键盘的原理与维修

微型计算机键盘是计算机最频繁的输入设备，也是最容易出故障的外部设备之一。我系计算机房有大批486、586型微机，所配键盘均是硬板结构的机械式电容键盘，这种键盘结构较复杂，故障率较高。在维修过程中，我们总结了一些维修经验，供大家参考。 

1 计算机键盘的基本原理 

PC系列机使用的键盘有83键、84键、101键、102键和104键等多种。XT和AT机的标准键盘分别为83键和84键，而286机以上微机的键盘则普遍使用101键、102键或104键。83键键盘是最早使用的一种PC机键盘，其键号与扫描码是一致的。这个扫描码被直接发送到主机箱并转换为ASCII码；随着高档PC机的出现，键盘功能和按键数目得到了扩充，键盘排列也发生了变化，产生的扫描码与83键键盘的扫描码不同。为了保持PC系列微机的向上兼容性，需将84／101／102／104键键盘的扫描码转换为83键键盘的扫描码，一般将前者叫作行列位置扫描码，而将后者称为系统扫描码。显然，对于83键键盘，这两种扫描码是相同的。 

键盘是由一组排列成矩阵方式的按键开关组成，通常有编码键盘和非编码键盘两种类型，IBM系列个人微型计算机的键盘属于非编码类型。微机键盘主要由单片机、译码器和键开关矩阵三大部分组成。其中单片机采用了INTEL8048单片微处理器控制，这是一个40引脚的芯片，内部集成了8位CPU、1024×8位的ROM、64×8位的RAM、8位的定时器／计数器等器件。由于键盘排列成矩阵格式，被按键的识别和行列位置扫描码的产生，是由键盘内部的单片机通过译码器来实现的。单片机在周期性扫描行、列的同时，读回扫描信号线结果，判断是否有键按下，并计算按键的位置以获得扫描码。当有键按下时，键盘分两次将位置扫描码发送到键盘接口；按下一次，叫接通扫描码；释放时再发一次，叫断开扫描码。因此可以用硬件或软件的方法对键盘的行、列分别进行扫视，去查找按下的键，输出扫描位置码，通过查表转换为ASCII码返回。 

键盘是与主机箱分开的一个独立装置，通过一根5芯电缆与主机箱连接，系统主板上的键盘接口按照键盘代码串行传送的应答约定，接受键盘发送来的扫描码；键盘在扫描过程中，7位计数器循环计数。当高5位(D6一D2)状态为全“0”时，经译码器在O列线上输出一个“0”,其余均为“1”；而计数器的低二位(D1D0)通过4选1多路选择器控制0―3行的扫描。计数器计一个数则扫描一行，计4个数全部行线扫描一遍，同时由计数器内部向D2进位，使另一列线1变低，行线再扫描一遍。只要没有键按下，多路选择器就一直输出高电平，则时钟一直使计数器循环计数，对键盘轮番扫描。当有一个键被按下时，若扫描到该键所在的行和列时，多路选择器就会输出一个低电平，去封锁时钟门，使计数器停止计数。这时计数器输出的数据就是被按键的位置码(即扫描码)。8048利用程序读取这个键码后，在最高位添上一个“O”，组成一个字节的数据，然后从P22引脚以串行方式输出。在8048检测到键按下后，还要继续对键盘扫描检测，以发现该键是否释放。当检测到释放时，8048在刚才读出的7位位置码的前面(最高位)加上一个“1”，作为“释放扫描码”，也从P22引脚串行送出去，以便和“按下扫描码”相区别。送出“释放扫描码”的目的是为识别组合键和上、下档键提供条件。 

同时，主机还向键盘发送控制信号，主机CPU响应键盘中断请求时，通过外围接口芯片8255A一5的PA口读取键盘扫描码并进行相应转换处理和暂存；通过PB口的PB6和PB7来控制键盘接口工作。 

2 键盘常见故障与维修 

键盘在使用过程中，若按某键失效或反应迟钝，此时即使用力敲打键盘也无济于事，所以必须及时进行修理。由于整个机械式键盘是安装在一整块印刷板电路上的，要取下一个按键，特别是里层的按键，操作比较麻烦的事，下面介绍一下拆御顺序及方法： 

2.1键盘的拆卸与基本维护 

　　第一，翻转键盘，将原来卡住的底板用锣丝刀往左右方向敲击。拆下键盘外壳，取出整个键盘，将键帽拔出。 

　　第二，用电烙铁将按键的焊角从印刷电路板上焊掉，使开关和印刷电路板脱离(电铬铁应有良好的接地，以防将键盘逻辑器件击穿)。 

　　第三，用镊子将按键两边的定位片向中间靠拢，轻轻从下面一顶，按键便能从定位铁中取出． 

　　第四，取下键杆，拿下弹簧和簧片，用无水酒精或四氯化碳等清洗液将链杆、键帽、弹簧和簧片上的灰尘和污垢清除干净，用风扇吹干或放通风处风干。 

　　第五，若簧片产生裂纹或已断裂，则应予以更换；若簧片完好，而弹力不足时，可将其折弯部位再轻轻折弯一些，以便增强对接触簧片的压力。 

　　第六，装好簧片、弹簧和键杆，将按键插入原位置，使焊角插入焊孔并露出尖端部分，用电烙铁将其与焊孔焊牢，装上键帽即可。 

2.2常见故障维修 

键盘在使用过程中，故障的表现形式是多种多样的，原因也是多方面的。有接触不良故障，有按键本身的机械故障，还有逻辑电路故障、虚焊、假焊、脱焊和金属孔氧化等故障．维修时要根据不同的故障现象进行分析判断，找出产生故障原因．，进行相应的修理。 

　　①键盘上一些键，如空格键，回车键不起作用，有时，需按无数次才输入―个或两个字符，有的键，如光标键按下后不再起来，屏幕上光标连续移动，此时键盘其它字符不能输入，需再按一次才能弹起来。 

这种故障为键盘的“卡键“故障，不仅仅是使用很久的旧键盘，有个别没用多久的新键盘上，键盘的卡键故障也有时发生。出现键盘的卡键现象主要由以下两个原因造成的：二种原因就是键帽下面的插柱为止偏移，使得键帽按下后与键体外完卡住不能弹起而造成了卡键，此原因多发生在新键盘或使用不久的键盘上。另一个原因就是按键长久使用后，复位弹簧弹性变得很差，弹片与按杆摩擦力变大，不能使按键弹起而造成卡键，此种原因多发生在长久使用的键盘上。当键盘出现卡键故障时，可将键帽拨下，然后按动按杆。若按杆弹不起采或乏力，则是由第二种原因造成的，否则为第一种原因所致。若是由于键帽与键体外壳卡住的原因造成“卡键”故障，则可在键帽与键体之间放一个垫片，该垫片可用稍硬一些的塑料(如废弃的软磁盘外套)做成，其大小等于或略大于键体尺寸，并且在按杆通过的位置开一个可使铵杆自由通过的方孔，将其套在按杆上后，插上键帽；用此垫片阻止键帽与键体卡住，即可修复故障按键；若是由于弹簧疲劳，弹片阻力变大的原因造成卡键故障，这时可特键体打开，稍微拉伸复位弹簧使其恢复弹性；取下弹片将键体恢复。通过取下弹片，减少按杆弹起的阻力，从而使故障按键得到了恢复。 

　　②某些字符不能输入。若只有某一个键字符不能输入，则可能是该按键失效或焊点虚焊。检查时，按照上面叙述的方法打开键盘，用万用表电阻档测量接点的通断状态。若键按下时始终不导通，则说明按键簧片疲劳或接触不良，需要修理或更换；若键按下时接点通断正常，说明可能是因虚焊、脱焊或金屑孔氧化所致，可沿着印刷线路逐段测量，找出故障进行重焊；若因金属孔氧化而失效，可将氧化层清洗干净，然后重新焊牢；若金属孔完全脱落而造成断路时，可另加焊引线进行连接。 

　　③若有多个既不在同一列，也不在同一行的按键都不能输入，则可能是列线或行线某处断路，或者可能是逻辑门电路产生故障。这时可用100MHz的高频示波器进行检测，找出故障器件虚焊点，然后进行修复。 

　　④键盘输入与忙屏幕显示的字符不一致。此种故障可能是由于电路板上产生短路现象造成的，其表现是按这一键却显示为同一列的其他字符，此时可用万用表或示波器进行测量，确定故障点后进行修复。 

　　⑤按下一个键产生一串多种字符，或按键时字符乱跳，这种现象是由逻辑电路故障造成的。先选中某一列字符，若是不含回车键的某行某列，有可能产生多个其他字符现象；若是含回车键的一列，将会产生字符乱跳且不能最后进入系统的现象，用示波器检查逻辑电路芯片，找出故障芯片后更换同型号的新芯片，排除故障。 

2.3键盘故障实例分析 

故障现象： COMPAQ 386／25e使用过程中，键盘上的A键无法输入，即使按得很重，也无济于事。 

键盘上的A键弹不起来了，可能是键盘的弹簧问题，也可能被什么东西粘住了。将键盘外壳打开，发现A键旁边堆积了较多的灰尘，用刷子将灰尘清除。若是A键的弹簧问题，可在A键下面放一个干净而无水的小棉球，该棉球的大小以不影响按键的使用为宜。经过上面处理，一般又可使用键盘上的A键了。 

故障现象：在SUPER PC微机的标准键盘上SHIFT键失灵，按左侧SHIFT十A，D，F，G，P，无相应的显示，与其它字母键结合有相应的大写字母出现在屏幕上，右侧SHIFT键十字母键，屏幕显示小写字母，按上排字键时全部显示上挡符号，关机后再开机，机器报告KEYBOARDERROR，按Fl键，屏幕无反应．再按机器面板RESET开关，机器不再报告键盘错，机器能启动，但键盘仍然出现前述故障现象。 

这种现象多为短赂或断路故障，打开键盘后盖，用万用表测量XT／AT开关电阻，无异常现象。再测量两个SHIFT键，右侧SHIFT键两脚间电阻为零，取下键帽，小心取下弹簧开关，发现开关的两个触点紧挨在一起，小心将弹片弯曲一点，增大弹片的弹力，并使两个触点分开，再上好开关，开机，故障消除。 

故障现象：BC―lOl键盘，开机自检正常，输入英文字母时，伴随出现相邻横排的字母。 

开机自检正常，说明故障不是出在主机和键盘接口上，而是出在键盘本身。由于键盘属于开关电路，电路板上相邻的电路走线相距较近，电路板的静电作用，长时间吸附尘埃，受潮后会导致相邻线路短路，因而，可造成以上故障现象。处理方法就是从主机上拨下键盘引线，打并键盘的的壳，露出键盘的印刷电路板，先用柔软毛刷轻轻地扫除，而后用棉球沾点酒精轻轻地擦洗电路板，待晾干后再装上外壳，装机后使用，故障消除。 

 

来源：中国电子技术信息网