如何实现用一个I/O采集多个按键信号

ittbank 2019-02-25 17:54


使用模数转换(ADC)的特点就可以实现单片机用一个I/O采集多个按键信号。


单片机的I/O口检测按键简说

我们知道,一般情况下单片机的一个I/O口作为普通I/O口的话,只能检测识别一个按键。


日常设计中,如果碰到按键数量较多的话,会采用行列式键盘,例如最常见的4X4矩阵键盘,这样可以实现用8个I/O口检测16个按键。



还有就是键盘接口,典型的是我们计算机上用的键盘,其采用PS/2接口,现在一般计算机上用的是USB接口的键盘。


另外还有使用串口或者IIC、SPI接口的键盘芯片,这些使用常见的串口、IIC、SPI通信协议实现。


但是这些都一个以上的I/O口,不是真正的用多个按键。



那么有没有更简单的办法,使用更少的I/O口资源检测更多的按键呢?


基于模数转换的AD键盘

我们知道按键检测实际上是检测连接按键的端口的高低电平值,在单个I/O口检测单个按键时,只是简单的判断连接按键的端口的电平是高电平(+5V)还是低电平(0V)。那么是否可以通过电平的微小变化来检测按键是否被按下呢?


下图为一个A/D键盘的原理图,从图中可以看出,当不同的按键被按下时,ADC端点处的电压不同,通过判断不同的电压值就可以判断出是那个按键被按下。



对于具有AD转换功能的单片机来说,直接接到一个AD通道即可。对于没有AD转换功能的单片机,可采用一个AD转换模块。


对于这种按键,有以下缺点:

1、对于同一点处的电压值,A/D多次采样的结果不可能完全相同。

2、电阻的误差。电阻值由于电阻的精度和环境温度的原因,误差较大,所以A/D键盘各个按键点的分压不准确。

3、为尽量减少误差,可以采取增加电阻精度、增加温度补偿等方法,另外在软件处理时候要注意消除按键抖动等因素,还要对实际转换值和标准值给出误差补偿。

4、如果按键按下,经过A/D转换,若实际转换值在允许误差范围之内(需要实际测量各点电压,并计算各点电压平均值),则认为按键按下,否则程序不响应。

5、实际试验过程中,还要考虑电阻的累积误差,选用精度越高的电阻,可分辨的按键数目越多。


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