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標(biāo)題: 用一個(gè)單片機(jī)IO口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)按鍵功能 [打印本頁]

作者: 交通燈 時(shí)間: 2018-6-29 15:03
標(biāo)題: 用一個(gè)單片機(jī)IO口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)按鍵功能
年前去到一個(gè)朋友那里，提到現(xiàn)在客戶對(duì)成本要求非常之高，尤其是玩具行業(yè)，已經(jīng)是一分一厘的去計(jì)算產(chǎn)品成本。朋友感慨為了省成本，方案商是絞盡腦汁地去想各種實(shí)現(xiàn)方法，說遇到過為了節(jié)省成本，硬是用單片機(jī)一條IO實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)按鍵的功能，讓他頗為詫異，好久都沒想明白原理。
一條IO實(shí)現(xiàn)兩個(gè)按鍵，聽上去確實(shí)挺新奇，既然別人能夠?qū)崿F(xiàn)，我想我也應(yīng)該可以做到，看來得找找實(shí)現(xiàn)的方法。我有一個(gè)習(xí)慣，遇到某些問題的時(shí)候，會(huì)在睡覺前想解決方法，想著想著就會(huì)睡著了，問題的答案有沒有找到則不一定。
我知道有用一條IO實(shí)現(xiàn)多個(gè)按鍵的方法，這樣的方法大多是選用的IO支持ADC功能，用電阻分壓后通過讀電壓判斷鍵值。如果IO不支持ADC功能，也不是不行，可以用電容充放電的方法實(shí)現(xiàn)ADC，從而用普通IO間接進(jìn)行測(cè)量這樣用一條IO實(shí)現(xiàn)兩個(gè)按鍵給我的第一感覺是可能需要利用到電容充放電原理，于是在半夢(mèng)半醒之中找到了實(shí)現(xiàn)的方法。先看下圖左邊部分，如果MCU_IO1為雙向IO口，假設(shè)單片機(jī)程序按以下流程處理，看看會(huì)得到什么樣的結(jié)果？
1.MCU_IO1設(shè)定為輸出，輸出高電平一段時(shí)間，此時(shí)電容C1會(huì)充電，最后C1上的電壓接近電源電壓。
2.MCU_IO1設(shè)定為輸入，如果J1、J2均不按下，此時(shí)MCU_IO1可以理解成一個(gè)阻值很大的電阻接地，電容C1上的電荷會(huì)通過這個(gè)電阻逐漸釋放掉，這樣C1上的電壓會(huì)逐漸降低到零。因?yàn)?/font>C1上的電壓下降需要一個(gè)過程，當(dāng)MCU_IO1設(shè)為輸入后馬上讀一下MCU_IO1的狀態(tài)，此時(shí)會(huì)讀到什么結(jié)果？顯然是高電平狀態(tài)1。
3.再將MCU_IO1設(shè)定為輸出，輸出低電平一段時(shí)間，顯然不管電容C1處于什么狀態(tài)，只要MCU_IO1輸出低電平時(shí)間足夠長，最后C1上的電壓應(yīng)該接近零。
4.再將MCU_IO1設(shè)定為輸入，如果J1、J2同樣不按下，MCU_IO1讀到的是低電平狀態(tài)0。
如果J1按下，再來看看這四步，此時(shí)電容C1已經(jīng)被強(qiáng)制接到電源上，MCU_IO1對(duì)其的充放電已經(jīng)不起作用，在步驟2中MCU_IO1讀到的狀態(tài)依然是1，但在步驟4中MCU_IO1讀到的狀態(tài)就不再是0，而是變?yōu)?/font>1。
如果J2按下，同樣看這四步，此時(shí)電容C1被強(qiáng)制接到地，MCU_IO1對(duì)其充放電也失去作用，在步驟2中MCU_IO1讀到的狀態(tài)變?yōu)?/font>0，但在步驟4中MCU_IO1讀到的狀態(tài)保持為1。
到這里我想大家應(yīng)該已經(jīng)明白了實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)此四步中讀到的MCU_IO1狀態(tài)，就可以判斷出J1、J2是否按下。
既然已經(jīng)找到方法，是不是就萬事大吉了呢？不然，我們還得回過頭去看看此方法是不是足夠可靠。如果J1按下，電容C1直接接到電源上，當(dāng)MCU_IO1輸出低時(shí)，MCU_IO1輸出的低電平直接與電源短路，弄不好就會(huì)燒壞MCU_IO1，同理當(dāng)J2按下時(shí)MCU_IO1輸出高也存在同樣的問題。
還有比這更嚴(yán)重的問題，如果用戶同時(shí)按下J1和J2，哈！居然是電源和地直接短路，這樣的后果很可能就是整個(gè)產(chǎn)品的電源部分一股青煙了事，就別想產(chǎn)品還能不能工作了。
不用擔(dān)心，看一看前面電路圖中的右半部分，在開關(guān)J3和J4上分別串聯(lián)了一個(gè)220歐的電阻，這個(gè)電路不管J3和J4如何按，都不會(huì)出現(xiàn)短路的情況，按前面的四個(gè)步驟即可判斷出J3和J4有沒有按下，不過如果J3和J4同時(shí)按下并不能進(jìn)行識(shí)別判斷。

按鍵.jpg (6.76 KB, 下載次數(shù): 96)

作者: Angle145 時(shí)間: 2018-6-29 23:35
其實(shí)你只要選擇一個(gè)內(nèi)部帶adc的mcu，一個(gè)io可以擴(kuò)展無數(shù)個(gè)按鍵

作者: 交通燈 時(shí)間: 2018-7-17 19:13

Angle145 發(fā)表于 2018-6-29 23:35
其實(shí)你只要選擇一個(gè)內(nèi)部帶adc的mcu，一個(gè)io可以擴(kuò)展無數(shù)個(gè)按鍵

主要是基于成本的考慮,有時(shí)客戶會(huì)為了2分錢,對(duì)整個(gè)電路的架構(gòu)做大幅度的改動(dòng).何況帶AD的芯片每個(gè)AD口會(huì)增加0.1元左右的成本.對(duì)于玩具這種超大量的消耗類電子產(chǎn)品,能降低0.1元成本是很可觀的.

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