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你不知道的按鍵電路設(shè)計優(yōu)化方案

單片機技術(shù)宅 ? 來源:單片機技術(shù)宅 ? 作者:小代 ? 2022-12-07 10:28 ? 次閱讀
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單片機系統(tǒng)里,按鍵是常見的輸入設(shè)備,今天就介紹幾種按鍵硬件、軟件設(shè)計方面的設(shè)計技巧。在按鍵的設(shè)計上,通常會有一下四種方案,接下來我們將一種一種的講解。

01GPIO口直接檢測單個按鍵?

電路原理圖如圖下所示

65fd293c-75be-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

這是最簡單和最基礎(chǔ)的,對于單片機初學(xué)者很容易理解和使用,但是缺點是,需要在主循環(huán)中不斷檢測按鍵是否按下,并且需要做消抖處理。若主循環(huán)中某個函數(shù)任務(wù)占用時間較長,則按鍵會有不同程度的“失靈”。

02按鍵較多則使用矩陣鍵盤

電路原理圖如圖所示

661fea08-75be-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

這也就是我們通常說的矩陣鍵盤的電路。優(yōu)點是能夠在有限的GPIO情況下,擴展盡可能多的按鍵。但缺點同上,需要不停檢測按鍵是否按下。

03將按鍵接到外部中斷引腳上

電路原理圖如圖所示,利用按鍵按下產(chǎn)生的邊沿信號進行按鍵檢測

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這種方式是效率最高的,不需要循環(huán)檢測按鍵是否按下,但是缺點是,需要單片機有足夠的外部中斷接口以供使用。

04利用單片機的ADC檢測按鍵

電路原理圖如圖所示,在不同的按鍵按下后,能夠使得ADC接口上的電壓不同,根據(jù)電壓的不同,則可以識別按鍵。

6665e968-75be-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

此方案的優(yōu)點是,只需要單片機的一個ADC接口,一根線,就能對多個按鍵進行識別,缺點是按鍵一旦內(nèi)部接觸不良,則可能按鍵串位,且按鍵產(chǎn)生的抖動,會造成一定的識別錯誤。

在以上的三種常見按鍵設(shè)計的基礎(chǔ)上,現(xiàn)在分享小編總結(jié)的按鍵優(yōu)化方案。

01改進一

在原方案一的基礎(chǔ)上,加上與門電路,使得任何一個按鍵按下,都能產(chǎn)生中斷,然后在中斷里面識別是哪個按鍵被按下。因此不需要循環(huán)掃描,大大提高了效率。方案如圖下圖所示。只需要每個按鍵對應(yīng)地增加一個二極管,利用二極管的線與特性,可以實現(xiàn)按下任何按鍵,都能產(chǎn)生中斷信號,但是按鍵之間互不影響。二極管選用普通整流二極管即可,本人親測可行。

668fd9c6-75be-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

02改進二

在原有的ADC按鍵的基礎(chǔ)上,也可用增加二極管的方式,實現(xiàn)按鍵中斷,并在中斷服務(wù)程序里進行AD轉(zhuǎn)換,從而識別按鍵。電路如圖下所示。

66a74e26-75be-11ed-8abf-dac502259ad0.jpg

03改進三

因為按鍵不可避免的有抖動,因此按鍵消抖可以通過硬件消痘和軟件消抖?,F(xiàn)在分享一個十分簡單且有效的硬件消抖方法:給按鍵并聯(lián)一個104左右的電容。軟件上基本不用處理即可避免抖動。

04改進四

在按鍵掃描檢測的方案下,如果主循環(huán)中有某個函數(shù)占用時間較長,則按鍵會發(fā)生或長或短的“失靈”,我們可以將按鍵掃描放到定時器中斷里面,這樣就可周期性地檢測按鍵按下情況,不受主循環(huán)的影響。并且,能解析出按鍵的不同狀態(tài),即按下、按住、彈起、為按下這四種狀態(tài),用以實現(xiàn)更豐富的功能。

需注意兩點

一是定時器的定時時間,不可過長也不可過短,過長容易檢測不到按下,過短會占用大量時間資源。

二是中斷服務(wù)程序需簡單明了,只做檢測用,通過全局變量傳遞,在主循環(huán)內(nèi)完成按鍵響應(yīng),中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi)盡量不要占用太多時間。

審核編輯:湯梓紅

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原文標(biāo)題:你不知道的按鍵電路設(shè)計優(yōu)化方案

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