，需將84/101/102/104鍵鍵盤(pán)的掃描碼轉(zhuǎn)換為83鍵鍵盤(pán)的掃描碼，一般將前者叫作行列位置掃描碼，而將后者稱(chēng)為系統(tǒng)掃描碼。顯 然，對(duì)于83鍵鍵盤(pán)，這兩種掃描碼是相同的。

鍵盤(pán)是由一組排列成矩陣方式的按鍵開(kāi)關(guān)組成，通常有編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種類(lèi)型，IBM系列個(gè)人微型計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)屬于非編碼類(lèi)型。微機(jī)鍵盤(pán)主要由單片 機(jī)、譯碼器和鍵開(kāi)關(guān)矩陣三大部分組成。其中單片機(jī)采用了INTEL8048單片微處理器控制，這是一個(gè)40引腳的芯片，內(nèi)部集成了8位 CPU、1024×8位的ROM、64×8位的RAM、8位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器等器件。由于鍵盤(pán)排列成矩陣格式，被按鍵的識(shí)別和行列位置掃描碼的產(chǎn)生，是由 鍵盤(pán)內(nèi)部的單片機(jī)通過(guò)譯碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)在周期性?huà)呙栊?、列的同時(shí)，讀回掃描信號(hào)線(xiàn)結(jié)果，判斷是否有鍵按下，并計(jì)算按鍵的位置以獲得掃描碼。當(dāng)有鍵按 下時(shí)，鍵盤(pán)分兩次將位置掃描碼發(fā)送到鍵盤(pán)接口；按下一次，叫接通掃描碼；釋放時(shí)再發(fā)一次，叫斷開(kāi)掃描碼。因此可以用硬件或軟件的方法對(duì)鍵盤(pán)的行、列分別進(jìn) 行掃視，去查找按下的鍵，輸出掃描位置碼，通過(guò)查表轉(zhuǎn)換為ASCII碼返回。

鍵盤(pán)是與主機(jī)箱分開(kāi)的一個(gè)獨(dú)立裝置，通過(guò)一根5芯電纜與主機(jī)箱連接，系統(tǒng)主板上的鍵盤(pán)接口按照鍵盤(pán)代碼串行傳送的應(yīng)答約定，接受鍵盤(pán)發(fā)送來(lái)的掃描碼；鍵盤(pán) 在掃描過(guò)程中，7位計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)。當(dāng)高5位(D6一D2)狀態(tài)為全“0”時(shí)，經(jīng)譯碼器在O列線(xiàn)上輸出一個(gè)“0”,其余均為“1”；而計(jì)數(shù)器的低二位 (D1D0)通過(guò)4選1多路選擇器控制0—3行的掃描。計(jì)數(shù)器計(jì)一個(gè)數(shù)則掃描一行，計(jì)4個(gè)數(shù)全部行線(xiàn)掃描一遍，同時(shí)由計(jì)數(shù)器內(nèi)部向D2進(jìn)位，使另一列線(xiàn)1 變低，行線(xiàn)再掃描一遍。只要沒(méi)有鍵按下，多路選擇器就一直輸出高電平，則時(shí)鐘一直使計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)，對(duì)鍵盤(pán)輪番掃描。當(dāng)有一個(gè)鍵被按下時(shí)，若掃描到該鍵所 在的行和列時(shí)，多路選擇器就會(huì)輸出一個(gè)低電平，去封鎖時(shí)鐘門(mén)，使計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。這時(shí)計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)據(jù)就是被按鍵的位置碼(即掃描碼)。8048利用程序 讀取這個(gè)鍵碼后，在最高位添上一個(gè)“O”，組成一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，然后從P22引腳以串行方式輸出。在8048檢測(cè)到鍵按下后，還要繼續(xù)對(duì)鍵盤(pán)掃描檢測(cè)，以 發(fā)現(xiàn)該鍵是否釋放。當(dāng)檢測(cè)到釋放時(shí)，8048在剛才讀出的7位位置碼的前面(最高位)加上一個(gè)“1”，作為“釋放掃描碼”，也從 P22引腳串行送出去，以便和“按下掃描碼”相區(qū)別。送出“釋放掃描碼”的目的是為識(shí)別組合鍵和上、下檔鍵提供條件。

同時(shí)，主機(jī)還向鍵盤(pán)發(fā)送控制信號(hào)，主機(jī)CPU響應(yīng)鍵盤(pán)中斷請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)外圍接口芯片8255A一5的PA口讀取鍵盤(pán)掃描碼并進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換處理和暫存；通過(guò)PB口的PB6和PB7來(lái)控制鍵盤(pán)接口工作。

從 用途上看，鍵盤(pán)可分為臺(tái)式機(jī)鍵盤(pán)、筆記本電腦鍵盤(pán)和工控機(jī)鍵盤(pán)三大類(lèi)；其中臺(tái)式機(jī)鍵盤(pán)從按鍵結(jié)構(gòu)上又可分為兩類(lèi)，即機(jī)械鍵盤(pán)和電容鍵盤(pán)（又稱(chēng)有觸點(diǎn)鍵盤(pán) 和無(wú)觸點(diǎn)鍵盤(pán)）。機(jī)械鍵盤(pán)存在著開(kāi)關(guān)容易損壞、易污染、易老化的缺點(diǎn)，現(xiàn)已基本淘汰。電容鍵盤(pán)在可靠性上比前者有質(zhì)的飛躍，使用壽命較長(zhǎng)，目前大多為電容 鍵盤(pán)。

早期的鍵盤(pán)是由美國(guó)IBM公司推出的，當(dāng)時(shí)采用的計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)為83鍵鍵盤(pán)。不久IBM又推出了84鍵的鍵盤(pán)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將鍵盤(pán)分為三個(gè)區(qū)，即功能區(qū)、打字鍵 區(qū)及負(fù)責(zé)光標(biāo)控制和編輯的副鍵盤(pán)區(qū)，這種鍵盤(pán)主要區(qū)域的劃分標(biāo)準(zhǔn)一直沿用至今。隨著微軟Windows視窗操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，IBM公司于1986年首 次推出了101鍵的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)，除添加了F11、F12兩個(gè)功能鍵之外，還在鍵盤(pán)的中部多加了一組專(zhuān)用的光標(biāo)控制和編輯的鍵，使鍵盤(pán)功能得到了進(jìn)一步擴(kuò)充， 成為當(dāng)時(shí)業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)。后來(lái)，為與微軟的Win95操作系統(tǒng)相配合，IBM又推出了104鍵鍵盤(pán)，新增了3個(gè)功能鍵（亦稱(chēng)Windows快捷鍵或熱鍵 ），使以前需要打開(kāi)好幾個(gè)窗口才能完成的某些功能，通過(guò)快捷鍵的設(shè)定直接啟動(dòng)菜單完成，而不必再點(diǎn)擊鼠標(biāo)，這樣就使計(jì)算機(jī)的 操作更加便易。目前，這種104鍵的鍵盤(pán)（亦稱(chēng)Win95鍵盤(pán)）的設(shè)計(jì)已成為業(yè)界和市場(chǎng)上最為普遍、最為流行的一種標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)界通稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)。實(shí)際上，所 謂的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)并沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，只因其應(yīng)用較為廣泛而被業(yè)界通稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)。由于軟件的不斷升級(jí)更新，為配合軟件的需要，所謂的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)的鍵數(shù)也在隨之?dāng)U增，并 因其又被業(yè)界所通常采納而又被業(yè)界通稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)。

但是，無(wú)論是機(jī)械鍵盤(pán)或者電容鍵盤(pán)，還是從早期的83鍵鍵盤(pán)發(fā)展到目前通稱(chēng)的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)104鍵鍵盤(pán)，其應(yīng)用都是主要依賴(lài)于硬件CPU和軟件操作系統(tǒng)。以下就鍵盤(pán)的構(gòu)造及工作原理等問(wèn)題進(jìn)行介紹。