计算机键盘设计原理
我们现在使用的键盘都称为qwerty柯蒂键盘。
最初，打字机的键盘是按照字母顺序排列的，但如果打字速度过快，某些键的组合很容易出现卡键问题，于是克里斯托夫.拉森.授斯（christopher
latham
sholes）发明了qwerty键盘布局，他将最常用的几个字母安置在相反方向，“在不至卡住的前提下尽量提高打字速度”。授斯在1868年申请专利，1873年使用此布局的第一台商用打字机成功投放市场。这就是为什么有今天键盘的排列方式。
键盘的键位设计
一款键盘的键位设计包含了两个概念，一是主体的英文和数字键位设计，二是各种附属键位设计。
最通常的英文与数字键位设计方案就是俗称的“qwerty”柯蒂键盘。这是christopher
latham
sholes于1868年发明的键位方案。
众所周知，柯蒂键盘主要的设计目的就是使击键的速度不至太快。不过在很多文章中的说法有一个小小的错误，这就是——柯蒂键盘的键位设计并不是要“使击键的速度不至太快导致卡住”，而是“在不至卡住的前提下尽量提高打字速度”。
这两种说法中有一个微妙的差异，这就是说，减慢打字速度不是最终目的，qwerty键盘并不是在一味的减低速度，它固然有把ed这样的常见组合放在一个手指上的减低速度设计，但也有很多诸如er这样的加速组合键位。
实际上这样设计的根本原因在于机械式打字机的结构，其铅字杠杆的结构决定了当两个位置接近的铅字同时按下的时候就会卡死，但相对的两个相距较远的铅字就不会发生同样的问题，相信有过英文打字机使用经验的人应该都会有所体会。
在柯蒂键盘上，一些常用的字母被放在无名指、小拇指等位置上，这一向被认为是用小拇指等的不灵活性来减低速度，但这种说法没有考虑到机械式打字机的实际情况，食指固然是最灵活的，但食指键位上的按键也是最容易卡死的，所以将常用字母放在边缘以保证在高速打字时不会卡死也就是理所当然的。
所以说，设计柯蒂键盘的最终目的并不是为了单纯的减低打字速度，事实上，柯蒂键盘的设计方案恰恰是为了提高打字速度，只不过是“在不会卡死的情况下尽力提高打字速度”。
单片器件就能够完成键盘输入和显示控制两种功能。行列式键盘的工作方式是先用列线发送扫描字，然后读取行线的状态，查看是否有按键按下。键盘部分提供一种扫描的工作方式，可以和具有个按键的矩阵键盘相连接，能对键盘不断扫描、自动消抖、自动识别按下的键，并给出编码，能对双键或n个键同时按下的情况实行保护。在显示部分，它可以为发光二极管、荧光管及其他显示器提供按扫描方式工作的显示接口，而且为显示器提供多路复用信号，可以显示多达位的字符或数字。键盘中有无按键按下是由列线送入全扫描字、行线读入行线状态来判断的，其方法是将列线的所有I/O线均置成低电平，然后将行线电平状态读入累加器A中，如果有键按下，总会有一根行线被拉至低电平，从而使行输入不全为。键盘中哪一个键按下可由列线逐列置低电平后，检查行输入状态来判断，其方法是依次给列线送低电平，然后检查所有行线状态，如果全为，则所按下的键不在此列，如果不全为，则所按下的键必在此列，而且是在与电平线相交的交点上的那个键。
1：键盘的基本工作原理就是实时监视按键，将按键信息送入计算机。
2：在键盘的内部设计中有定位按键位置的键位扫描电路、产生被按下键代码的编码电路以及将产生代码送入计算机的接口电路等等，这些电路被统称为键盘控制电路。
3：根据键盘工作原理，可以把计算机键盘分为编码键盘和非编码键盘。
4：键盘控制电路的功能完全依靠硬件来自动完成的，这种键盘称为编码键盘，它能自动将按下键的编码信息送入计算机。另外一种键盘，它的键盘控制电路功能要依靠硬件和软件共同完成，这种键盘称为非编码键盘。
电脑键盘是把文字信息的控制信息输入电脑的通道，是从英文打字机的键盘演变而来。电脑能接受键盘敲打的字母，数字，标点，并将输入的信号转化为计算机能够明白的指令进行操作。电脑键盘主要由键帽以及设置在下面的电路板制造而成，每个部件有其一整套的制造工艺及流程。其中，电路板是整个键盘的控制核心，位于键盘的内部，负责扫描键盘位置、编码和传送信号到计算机。
电脑键盘工作原理
电脑键盘的基本工作原理就是实时监视并将按键信息送入给计算机。电脑键盘的内部设计中有定位按键位置的键位扫描电路，产生被按下键代码的编码电路以及将产生代码送入计算机接口电路键盘控制电路。
电脑键盘分可为编码键盘和非编码键盘两种。编码键盘，键盘控制电路的功能完全依靠硬件来自动完成的，它能自动将按下键的编码信息送入计算机，非编码键盘，键盘控制电路功能要依靠硬件和软件共同完成。
电脑键盘是一个小型电路微晶片，比一粒米还要小，当敲下按键或者组合键时，向处理器传送信号。
有人知道外设键盘的工作原理吗?没有的话就跟我来看看咯!以下就是我做的整理，希望大家能喜!
外设键盘的简介
键盘是一组按键的组合，它是最常用的单片机输入设备，操作人员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机对话。单片机使用的键盘是一种常开型的开关，通常键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合。键盘分编码和非编码键盘，键盘的识别可用软件识别也可用专用芯片识别。
MCS-51单片机扩展键盘接口的 方法 用很多，从硬件结构上，可通过单片机I/0接口扩展键盘，也可通过扩展I/O接口设计键盘，还有些用的是专用键盘芯片。
键盘的工作原理
键盘从结构上分为独立式键盘与矩阵式键盘。一般按键较少时采用独立式键盘，按键较多时采用矩阵式键盘。
(1) 独立式键盘。
在由单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用的最多的是独立式键盘。这种键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。图1是一个利用MCS-51单片机的P1口设计的非编码键盘。
图1 独立式键盘
当按键没按下时，CPU对应的I/O接口由于内部有上拉电阻，其输入为高电平当某键被按下后，对应的I/O接口变为低电平。只要在程序中判断I/O接口的状态，即可知道哪个键处于闭合状态。以下是非编码键盘键处理子程序。
JNB P1.0, KEY00 转按键1处理程序
JNB P1.1, KEY01 转按键1处理程序
JNB P1.2, KEY02 转按键1处理程序
JNB P1.3, KEY03 转按键1处理程序
JNB P1.4, KEY04 转按键1处理程序
JNB P1.5, KEY05 转按键1处理程序
JNB P1.6, KEY06 转按键1处理程序
JNB P1.7, KEY07 转按键1处理程序
RET 无键按下，返回
KEY00: …
RET
KEY01: …
RET
…
(2) 矩阵式键盘。
矩阵式键盘使用于按键数量较多的场合，它由行线与列线组成，按键位于行、列的交叉点上。一个3*3的行列结构可以构成一个有9个按键的键盘。同理，一个4*4的行列可以构成一个16按键的键盘。很明显，在按键数量较多的场合，与独立式键盘相比，矩阵式键盘要节省很多I/0接口。
2.键盘按键识别方法
(1)扫描法。
下面以图2的K2键按下为例，说明此键是如何识别出来的。
图2 8031与键盘连接
扫描法有行扫描和列扫描两种，无论采用哪种，无论采用哪种，其效果是一样的，只是在程序中的处理方法有所区别。下面以列扫描法为例来介绍扫描法识别按键的方法。首先在键处理程序中将P1.4-P1.7依次按位变低，P1.4-P1.7在某一时刻只有一个为低。在某一位为低时读行线，根据行线的状态即可判断出哪一个按键被按下。如2号键按下，当列线P1.5为低时，读回的行线状态中P1.0被拉低，由此可知K2键被按下。一般在扫描法中分两步处理按键，首先是判断有无键按下，如行线有一个为低，则有键按下。当判断有键按下时，使列线依次变低，读行线，进而判断出具体哪个键被按下。
(2)线反转法。
扫描法是逐行或逐列扫描查询，当被按下的键处于最后一列时，要经过多次扫描才能最后获得此按键所处的行列值。而线反转法则显的简练，无论被按的键处于哪列，均可经过两步即能获得此按键所在的行列值，仍以图4.38为例来介绍线反转法。
首先将行线P1.0-P1.3作为输入线，列线P1.4-P1.7作为输出线，并且输出线输出全为低电平，读行线状态，则行线中电平为低的是按键所在的行。然后将列线作为输入线，行线作为输出线，并将输出线输出为低电平，读列线状态，则列线是电平为低的是按键所在的列。综合上述两步结果，确定按键所在的行和列，从而识别出所按下的键。
假设10号键被按下，在第一步P1.3-P1.0全为低电平时，读P1.4-P1.7的值，则P1.5为低电平在第二步P1.4-P1.7输出全为低电平时，读P1.3-P1.0时，P1.2为低电平。由此可判断第3行第2列有键被按下，此键就是K10键。
3. 键盘的接口电路
设计MCS-51单片机键盘时可根据单片机系统的实际情况来灵活处理。在使用内部有程序存储器的单片机时，如单片机的I/O接口够用，可直接利用单片机的I/O接口连接键盘。如果I/O接口不够用，可利用扩展I/O接口连接键盘，有时也可使用专用的键盘接口芯片。
(1) 利用单片机的I/O接口连接键盘。
利用MCS-51单片机的I/O接口连接键盘时分两种情况，一是当P0、P1、P2、P3均为普通输入/输出时，可使用任意I/0接口连接键盘二是当单片机系统扩展程序存储器、数据存储器、I/O时，由于P0、P2作为地址数据总线的使用，所以扩展键盘时只能使用P1口、P3口。如图2所示为利用MCS-51单片机的P1口设计的4*4矩阵键盘。
注意如果用P0口设计键盘，要给P0口各口线提供上拉电阻，其大小一般为2-10kn。
(2) 利用扩展I/O接口设计键盘。
MCS-51单片机在总线扩展凡是时由于P0口、P2口分别作为数据总线及地址总线，而P1口、P3口又有其他用途时，扩展键盘可利用扩展的I/O接口。利用8255的PC口设计的4*4矩阵键盘如图3所示，利用8255的PC口设计的编码键盘，PC0-PC3为行输入，PC4-PC7为列输出。
图3 8255与键盘连接图
(3) 按键去抖。
由于通常的按键所用的开关是机械开关，当开关闭合、断开时并不是马上稳定地接通和断开，而是在闭合与断开瞬间均伴随有一连串的抖动。
为了确保CPU对键的一次闭合仅做一次处理，必须要在程序或硬件上进行防抖处理。为节省硬件，通常在单片机系统中，一般不采用硬件方法消除键的抖动，而是用软件消抖方法。即检测键闭合后延时5-10ms，让前延抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5-10ms的延时，待后延抖动消失后才转入该键处理程序。以下是具有消抖功能的键程序，只有按键按下再放开后才做一次键处理。
KEY_00:
JB P1.0, KEY_01 无键按下，查下一个键
LCALL DELAY 延时10ms
JNB P1.0, $ 键一直按下，等待
LCALL DELAY 键松开，延时10ms
JB P1.0, KEY_00 一次按键完成，转键盘处理程序
KEY_01: …
RET
(4) 键盘的编码。
对于独立式按键键盘，由于按键数目较少，可根据实际情况灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一确定，所以分别对行号与列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。如10号键被按下时，列号读回的值为1011，行号读回的值为1101，此两值合成为11011011=0DBH，据此值可转到10号键处理程序。这种方式虽然简单，但其离散性很大，在读程序时必须要结合硬件电路。也可将读回的键值按一定的方式运算后，算出对应的键值进行散转，但这样会增加程序的工作量，因而大多数单片机系统在键盘处理程序中只根据读回的键值进行散转。
(5) 常用的专用键盘芯片。
无论是利用CPU的I/O接口扩展键盘，还是利用扩展I/O芯片扩展键盘，由于均是用普通I/O接口扩展，如果要在单片机的程序中设计专用的键盘程序，特别是矩阵式键盘，其程序相对复杂一些。因而在较复杂一些的单片机系统中可选用专用的键盘芯片设计键盘。现常用的键盘扩展芯片有Intel8279、CH451、ICM7218、PCF8574等。
(6) 单片机对键盘的控制方式。
在单片机应用系统设计中，为了节省硬件，无论是采用独立式键盘还是采用矩阵式键盘，单片机对键盘的控制有以下3种方式。
i 程序控制扫描方式。
这种方式只有单片机空闲时，才可调用键盘扫描子程序，查询键盘的输 入状态是否改变。
ii 定时扫描方式。
单片机对键盘的扫描也可采用定时扫描方式，即单片机每隔一定的时间对键盘扫描一次。在这种方式中，通常采用单片机内部的定时器，产生10ms的定时中断，CPU响应定时中断请求后对键盘进行扫描，以查询键盘是否有键按下。
iii 中断扫描方式。
虽然采用程序查询与定时对键盘的扫描方式时的程序编制简单，但一个单片机系统在运行时的大多数时间里键盘基本是不工作的。为了进一步提高CPU的工作效率，可采用中断方式。当键盘有键动作时产生中断，CPU响应键盘中断后，执行键盘中断程序，判别键盘按下键的键号，并做相应处理。
在进入正文前，我们先来简单地了解一下键盘的工作原理，这样能有助于加深DIYER对它的认识。键盘是计算机中使用最普遍的输入设备，它一般由按键、导电塑胶、编码器以及接口电路等组成。
在键盘上通常有上百个按键，每个按键负责一个功能，当用户按下其中一个时，键盘中的编码器能够迅速将此按键所对应的编码通过接口电路输送到计算机的键盘缓冲器中，由CPU进行识别处理。通俗地说也就是当用户按下某个按键时，它会通过导电塑胶将线路板上的这个按键排线接通产生信号，产生了的信号会迅速通过键盘接口传送到CPU中。
键盘维修技巧
谈到键盘维修，首先要知道键盘会出现哪些故障。其实就笔者认为，键盘故障相对于其他配件或设备来说还是比较少的。它大致可分两种，第一是电脑开机时搜索不到键盘，第二是键盘按键失灵。
一．“电脑开机时搜索不到键盘”故障维修
导致“电脑开机时搜索不到键盘”的因素有很多，例如连接不牢固、键盘接口损坏、线路有问题、主板损坏等等，但主要的问题几乎都是在连接上（概率在60％左右）。对于这类故障我们通常采用的方法是先关机，然后拔掉键盘接头，再用力插进主板上的键盘接口即可。
假设这招不行，那么就要进行联线、主板等部件的检查。至于如何操作，本文不作详细介绍，因为这些问题一则不会经常遇到；二则比较复杂，大家没有必要苦心研究，如真想钻研的话，记住一定要有专业人士在旁边指导。
二．“键盘按键失灵”故障维修
“键盘按键失灵”这是我们经常遇到的问题。出现这种现象一般都是因为在线路板或导电塑胶上有污垢，从而使得两者之间无法正常接通。其他因素也有可能，例如：键盘插头损坏，线路有问题，主板损坏、CPU工作不正常等，但并非主要原因。因此我们只需要进行除垢工作便可。
操作的步骤如下：
1．拆开键盘。注意在打开键盘时，一定要按钮面（也就是我们操作的一面）向下，线路板向上，否则每个按键上的导电塑胶会纷纷脱落，给您的修理带来麻烦。
2．翻开线路板，线路板一般都用软塑料制成的薄膜，上面刻有按键排线，用浓度最好在97％以上酒精棉花（75％以上的医用酒精棉花也可以，因为本人曾使用过，但最好是用高浓度的酒精棉花）轻轻地在线路板上擦洗二遍。对于按键失灵部分的线路要多照顾几遍。
3．查看按键失灵部分的导电塑胶，如果上面积攒了大量的污垢的话，同样使用酒精擦洗。假设导电塑胶有损坏的话，那么笔者建议您可以把不常用按键上的导电塑胶换到已损坏的部分，虽然这种“拆东墙补西墙”的举措无法让键盘发挥出所有功能，但最起码可以延长常用按键的寿命。
4．清除键盘内角落中污垢，工具可用毛笔、小刷子等，但要注意动作要轻柔一些。
5．查看焊接模块有无虚焊或脱焊，如果您会使用电烙铁的话，可以进行补焊工作。当然此步骤只适用于对会使用电烙铁的朋友，不会使用的朋友，请跳过此步骤。
6．装好键盘。这里有一点须注意，那就是一定要等酒精挥发干净后再进行。
到此为止，维修步骤基本介绍完毕，怎么样，简单吧！其实本文所讲的“键盘按键失灵”故障维修办法，不仅仅对电脑键盘上有效，而且在处理家电遥控器按钮失灵、手机或电话机键盘按键失灵也同样有用武之地。
QWERTY键盘
为什么要将键盘规范成现在这种的“ WERTY”键盘按键布局呢？这是因为，一 始打字机的键盘是完全按照字母顺序 列的，而打字机是一个机械结构的打 机器，因此如果打字时速度过快，某 键的组合非常容易出现卡键问题。是 里斯托夫·拉森·肖尔斯（Christopher Latham Sholes）解决了这个问题，他发明了QWER Y键盘的布局，他将最常用的几个字母堉置在相反方向，以此最大限度放慢打堗时敲键速度，从而避免卡键。克里斯栘夫·拉森·肖尔斯在1868年就这个设计甠请了专利，1873年采取这种布局的第一堰商用打字机成功地投放市场。 但是＠实际使用时人们发现，QWERTY的键盘按锠布局方式非常没有效率。例如：一般惠况下人们惯用用右手，但使用QWERTY结枠的键盘，确使左手负担了57%的工作量?两个小拇指及左无名指都是没有力气皠手指，却要频频要使用它们。使用率仠占整个打字工作的30%左右的字母排被攠在了键盘的中列，因此，为了打一个占词，人们经常需要上下往复移动手指? 在 1888年 全美举行了公开的打字比赛，一个叫堚马加林的法院速记员按照明确的指法堆工进行盲打，速度非常快，而且错误?有万分之三，使在场人都惊讶不已。栮记载，当时马加林得到的奖金是500$, 从这以后很多人开始效仿这种打字方栕，盲打技术在专业打字领域大行其道?在美国也开始出现了专门培养打字员砄学校。
