使用adc作单片机键盘接口

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1、使用ADC作单片机键盘接口

2、第1摘　要：详细介绍了利用AD转换器扩展单片机键盘的2种方法，并对这两种方法进行了分析和比较。这种方法实现简单，节省单片机资源，在智能仪表应用中具有实际意义。<--摘要CH(结束)←-->　　关键词：AD转换器；单片机；键盘；智能仪表　　在单片机系统中，键盘是常用的一种人机接口。一般来说，键盘的扩展分为2种，独立式和矩阵式，前者适用于按键数量少（一般小于4个）或规模小的系统，后者适合在按键数量较多的系统，但一般需要扩展接口芯片。因为单片机的I／O口有限，我们总是希望扩展键盘时占用尽量少的I／O口线。其实，A／D转换器也可以用来扩展键盘，而且

3、不多占用I／O口线，按键的数量可多达几十个。　　使用AD转换器的键盘电路主要由一个电阻分压队列和一系列按键组成，如图1所示，图中电阻阻值相同，不同的按键按下时，VO端有不同的电压值输出给A／D转换器转换成不同的数字量，单片机据此进行按键识别。　　500)this.style.ouseg(this)">1　第一种电路　　最容易想到的是图1（a）的连接方式，n个电阻组成的分压电路，每个分压点引出一个按钮，事实证明这种接法是可以可靠工作的。第i个键按下时:500)this.style.ouseg(this)">　　以常用的8位ADC为例，其分辨率是1／256，理论上可以扩展256个按键

4、，考虑到误差的因素以及工作可靠性取8／256，尚可扩展32个按键。　　这个电路存在一个显著的缺点，如果有2个键同时按下，当其中一个键是A1时，结果是A1有效，另一个无效；当这两个键都不是A1时，就会发生错误。最极端的情况是A2和An同时按下，此时VO是2．5V，既不是A2的值，也不是An的值，其他的情况也和这种情况相似。所以这个电路对多键操作没有保护，多键操作会产生错误结果。　　如果在输出侧加二极管，如图中虚线，理论上是可以工作的。但仔细分析，发现由于二极管存在开启电压，实际上只能扩展很少几个按键。假设普通硅二极管，开启电压取0．7V，第n黾氖涑鲇β悖?／n＞0．7n，n最大

5、只能取2，显然不实用。2　第二种电路　　对第一种电路稍加改进，就可以实现多键保护操作。把最下面的电阻移一个位置，换到输出侧，如图1（b）所示。这个电路中，多个键同时按下时，只有最上面的那个键有效，其余都无效。这个电路还有一个优点，就是当没有键盘操作时，电路完全断开，不消耗能量，更适合低功耗设计的原则。　　图1（b）电路中，第i个键按下时输出电压是：500)this.style.ouseg(this)">　　同样以8位ADC为例，取VO的最小输出为8Vi／256，估算按键的数量：500)this.style.ouseg(this)">　　　　结果n最大为6，数量比较少，原因是按键的

6、输出值不像图1（a）的连接那样，是不均匀的，按键输出值按调和级数减小，下降的速度太快，所以电路需要进一步改进。　　从图中分析各个按键的输出情况，可以发现最后一个电阻Rx对所有按键的输出都有影响，如果把最后一个电阻的阻值适当增大，按键输出值下降的速度会减慢。假设取Rx为xR，此时，第i个键按下时输出电压是：500)this.style.ouseg(this)">　　依照上述条件和方法，对按键个数再做一次估算，取x＝5，n最大为9。　　n的极值实际是由最后2个按键的最小电压差（键值分辨率）决定的，设此值为1／A，则：500)this.style.ouseg(this)">可以得到，当

7、500)this.style.ouseg(this)">时，n有极大值。所以x也不是越大越好，他与最后2个按键的最小电压差有关，n的极值也与此有关。取500)this.style.ouseg(this)">此时n有极大值。当键值分辨率提高，即A增大时，n的极大值增大，扩展按键数量增加，相应的Rx的阻值也要增大。3　按键去抖动　　机械按键按下和弹起的瞬间，由于触点的弹性会产生一连串的抖动，一般的抖动时间是5～10ms，普通按键动作的稳定时间是零点几秒。为了取得正确的键值，必须设法消除抖动的影响。对按键的去抖动，可以使用软件延时，多次采样的办法，图2是软件流程。当CPU检测到A／D转

8、换值发生变化时，认为有按键动作，首先进行10ms延时，然后再读取键值，为了可靠，一般要读取多次，进行比较（本例中是读取2次）。多次读取的键值，不可能是完全相同的，在误差允许范围内，就认为是相同的，为此，将键值的低2位忽略。4　应用实例　　智能化是仪器仪表的发展方向，与普通仪表相比，智能仪表的主要特点是完全数字化、数据处理能力强、自制性强、具有通信功能等。同时要求仪表更加小巧简洁、功耗更低。笔者在定量仪的升级改造中使用了A／D通道扩展按键的方法。　　500)this.style.o