電腦鍵盤的工作原理

A. 獨立式按鍵的工作原理

獨立按鍵式直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點式每個按鍵單獨佔用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其他I/O口線的狀態。獨立式按鍵電路配置靈活，軟體結構簡單，但每個按鍵必須佔用一個I/O口線，因此，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大，不宜採用。

獨立按鍵的軟體常採用查詢式結構。先逐位查詢沒跟I/O口線的輸入狀態，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認該I/O口線所對應的按鍵已按下，然後，再轉向該鍵的功能處理程序。

獨立鍵盤理想的波形是按下去時保持低電平，實際上在上升沿和下降沿的過程中（即按鍵和離鍵時的一段微小時間）會出現抖動。消抖的方法有兩種，一種是通過硬體：在電路上連個電容；另一種是軟體消抖，根據經驗增加10ms的延時。

(1)電腦鍵盤的工作原理擴展閱讀：

按鍵分類與輸入原理：

按鍵按照結構原理科分為兩類，一類是觸點式開關按鍵，如機械式開關、導電橡膠式開關燈;另一類是無觸點式開關按鍵，如電氣式按鍵，磁感應按鍵等。前者造價低，後者壽命長。目前，微機系統中最常見的是觸點式開關按鍵。

在單片機應用系統中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外，其他按鍵都是以開關狀態來設置控制功能或輸入數據的。當所設置的功能鍵或數字鍵按下時，計算機應用系統應完成該按鍵所設定的功能，鍵信息輸入時與軟體結構密切相關的過程。

對於一組鍵或一個鍵盤，總有一個介面電路與CPU相連。CPU可以採用查詢或中斷方式了解有無將按鍵輸入，並檢查是哪一個按鍵按下，將該鍵號送人累加器，然後通過跳轉指令轉入執行該鍵的功能程序，執行完成後再返回主程序。

B. 標准鍵盤的基本工作原理

CPU與外部設備、存儲器的連接和數據交換都需要通過介面設備來實現，前者被稱為I/O介面，而後者則被稱為存儲器介面。存儲器通常在CPU的同步控制下工作，介面電路比較簡單；而I/O設備品種繁多，其相應的介面電路也各不相同，因此，習慣上說到介面只是指I/O介面。

一、I/0介面的概念

1.介面的分類

I/O介面的功能是負責實現CPU通過系統匯流排把I/O電路和 外圍設備聯系在一起，按照電路和設備的復雜程度，I/O介面的硬體主要分為兩大類： 1）I/O介面晶元

這些晶元大都是集成電路，通過CPU輸入不同的命令和參數，並控制相關的I/O電路和簡單的外設作相應的操作，常見的介面晶元如定時／計數器、中斷控制器、DMA控制器、並行介面等。

2）I/O介面控制卡

有若干個集成電路按一定的邏輯組成為一個部件，或者直接與CPU同在主板上，或是一個插件插在系統匯流排插槽上。

按照介面的連接對象來分，又可以將他們分為串列介面、並行介面、鍵盤介面和磁碟介面等。

2.介面的功能

由於計算機的外圍設備品種繁多，幾乎都採用了機電傳動設備，因此，CPU在與I/O設備進行數據交換時存在以下問題： 速度不匹配:I/O設備的工作速度要比CPU慢許多，而且由於種類的不 同，他們之間的速度差異也很大，例如硬碟的傳輸速度就要比列印機快出很多。 時序不匹配:各個I/O設備都有自己的定時控制電路，以自己的速度傳 輸數據，無法與CPU的時序取得統一。 信息格式不匹配:不同的I/O設備存儲和處理信息的格式不同，例如可以分 為串列和並行兩種；也可以分為二進制格式、ACSII編碼和BCD編碼等。 信息類型不匹配:不同I／O設備採用的信號類型不同，有些是數字信號，而 有些是模擬信號，因此所採用的處理方式也不同。 基於以上原因，CPU與外設之間的數據交換必須通過介面來完成，通常介面有以下一些功能： 1）設置數據的寄存、緩沖邏輯，以適應CPU與外設之間的速度差異，介面通常由一些寄存器或RAM晶元組成，如果晶元足夠大還可以實現批量數據的傳輸； 2）能夠進行信息格式的轉換，例如串列和並行的轉換； 3）能夠協調CPU和外設兩者在信息的類型和電平的差異，如電平轉換驅動器、數／模或模／數轉換器等； 4）協調時序差異； 5）地址解碼和設備選擇功能； 6）設置中斷和DMA控制邏輯，以保證在中斷和DMA允許的情況下產生中斷和DMA請求信號，並在接受到中斷和DMA應答之後完成中斷處理和DMA傳輸。 3.介面的控制方式 CPU通過介面對外設進行控制的方式有以下幾種： 1）程序查詢方式 2）中斷處理方式 3）DMA（直接存儲器存取）傳送方式 二、常見介面 1.並行介面 目前，計算機中的並行介面主要作為列印機埠，介面使用的不再是36針接頭而是25針D形接頭。所謂「並行」，是指8位數據同時通過並行線進行傳送，這樣數據傳送速度大大提高，但並行傳送的線路長度受到限制，因為長度增加，干擾就會增加，容易出錯。 現在有五種常見的並口：4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多數PC機配有4位或8位的並口，許多利用Intel386晶元組的便攜機配有EPP口，支持全部IEEE1284並口規格的計算機配有ECP並口。 標准並行口4位、8位、半8位:
4位口一次只能輸入4位數據，但可以輸出8位數據；8位口可以一次輸入和輸出8位數據；半8位也可以。 EPP口（增強並行口）:由Intel等公司開發，允許8位雙向數據傳送，可以連接各種非列印機設備，如掃描儀、LAN適配器、磁碟驅動器和CDROM 驅動器等。 ECP口（擴展並行口）:由Microsoft、HP公司開發，能支持命令周期、數據周期和多個邏輯設備定址，在多任務環境下可以使用DMA（直接存儲器 訪問）。 目前幾乎所有的586機的主板都集成了並行口插座，標注為 Paralle1或LPT1，是一個26針的雙排針插座。 2.串列介面 計算機的另一種標准介面是串列口，現在的PC機一般至少有兩個串列口COM1和COM2。串列口不同於並行口之處在於它的數據和控制信息是一位接一位串列地傳送下去。這樣，雖然速度會慢一些，但傳送距離較並行口更長，因此長距離的通信應使用串列口。通常COM1使用的是9針D形連接器，而COM2有些使 用的是老式的DB25針連接器。 3.磁碟介面 1）IDE介面 IDE介面也叫做ATA埠，只可以接兩個容量不超過528M的硬碟驅動器，介面的成本很低，因此在386、486時期非常流行。但大多數IDE介面不支持DMA數據傳送，只能使用標準的PCI／O埠指令來傳送所有的命令、狀態、數據。幾乎所有的586主板上都集成了兩個40針的雙排針IDE介面插座，分別標注為IDE1和IDE2。 2）EIDE介面 EIDE介面較IDE介面有了很大改進，是目前最流行的介面。 首先，它所支持的外設不再是2個而是4個了，所支持的設備除了硬碟，還包括CD－ROM驅動器磁碟備份設備等。 其次，EIDE標准取消了528MB的限制，代之以8GP限制。 第三，EIDE有更高的數據傳送速率，支持PIO模式3和模式4標准。 4.SCSI介面 SCSI（SmallComputerSystemInterface）小計算機系統介面，在做圖形處理和網路服務的計算機中被廣泛採用SCSI介面的硬碟。除了硬碟以外，SCSI介面還可以連接CD－ROM驅動器、掃描儀和列印機等，它具有以下特點： ●可同時連接7個外設； ●匯流排配置為並行8位、16位或32位； ●允許最大硬碟空間為8.4GB（有些已達到9.09GB）； ●更高的數據傳輸速率，IDE是2MB每秒，SCSI通常可以達到5MB每秒，FASTSCSI（SCSI－2）能達到10MB每秒，最新的SCSI－3甚至能夠達到40MB每秒，而EIDE最高只能達到16.6MB每秒； ●成本較IDE和EIDE介面高很多，而且，SCSI介面硬碟必須和SCSI介面卡配合使用，SCSI介面卡也比IED和EIDE介面貴很多。 ●SCSI介面是智能化的，可以彼此通信而不增加CPU的負擔。在IDE和EIDE設備之間傳輸數據時，CPU必須介入，而SCSI設備在數據傳輸過程中起主動作用，並能在SCSI匯流排內部具體執行，直至完成再通知CPU。 5.usb介面 最新的USB串列介面標準是由Microsoft、Intel、Compaq、IBM等大公司共同推出，它提供機箱外的熱即插即用連接，用戶在連接外設時不用再打開機箱、關閉電源，而是採用「級聯」方式，每個USB設備用一個USB插頭連接到一個外設的USB插座上，而其本身又提供一個USB插座給下一個USB設備使用，通過 這種方式的連接，一個USB控制器可以連接多達127個外設，而每個外設間的距離可達5米。USB統一的4針圓形插頭將取代機箱後的眾多的串/並口（滑鼠、MODEM）鍵盤等插頭。USB能智能識別USB鏈上外圍設備的插入或拆卸。除了能夠連接鍵盤、滑鼠等，USB還可以連接ISDN、電話系統、數字音響、列印機以及掃描儀等低速外設。

三、I/O擴展槽

I/O擴展槽即I/O信號傳輸的路徑，是系統匯流排的延伸，可以插入任意的標准選件，如顯示卡、解壓卡、MODEM卡和音效卡等。通過I/O擴展槽，CPU可對連接到該通道的所有I／O介面晶元和控制卡定址訪問，進行讀寫。 根據匯流排的類型不同，主板上的擴展槽可分為ISA、EISA、MAC、VESA和PCI幾種。

1）ISA插槽 2）EISA插槽 3）VESA插槽 4）PCI插槽 白色，與VESA插槽一樣長，與ISA插槽平行，不需要與ISA插槽配合使用，而且只能插入PCI控制卡。由於主板的空間有限，PCI插槽要佔用ISA插槽的位置

C. usb鍵盤工作原理

計算機鍵盤的功能就是及時發現被按下的鍵，並將該按鍵的信息送入計算機。鍵盤中有發現下按鍵位置的鍵掃描電路，產生被按下鍵代碼的編碼電路，將產生代碼送入計算機的介面電路，這些電路統稱為鍵盤控制電路。依據鍵盤工作原理，可以把計算機鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤：

鍵盤控制電路的功能完全依靠硬體自動完成，這種鍵盤稱為編碼鍵盤，
整個鍵盤處理程序由查詢程序、傳送程序、解碼程序三部分組成

D. 鍵盤的工作原理是什麼

鍵盤的基本工作原理

計算機鍵盤的功能就是及時發現被按下的鍵，並將該按鍵的信息送入計算機。鍵盤中有發現下按鍵位置的鍵掃描電路，產生被按下鍵代碼的編碼電路，將產生代碼送入計算機的介面電路，這些電路統稱為鍵盤控制電路。依據鍵盤工作原理，可以把計算機鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤：

鍵盤控制電路的功能完全依靠硬體自動完成，這種鍵盤稱為編碼鍵盤，它能自動將按下鍵的編碼信息送入計算機。編碼鍵盤響應速度快，但它以復雜的硬體結構為代價，而且其復雜性隨著按鍵功能的增加而增加。

另外一種鍵盤，它的鍵盤控制電路功能要依靠硬體和軟體共同完成，這種鍵盤稱為非編碼鍵盤。這種鍵盤響應速度不如編碼鍵盤快，但它可通過軟體為鍵盤的某些按鍵重新定義，為擴充鍵盤功能提供了極大的方便，因此，得到廣泛的使用。非編碼鍵盤工作原理如下：

與編碼鍵盤不同，非編碼鍵盤並不直接提供按鍵的編碼信息，而是用較為簡單的硬體和一套專用程序來識別按鍵的位置。

非編碼鍵盤由軟體、硬體配合完成鍵盤的工作。利用軟體驅動下的硬體來完成諸如掃描、編碼、傳送等功能，這個程序被稱之為鍵盤處理程序。整個鍵盤處理程序由查詢程序、傳送程序、解碼程序三部分組成。鍵盤處理程序的工作過程如下：

(1)主程序首先調用查詢程序，通過查詢介面逐行掃描鍵位矩陣，同時檢測行列的輸出，由行與列的交連信號確定某閉合鍵的坐標，即得到被按鍵對應的掃描碼；

(2)主程序調用傳送程序將得到的掃描碼傳送給位於主機內的鍵盤介面電路；

(3)主程序調用解碼程序將鍵盤介面內的掃描碼翻譯為相應鍵的編碼信息；

(4)在需要的時候，鍵盤介面電路把上述編碼信息傳送給主機。

E. 電腦鍵盤是什麼原理製成的,請分析原理

鍵盤的工作原理：
1：鍵盤的基本工作原理就是實時監視按鍵，將按鍵信息送入計算機。

2：在鍵盤的內部設計中有定位按鍵位置的鍵位掃描電路、產生被按下鍵代碼的編碼電路以及將產生代碼送入計算機的介面電路等等，這些電路被統稱為鍵盤控制電路。
3：根據鍵盤工作原理，可以把計算機鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。
4：鍵盤控制電路的功能完全依靠硬體來自動完成的，這種鍵盤稱為編碼鍵盤，它能自動將按下鍵的編碼信息送入計算機。另外一種鍵盤，它的鍵盤控制電路功能要依靠硬體和軟體共同完成，這種鍵盤稱為非編碼鍵盤。

F. 鍵盤的工作原理

單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。行列式鍵盤的工作方式是先用列線發送掃描字，然後讀取行線的狀態，查看是否有按鍵按下。鍵盤部分提供一種掃描的工作方式，可以和具有個按鍵的矩陣鍵盤相連接，能對鍵盤不斷掃描、自動消抖、自動識別按下的鍵，並給出編碼，能對雙鍵或n個鍵同時按下的情況實行保護。在顯示部分，它可以為發光二極體、熒光管及其他顯示器提供按掃描方式工作的顯示介面，而且為顯示器提供多路復用信號，可以顯示多達位的字元或數字。鍵盤中有無按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態來判斷的，其方法是將列線的所有I/O線均置成低電平，然後將行線電平狀態讀入累加器A中，如果有鍵按下，總會有一根行線被拉至低電平，從而使行輸入不全為。鍵盤中哪一個鍵按下可由列線逐列置低電平後，檢查行輸入狀態來判斷，其方法是依次給列線送低電平，然後檢查所有行線狀態，如果全為，則所按下的鍵不在此列，如果不全為，則所按下的鍵必在此列，而且是在與電平線相交的交點上的那個鍵。

G. 計算機鍵盤設計原理

計算機鍵盤設計原理是圖靈機。
圖靈機，又稱圖靈計算、圖靈計算機，是由數學家阿蘭·麥席森·圖靈（1912～1954）提出的一種抽象計算模型，即將人們使用紙筆進行數學運算的過程進行抽象，由一個虛擬的機器替代人們進行數學運算。
電腦鍵盤是把文字信息的控制信息輸入電腦的通道，從英文打字機鍵盤演變而來的。它最早出現在電腦上的時候，還是一種叫做「電傳打字機」的部件。
實際上，比電傳打字機更早的年代，鍵盤就已經出現在電腦附屬設備上了，在電腦還是能夠占滿一個大廳的年代裡，主要的電腦輸入設備就是穿孔紙帶和穿孔卡片，這些紙帶和卡片當然不可能是人手一點點穿出來的，它們是使用專用的「紙帶穿孔機」和「卡片穿孔機」來穿出的，而在這兩種機器上也都有一台很像普通打字機的電動打字機作為輸入設備。
沃拉克鍵盤是August Dvorak教授在1930年設計的鍵位方案，由於不再考慮按鍵的機械結構問題，所以按鍵排布完全按照理想化的擊鍵率分布設計。手指運動的行程比柯蒂鍵盤要小得多，平均打字速度幾乎提高了一倍。不過正如很多事情一樣，習慣的力量是難以抵擋的，德沃拉克鍵盤至今只是在極少數專業場合使用。不過對於想試試的人來說，可以嘗試一下Windows里自帶的德沃拉克鍵盤方案。

H. 鍵盤的工作原理

鍵盤的工作原理

在進入正文前，我們先來簡單地了解一下鍵盤的工作原理，這樣能有助於加深DIYER對它的認識。鍵盤是計算機中使用最普遍的輸入設備，它一般由按鍵、導電塑膠、編碼器以及介面電路等組成。

在鍵盤上通常有上百個按鍵，每個按鍵負責一個功能，當用戶按下其中一個時，鍵盤中的編碼器能夠迅速將此按鍵所對應的編碼通過介面電路輸送到計算機的鍵盤緩沖器中，由CPU進行識別處理。通俗地說也就是當用戶按下某個按鍵時，它會通過導電塑膠將線路板上的這個按鍵排線接通產生信號，產生了的信號會迅速通過鍵盤介面傳送到CPU中。
鍵盤維修技巧

談到鍵盤維修，首先要知道鍵盤會出現哪些故障。其實就筆者認為，鍵盤故障相對於其他配件或設備來說還是比較少的。它大致可分兩種，第一是電腦開機時搜索不到鍵盤，第二是鍵盤按鍵失靈。

一．「電腦開機時搜索不到鍵盤」故障維修

導致「電腦開機時搜索不到鍵盤」的因素有很多，例如連接不牢固、鍵盤介面損壞、線路有問題、主板損壞等等，但主要的問題幾乎都是在連接上（概率在60％左右）。對於這類故障我們通常採用的方法是先關機，然後拔掉鍵盤接頭，再用力插進主板上的鍵盤介面即可。

假設這招不行，那麼就要進行聯線、主板等部件的檢查。至於如何操作，本文不作詳細介紹，因為這些問題一則不會經常遇到；二則比較復雜，大家沒有必要苦心研究，如真想鑽研的話，記住一定要有專業人士在旁邊指導。

二．「鍵盤按鍵失靈」故障維修
「鍵盤按鍵失靈」這是我們經常遇到的問題。出現這種現象一般都是因為在線路板或導電塑膠上有污垢，從而使得兩者之間無法正常接通。其他因素也有可能，例如：鍵盤插頭損壞，線路有問題，主板損壞、CPU工作不正常等，但並非主要原因。因此我們只需要進行除垢工作便可。

操作的步驟如下：

1．拆開鍵盤。注意在打開鍵盤時，一定要按鈕面（也就是我們操作的一面）向下，線路板向上，否則每個按鍵上的導電塑膠會紛紛脫落，給您的修理帶來麻煩。

2．翻開線路板，線路板一般都用軟塑料製成的薄膜，上面刻有按鍵排線，用濃度最好在97％以上酒精棉花（75％以上的醫用酒精棉花也可以，因為本人曾使用過，但最好是用高濃度的酒精棉花）輕輕地在線路板上擦洗二遍。對於按鍵失靈部分的線路要多照顧幾遍。

3．查看按鍵失靈部分的導電塑膠，如果上面積攢了大量的污垢的話，同樣使用酒精擦洗。假設導電塑膠有損壞的話，那麼筆者建議您可以把不常用按鍵上的導電塑膠換到已損壞的部分，雖然這種「拆東牆補西牆」的舉措無法讓鍵盤發揮出所有功能，但最起碼可以延長常用按鍵的壽命。

4．清除鍵盤內角落中污垢，工具可用毛筆、小刷子等，但要注意動作要輕柔一些。

5．查看焊接模塊有無虛焊或脫焊，如果您會使用電烙鐵的話，可以進行補焊工作。當然此步驟只適用於對會使用電烙鐵的朋友，不會使用的朋友，請跳過此步驟。

6．裝好鍵盤。這里有一點須注意，那就是一定要等酒精揮發干凈後再進行。

到此為止，維修步驟基本介紹完畢，怎麼樣，簡單吧！其實本文所講的「鍵盤按鍵失靈」故障維修辦法，不僅僅對電腦鍵盤上有效，而且在處理家電遙控器按鈕失靈、手機或電話機鍵盤按鍵失靈也同樣有用武之地。