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基于器ATmegal68微控制器和A/D轉換方式實現可靠鍵盤接口的設計

電子設計 ? 2020-07-08 08:05 ? 次閱讀

1、引言

單片機應用領域中,人機交互的途徑和方式靈活多樣,但鍵盤輸人仍然是最常見、最重要的方法。通常實現鍵盤接口的方式有:直接輸入、矩陣結構、A/D方式、鍵盤和顯示復用、并行擴展、串口擴充以及用鍵盤和顯示專用控制器件。本設計使用A/D轉換的方法,其硬件電路簡單,按鍵電路與MCU的連線少,易修改,而且可以節省MCU有限的I/0資源。但在處理按鍵數目較多的情況時,往往會出現按鍵不可靠的問題,如按鍵沒有任何反映,按鍵功能交叉。本文除了給出A/D按鍵的硬件電路外.著重介紹利用軟件技巧來實現可靠的鍵盤接口。

2、硬件設計

本設計選用的單片機是基于AVR增強型RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器ATmegal68。該微控制器具有8個10位帶采樣保持電路的逐次逼近型ADC,以確保在轉換過程中輸入ADC的電壓保持恒定。A/D轉換按鍵的具體硬件電路如圖l所示。A/D轉換的方法不僅成本低、功耗少、體積小、布線靈活,而且與帶MCU的主板的連接非常簡單, 只需提供信號線和地線。

基于器ATmegal68微控制器和A/D轉換方式實現可靠鍵盤接口的設計

當按鍵接通或斷開時,ATmega168通過A/D轉換后對讀取的電壓值比較判斷便可識別是否有按鍵按下。無按鍵按下時電路完全斷開,符合低功耗設計的原則。這種結構的鍵盤具有自然的優先權,即某個按鍵按下后,其后的按鍵均無效。對于組合按鍵的輸入,則通過將其中的按鍵分別與不同的A/D口相連來實現。圖1中電容Cl的作用是消除干擾信號。

3、 軟件設計

軟件設計是加轉換按鍵處理的核心,一旦檢測的A/D值不準,按鍵操作就會產生誤動作和不動作,按鍵數目達到二三十個時,這種現象會經常出現,針對此種情況,本文在軟件設計中做相應的技巧處理,按鍵處理程序的軟件設計流程如圖2所示。

首先,電阻阻值的選擇決定了按鍵的數目,考慮到電壓誤差、電阻精度等因素,R0的阻值不能太小。由實驗得知,R0的阻值為20 kΩ~100 kΩ比較合適。ATmega168的A/D轉換精度為10位,為提高按鍵分辨率,并保證按鍵的準確性,本設計只用高8位,而且設定相鄰按鍵鍵值的差值一致,也就是將256等區間劃分,這樣可以實現較多的按鍵。然后根據定義好的鍵值用電阻箱確定相應阻值。該程序每隔2 ms處理一次,每次采樣一次,共采樣6次,所以確定一次平均鍵值需要12 ms。延時去抖是通過再次求平均鍵值完成,故確定按鍵是按下還是釋放需要24 ms,這樣不僅可以保證按鍵可靠,而且無需再加延時去抖過程。當采樣6次后進行數字濾波,舍去其中的最大值和最小值,并且判斷最大值與最小值之差是否超過2,是則認為無鍵按下,否則就將其余的4個采樣值求平均值。當按鍵數目較多時,為提高按鍵處理程序的速度,在鍵值確定和按鍵識別程序中采用二分法,即先與中間鍵鍵值比較,如果所得鍵值比其A/D值小則與前面按鍵的鍵值比較,否則與后面按鍵比較??紤]到電壓波動、電阻精度以及人為操作等各方面因素的影響,對凡是符合每個鍵值±l區間的平均值都認為是正確的按鍵識別,否則為無鍵按下。

以下是用匯編語言編寫的按鍵處理程序代碼。經過實際裝機測試,該方法效果很好,按鍵控制靈敏而且可靠、準確無誤。

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4 、結束語

以上設計方案應用在帶有30個按鍵的美式按摩椅上,取得了很好的效果,惟一不足之處在于,帶有按鍵接口的PCB板必須在灰塵較小的環境中使用或者采用外殼裝配,因為頻繁的操作按鍵,會使大量的灰塵沉積在按鍵開關觸點表面使其接觸電阻增大,最終導致按鍵A/D值偏離。

責任編輯:gt


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MC74HC30A 8輸入與非門

MC74HC32A 四路或門

能硅柵CMOS MC74HC32A的引腳排列與LS32完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓范圍:2至6V 低輸入電流:1mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7A號要求 芯片復雜性:48個FET或12個等效電路蓋茨 無鉛包裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC32A 四路或門

MC74HC20A 雙路4輸入與非門

20A的引腳排列與LS20完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓范圍:2 V至6 V 低輸入電流:1 uA CMOS器件的高抗噪性能 這些是無鉛設備 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MC74HC20A 雙路4輸入與非門

MC74HC11A 三路3輸入與門

11A的引腳排列與LS11完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓范圍:2 V至6 V 低輸入電流:1 A CMOS器件的高抗噪性能 這些是無鉛設備 應用 桌面,白色商品等 電路圖、引腳圖和封裝圖
發表于 08-02 19:02 ? 34次 閱讀
MC74HC11A 三路3輸入與門

MC74HC10A 三路3輸入與非門

10A的引腳排列與LS10完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓范圍:2至6 V 低輸入電流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合要求JEDEC標準第7號A 芯片復雜性:36 FET或9個等效門 PbFree包可用 電路圖、引腳圖和封裝圖
發表于 08-02 19:02 ? 34次 閱讀
MC74HC10A 三路3輸入與非門

MC74HC08A 四路2輸入與門

能硅柵CMOS MC74HC08A的引腳排列與LS08完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓范圍:2至6V 低輸入電流:1mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7A號要求 芯片復雜性:24個FET或6個等效電路蓋茨 無鉛包裝* * 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC08A 四路2輸入與門

MC74HC02A 四路2輸入NOR門

能硅柵CMOS MC74HC02A的引腳排列與LS02完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓范圍:2.0至6.0 V 低輸入電流:1.0 mA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7A號規定的要求 芯片復雜性: 40個FET或10個等效門 無鉛封裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 08-02 18:02 ? 36次 閱讀
MC74HC02A 四路2輸入NOR門

MC74HC00A 四路2輸入與非門

輸入與非門。高性能硅柵CMOS。 MC74HC00A的引腳排列與LS00完全相同。器件輸入與標準CMOS輸出兼容;使用上拉電阻,它們與LSTTL輸出兼容。 特性 輸出驅動能力:10 LSTTL負載 直接輸出到CMOS,NMOS和TTL接口 工作電壓范圍:2至6 V 低輸入電流:1μA CMOS器件的高抗噪性能 符合JEDEC標準第7號A要求 芯片復雜性:32個FET或8個等效門 PbFree包可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MC74HC00A 四路2輸入與非門

MM74HCT00 四路2輸入NAND門

T00是通過使用先進的硅柵極CMOS技術制造的NAND門,可提供CMOS的固有優勢 - 低靜態功率和寬電源范圍。此器件的輸入和輸出特性以及引腳分配與標準74LS邏輯MM-4HCT器件專用于TTL和NMOS組件與標準CMOS器件之間的接口。另外,這些兼容器件也是LS-TTL器件的插件替換件,而且可用于降低現有設計的功耗。 特性 TTL,LS引腳分配和閾值兼容 快速開關:t PLH ,t PHL = 14 ns(典型值) 低功率:直流時為10μW 高扇出,10個LS-TTL負載 應用 此產品是一般用途,適用于許多不同的應用。 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 08-02 16:02 ? 44次 閱讀
MM74HCT00 四路2輸入NAND門

MM74HCT08 四路2輸入與門

T08是通過使用先進的硅柵極CMOS技術制造的邏輯功能器件,可提供CMOS的固有優勢 - 低靜態功率和寬電源范圍。此器件的輸入和輸出特性以及引腳分配與標準74LS邏輯系列兼容。保護所有輸入端,以免受到內部二極管至V CC 和地線的靜電放電損壞.MM74HCT器件專用于TTL和NMOS組件與標準CMOS器件之間的接口。另外,這些器件也是LS-TTL器件的插件替換件,而且可用于降低現有設計的功耗。 特性 TTL,LS引腳分配和閾值兼容 快速開關:t PLH ,t PHL = 12 ns(典型值) 低功率:直流時為10μW 高扇出,10 LS-TTL負載 應用 本產品是一般用途,適用于許多不同的應用。 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 08-02 11:02 ? 119次 閱讀
MM74HCT08 四路2輸入與門

MM74HCT05 六路轉換器(開路漏極)

T05是通過使用先進的硅柵極CMOS技術制造的邏輯功能器件,可提供CMOS的固有優勢 - 低靜態功率和寬電源范圍。此器件的輸入和輸出特性以及引腳分配與標準DM74LS邏輯系列兼容.MM74HCT05開路漏極六路轉換器要求增加一個外部電阻以實現有線 - 或非功能。保護所有輸入端,以免受到內部二極管至V CC 和地線的靜電放電損壞MM74HCT器件專用于TTL和NMOS組件與標準CMOS器件之間的接口。另外,這些器件也是LS-TTL器件的插件替換件,而且可用于降低現有設計的功耗。 特性 開路漏極實現有線 - 或非功能 LS- TTL引腳和闕值兼容 10 LS-TTL負載的高扇出 典型傳播延遲:t PZL (帶1 kohm阻)10 nst PLZ (帶1 kohm電阻)8 ns 應用 此產品是一般用途,適用于許多不同的應用。 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 08-02 11:02 ? 60次 閱讀
MM74HCT05 六路轉換器(開路漏極)

FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4數據通道開關

是一款4數據通道,移動產業處理器接口(MIPI),D-PHY開關。該器件為單刀雙擲(SPDT)開關,專門針對兩個高速或低功耗MIPI信號源之間的切換進行了優化.FSA646特別針對MIPI規格設計,可連接至CSI或DSI模塊。 特性 開關類型:SPDT(10x) 信號類型: MIPI,D-PHY V CC :1.5至5.0 V 輸入信號:0至1.3 V R ON : 6Ω典型HS MIPI 6Ω典型LP MIPI △R ON :0.1Ω典型LP& HS MIPI R ON_FLAT :0.9Ω典型HS& LS MIPI I CCZ :1μA(最大值) I CC :32μA(典型值) OIRR:-24 dB(典型值) 帶寬:2500 MHz最小值 C ON :15 pF(典型值) Xtalk:-30 dB(典型值) 在相同輸出下,反向轉換的時滯:6 ps(典型值) 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 08-01 01:02 ? 68次 閱讀
FSA646 2:1 MIPI D-PHY(2.5Gbps)4數據通道開關

NLAS3799B 模擬開關 雙DPDT 超低RON

99B是一款超低RON雙DPDT和一個0.5歐姆RON模擬開關。該器件專為低工作電壓,揚聲器輸出的高電流切換和手機應用的耳機而設計。它可以切換平衡的立體聲輸出。 NLAS3799B可以在單聲道模式下處理平衡麥克風,揚聲器,鈴聲發生器。該設備包含一個先斷后合(BBM)功能。 特性 單電源供電,1.65至4.5 V 直接來自LiON電池的功能 最大值擊穿電壓:5.5 V 低靜態功率 NLAS3799B與2.8 V芯片組的接口; NLAS3799BL與1.8 V芯片組的接口 應用 終端產品 手機揚聲器/麥克風切換 鈴聲 - 芯片/放大器切換 四個不平衡(單端)開關 立體聲平衡(推挽)切換 手機 VoIP手機 液晶電視 電路圖、引腳圖和封裝圖...
發表于 07-31 22:02 ? 98次 閱讀
NLAS3799B 模擬開關 雙DPDT 超低RON

NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT開關

222是一款DPDT交換機,針對便攜式系統中的高速USB 2.0應用進行了優化。它具有超低的導通電容,CON = 7.5 pF(典型值),帶寬高于950 MHz。它針對使用單個USB接口connectorto路由多種信號類型的應用進行了優化。兩個通道的CON和RON都很低,允許NL3HS2222將任何速度的USB數據傳輸信號傳遞到中等電阻的終端,如外置耳機。 應用 USB 2.0開關 電路圖、引腳圖和封裝圖
發表于 07-31 21:02 ? 153次 閱讀
NL3HS2222 高速USB 2.0 DPDT開關

NCP4208 同步降壓轉換器 8相 VR11.1可編程 帶I2C接口

8是一款集成電源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降壓開關穩壓控制器,可幫助設計高效率和高密度解決方案。 NCP4208可編程為1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允許構建多達8個互補降壓開關級。 特性 優勢 快速增強PWM 出色的負載轉換性能 應用 終端產品 CPU Vcor??e 臺式電腦,服務器 電路圖、引腳圖和封裝圖
發表于 07-29 17:02 ? 87次 閱讀
NCP4208 同步降壓轉換器 8相 VR11.1可編程 帶I2C接口
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