低成本多路数字量按键采集系统分析与实现

引言

本系统针对对一个课堂的所有学生做选择题来采集数据，每个学生有4个按键，分别是A、B、C、D四个选项，选择模式为单选，多选会被判断为无效。本文还介绍了如何在本系统上进行扩展，能够让按键的数量翻倍的增长。本系统采用Atmel公司的AT89S52单片机实现。

多路按键采集系统例子分析

本系统设计要求是：课堂上有50位学生，每位学生手里有4个按键。AT89S52单片机一共32个I/O口，是远远不够的。笔者采用了74HC165这样一个并口转串口的芯片，以实现系统设计。

如图1所示，一片74HC165需要使用单片机的3个I/O口，而同时能够有8路I/O口可供使用。这样单片机的32个I/O口线，去除2个口线用作串口通信用，其余30算下来可以扩展80个I/O口。　　

 

这样也只能达到20个同学可以做选择题，离设计要去相去甚远。实际情况中笔者用到了74HC165的级联的功能，所谓级联就是把两片或者两片以上的74HC165通过串行的连接方式，能够组成两片或两片以上功能的组合体。

笔者使用了4片74HC165来级联完成的，同时只占用单片机的24个I/O口，剩余I/O口中的两个作为串口通信，其余留作以后扩展用。这里算下来总共扩展I/O口256个，可供64位同学同时做选择题。这样不仅满足了设计要求，而且同时说明了怎么样成倍地增长按键的个数。这样伴随着芯片的成倍增长，会带来按键个数的成倍增长，然而这个芯片在市面上是非常廉价的。其中值得关注的是，单片机静态内存大小，及其运行的速度，因为庞大的数据是十分消耗内存的;以及当芯片成倍增长的时候，速度也将会按一定斜率的曲线降低。

当按键扫描的功能完成以后，还有一点就是串口同步发送数据的处理，由于计算机运行速度极为快，而扫描数据得到的按键数据远慢于CPU的运行速度，这样会导致单片机不停地向计算机发送数据，导致计算机长时间占用串口，对电脑运行十分不利。所以，应该给予一个延时，比如延时200ms发送一次，这样减轻了计算机的处理负担。