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矩阵按键电路图,按键精灵。

苏州金螳螂建筑装饰股份通讯 2024-10-10 0

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能否说明独立式键盘的特点及适用场合,是如何用软件法消除按键的

按键是比较常用的也是比较简单的人机交互操作,按键实际上是一个非自锁的轻触开关,按下时触点会闭合,松开是触点断开。电路或者单片机通过检测按键之后的高低电平变化,来检测按键是否按下,通过程序的控制,就可以实现不同功能的选择与设置。

独立按键的特点和适用场合

矩阵按键电路图 矩阵按键电路图 智能科技

独立按键最大的特点是一个按键占用一个端口,这样的好处是不会因为其他按键或线路出现问题而影响当前按键的功能,缺点就是当按键比较多时,占用的端口比较多。所以这种按键的连接方式一般用在按键较少或者控制芯片的端口空闲较多时,以及对部分功能的稳定性或者操作的优先性有要求的场合。

矩阵按键电路图 矩阵按键电路图 智能科技
(图片来自网络侵删)

上图是常用的按键检测硬件连接原理图。四个按键K1-K4通过上拉电阻后输入到控制芯片的端口,在按键未被按下时,由于上拉电阻的存在使端口检测为高电平,按键按下时,对应的端口会变为低电平,控制芯片的程序通过循环检测端口的高低电平变化就可以检测哪个按键被按下了。

按键的防抖消除

按键被按下时,在内部的触点接触的一瞬间,它的状态是不稳定的,会在通断之间高速转变,这样被控制器检测之后就会形成多次的触发。为了避免按键抖动所带来的误动作,要进行按键消抖动。

按键的消抖一般从硬件及软件两方面着手。硬件消抖一般会在按键两端并联电容,通过电容的充放电作用将按键按下时的高频振荡吸收掉。单纯的硬件消抖是不够的,虽然这能够消除大部分的抖动信号,在软件设计上仍然需要对抖动进行去除。

软件消抖的程序控制思路比较简单,一般是通过延时。当检测到按键被按下时,不会立即触发对应功能的控制,而是经过短暂的延时后,再去判断当前端口的电平信号,如果仍然检测到为按键按下时的电平,才会认为当前按键被按下。延时的这段时间,正好是按键抖动发生的时间,再次检测时,按键已经稳定按下了。

另外还有一种在软件上消除抖动和防止误触发的控制,一般是把按键松开作为判断按键的标志,而不是按下时。

其他类型的按键检测方式

独立按键由于每个按键都要单独使用端口,在按键较多时是比较浪费资源的,如果需要把按键单独引出,也是需要很多引线的。所以独立按键一般只应用在数量比较少的控制电路中,对于按键较多的电路,很少采用这种按键连接方式。

  • 矩阵按键

矩阵按键类似于驱动LED等控制电路的点阵连接,它是将布线设置成行列交叉形式,按键连接在行列交叉点上。这样的按键链接并不需要每个按键对应一条线,每一行或列的连线是被多个按键共用的,这样能够节省很多的端口。

矩阵按键的数量为行列线的乘积,比如上图中4根行线4根列线,最多能够检测16个按键,通过二极管等其他辅助元件,也可以实现更多按键的检测。矩阵按键的检测在程序设计时也是比较简单的,可以分时使列线输出高电平,通过检测返回数据中的电平信号就可以知道当前列中哪个按键被按下了。

这种按键的连接方式能够节省很多端口资源,也是被很多电器所采用的。但是这种方式所使用的端口还不是太少,对于需要引出键盘的电路,仍然需要很多根连线。

  • AD按键
AD按键也叫做模拟按键,它是通过电阻阵列对基准电压进行分压,按键按下时短接部分电阻产生电压值的变化,通过检测电压来判断按键被按下的。

如上图中的AD按键检测电路,5V的基准电压通过多个电阻的分压,产生不同的分压点,每个点连接一个轻触按键。按键被按下时,产生的电压变化通过控制器的AD端口采集,通过判断当前检测到的电压,来判断对应按下的按键。

这种按键方式最大的优点就是节省端口,理论上无论使用多少数量的按键都只需要一个端口,但是它也有一定的缺点。一个是对电压采样的精度要求,尤其是按键较多,电压比较接近时;第二个缺点是,按键使用时间长时,内部触点会发生氧化,按键的电阻就会增大,或者在按下时发生变化,这样就会使输出的电压发生改变,检测到的按键就会产生误判断。

所以使用AD按键时,通常会采用不均等阻值的电阻,使输出的电压相差较多而避免误判断,另外就是当按键长时间使用氧化时,需要整体更换。

单片机系统当中,最常用的外设和人机输入就是按键,按键常分为独立按键,矩阵按键,AD按键等。

什么是独立按键以及特点

一个按键独立占用一个单片机端口,完成高低电平的变化,从而实现各种按键的逻辑判断。

独立按键的特点,区别于AD按键和矩阵键盘,独立按键的逻辑判断简单,硬件设计简单,主要是占用单片机的端口资源。

独立按键的应用场景, 一般来说在按键个数较少,或者按键有多重功能复用时,考虑使用独立按键。

按键的消抖方式

为什么需要消抖,这是因为在按键按下时候,会形成一个简短机械的反复电平抖动,而这种电平的抖动会容易造成误判干扰,所以必须避开,一般有两钟方法。

硬件消抖,在按键并联电容,利用电容对快速变化的电平有滤波作用而消抖。这种方式其实很少用。

软件消抖,在单片机判断时,在按键按下的这个过程中,软件避开抖动电平的区间。一般按键都是使用软件消毒消抖。

独立按键实现长按,短按,连按的实现思路和方法

在很多的初级教学视频当中,常见使用delay函数延时10到 20ms避开抖动,其实这种方式有很大缺陷,不适合批量产品

原因:单片机执行程序的时候,是使用顺序执行,使用delay消抖,占用了单片机资源,没办法处理其他的任务。也没办法复用按键,对连按,短按,长按,按下起反应,按后起反应进行区分与处理。

按键的思路:

1需要一个能够计时的设备,计算你需要延时消抖的时间时长,这个部分就需要使用定时器。

2,每次按键按下,电平变化,定时器计数变量开始计数,等到时间,按键依旧有效,则触发,如果中途按键电平变化,则计数变量清零,一般这个时间设置为10ms即可。

3,当松开按键,电平回复成正常时,则清除计数变量的值。如下图所示,则是对按键的 按键松开起反应的代码说明,按键松开后,按键状态位值1。

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特点

独立键盘的特点是廉价、简单,几乎可以应用在所有需要控制的场景中。

只要按下去会返回的几乎都是独立式键盘,最明显的就是iphone的Home键了,在你按下去之后,它的键盘还会回到最初始的状态,这就是独立式键盘。

除此之外,我们的电脑键盘、遥控键盘这些也是独立键盘。

但是这种键盘不是独立键盘,比如iPhone的静音键,它有两种状态,分别是静音和非静音状态,且不能自己恢复。

电路符号

独立键盘和非独立键盘的电路符号如下:

独立按键的好处是可以反复的施加同一个信号,比如手机的音量键,我们按下去一次,音量增加一点,以此往复。

总之独立按键可以做很多非独立按键不能做的事情。

软件消抖

什么是软件消抖?

我们先看一下独立按键的应用场景

当按键未按下的时候,单片机检测到的是5V电平;

当按键按下时,单片机检测到的是0V;

但是呢,真是的按键按下的时候不是这样的。

我们可以看一下按键在按下的这一瞬间电位的波形。

从波形可以看出,按键并不是按下之后立马变为0V,而是有一个抖动的过程。

如果单片机直接检测,可能会乱动作,这时候应该给单片机加一个延时,比如说在第一次检测到按键按下之后,延时30ms,然后再检测一次,如果此时检测到的还是按下的状态,则说明按键被按下。

至于这个延时是多少,还得具体按键具体分析,如果是做产品要用到软件消抖,一定要拿示波器测试一下抖动的波形,看看抖动的时间到底是多少!

到此,大家对矩阵按键电路图的解答时否满意,希望矩阵按键电路图的1解答对大家有用,如内容不符合请联系小编修改。

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