Hart van deze schakeling is een speciale microprocessor van Intel,
de 8048. Dit IC is de keyboard-controller, de schakeling die het
gehele toetsenbord bestuurt. Drie aansluitingen van dit IC zijn
via inverterende buffers aangesloten op de KEYBOARD CLOCK, de
KEYBOARD SERIAL OUT en de KEYBOARD RESET van de computer.
Daarnaast moet de schakeling van het toetsenbord uiteraard gevoed
worden, dus worden de +5 V systeemvoeding en de massa via de kabel
naar het toetsenbord gevoerd.
Deze vijf verbindingen worden via een gestandaardiseerde steker,
een uit de audio-elektronica bekende vijfpolige DIN-steker, op een
connector van de computer aangesloten. De aansluitings-code van
deze steker is getekend in onderstaande figuur.
De pen-nummers corresponderen met onderstaande signalen:
- pen 1: KEYBOARD CLOCK;
- pen 2: KEYBOARD SERIAL OUT;
- pen 3: KEYBOARD RESET;
- pen 4: MASSA (GROUND);
- pen 5: +5 V.
De CLOCK-uitgang wordt gebruikt voor het synchroniseren van de
seriële gegevens op de SERIAL OUT lijn. De RESET wordt gestuurd
uit de start-routine van de PC-processor, hoewel dit zuiver
elektronisch bekeken niet per se noodzakelijk is.
De toetsen zijn opgenomen in een zogenaamde matrixschakeling,
opgebouwd uit 4 verticale en 23 horizontale lijnen. Op ieder
snijpunt van twee lijnen is het contact van een toetsschakelaar in
de matrix opgenomen. Als men op deze toets drukt zal de
horizontale met de verticale lijn verbonden worden. De 23
horizontale lijnen zijn via weerstanden verbonden met de +5 V
systeemvoeding en staan dus normaal op logisch 'H'. Daarnaast zijn
deze lijnen aangesloten op de uitgangen van een multiplexer, die
op zijn beurt wordt gestuurd uit vijf uitgangen van de 8048. Door
op deze vijf uitgangen een bepaalde binaire code te zetten zal een
van de horizontale lijnen door de multiplexer naar de massa
getrokken worden en logisch 'L' worden. Op dat moment zijn de
overige horizontale lijnen nog 'H'.
Als men op een toets drukt die op een snijpunt van deze
horizontale lijn is opgenomen, dan zal de verticale lijn die mede
dit snijpunt vormt door het gesloten contact van de ingedrukte
toets ook naar massa getrokken worden. Deze informatie wordt door
een data-selector, gestuurd door de 8048, omgezet in een datapuls
voor de 8048.
Uiteraard worden alle horizontale lijnen opeenvolgend door de
multiplexer met de massa verbonden. Bij ieder stap in deze
zogenaamde scan-procedure onderzoekt de 8048 of, en zoja welke,
vertikale lijn laag is. Als een laag signaal wordt gedetecteerd
wacht de 8048 enige honderdsten van een seconde alvorens verdere
actie te ondernemen. Mechanische schakelaars vertonen namelijk de
eigenschap dat de verende metalen lipjes die het contact vormen
een bepaalde tijd gaan trillen, waardoor de elektrische verbinding
vele malen achter elkaar wordt gesloten en weer geopend. Dit noemt
men het bouncen van de schakelaar. Zolang deze mechanische
trillingen optreden zal de spanning op de verticale lijn niet
stabiel zijn en zouden er foutieve conclusies kunnen worden
getrokken. Na deze zogenaamde debounce-tijd berekent de 8048 uit
de momentele code van de signalen die een horizontale lijn
selecteren en het signaal dat wordt ontvangen op de verticale
lijnen welke toets wordt ingedrukt.
Deze informatie wordt in een buffer in de 8048 opgeslagen en wordt
gebruikt om de zogenaamde scan-code onder seriële vorm naar de
computer te sturen.
De 8048 detecteert niet alleen wanneer een toets wordt ingedrukt,
maar ook wanneer deze toets weer wordt losgelaten. Op dat moment
wordt een andere scan-code naar de computer gestuurd. Daarnaast
zal de schakeling de scan-code van een toets die langer dan een
halve seconde ingedrukt blijft, repeterend naar de computer
zenden. Dit noemt men de auto-repeat functie van het
toetsenbord.
De processor van het toetsenbord beschikt over enige primitieve
fout-detectieroutines en is voorzien van een klein buffer-geheugen
waarin 20 opeenvolgende toetsenbordaanslagen kunnen worden
opgeslagen. Deze buffer wordt ingeschakeld op de zeldzame momenten
waarop de hoofdprocessor van de PC niet in staat is een
toetsenbordcode onmiddellijk te accepteren.