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標題: 用一個單片機IO口實現兩個按鍵功能 [打印本頁]

作者: 交通燈 時間: 2018-6-29 15:03
標題: 用一個單片機IO口實現兩個按鍵功能
年前去到一個朋友那里，提到現在客戶對成本要求非常之高，尤其是玩具行業，已經是一分一厘的去計算產品成本。朋友感慨為了省成本，方案商是絞盡腦汁地去想各種實現方法，說遇到過為了節省成本，硬是用單片機一條IO實現了兩個按鍵的功能，讓他頗為詫異，好久都沒想明白原理。
一條IO實現兩個按鍵，聽上去確實挺新奇，既然別人能夠實現，我想我也應該可以做到，看來得找找實現的方法。我有一個習慣，遇到某些問題的時候，會在睡覺前想解決方法，想著想著就會睡著了，問題的答案有沒有找到則不一定。
我知道有用一條IO實現多個按鍵的方法，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現ADC，從而用普通IO間接進行測量這樣用一條IO實現兩個按鍵給我的第一感覺是可能需要利用到電容充放電原理，于是在半夢半醒之中找到了實現的方法。先看下圖左邊部分，如果MCU_IO1為雙向IO口，假設單片機程序按以下流程處理，看看會得到什么樣的結果？
1.MCU_IO1設定為輸出，輸出高電平一段時間，此時電容C1會充電，最后C1上的電壓接近電源電壓。
2.MCU_IO1設定為輸入，如果J1、J2均不按下，此時MCU_IO1可以理解成一個阻值很大的電阻接地，電容C1上的電荷會通過這個電阻逐漸釋放掉，這樣C1上的電壓會逐漸降低到零。因為C1上的電壓下降需要一個過程，當MCU_IO1設為輸入后馬上讀一下MCU_IO1的狀態，此時會讀到什么結果？顯然是高電平狀態1。
3.再將MCU_IO1設定為輸出，輸出低電平一段時間，顯然不管電容C1處于什么狀態，只要MCU_IO1輸出低電平時間足夠長，最后C1上的電壓應該接近零。
4.再將MCU_IO1設定為輸入，如果J1、J2同樣不按下，MCU_IO1讀到的是低電平狀態0。
如果J1按下，再來看看這四步，此時電容C1已經被強制接到電源上，MCU_IO1對其的充放電已經不起作用，在步驟2中MCU_IO1讀到的狀態依然是1，但在步驟4中MCU_IO1讀到的狀態就不再是0，而是變為1。
如果J2按下，同樣看這四步，此時電容C1被強制接到地，MCU_IO1對其充放電也失去作用，在步驟2中MCU_IO1讀到的狀態變為0，但在步驟4中MCU_IO1讀到的狀態保持為1。
到這里我想大家應該已經明白了實現方法，根據此四步中讀到的MCU_IO1狀態，就可以判斷出J1、J2是否按下。
既然已經找到方法，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MCU_IO1輸出低時，MCU_IO1輸出的低電平直接與電源短路，弄不好就會燒壞MCU_IO1，同理當J2按下時MCU_IO1輸出高也存在同樣的問題。
還有比這更嚴重的問題，如果用戶同時按下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產品的電源部分一股青煙了事，就別想產品還能不能工作了。
不用擔心，看一看前面電路圖中的右半部分，在開關J3和J4上分別串聯了一個220歐的電阻，這個電路不管J3和J4如何按，都不會出現短路的情況，按前面的四個步驟即可判斷出J3和J4有沒有按下，不過如果J3和J4同時按下并不能進行識別判斷。

按鍵.jpg (6.76 KB, 下載次數: 96)

作者: Angle145 時間: 2018-6-29 23:35
其實你只要選擇一個內部帶adc的mcu，一個io可以擴展無數個按鍵

作者: 交通燈 時間: 2018-7-17 19:13

Angle145 發表于 2018-6-29 23:35
其實你只要選擇一個內部帶adc的mcu，一個io可以擴展無數個按鍵

主要是基于成本的考慮,有時客戶會為了2分錢,對整個電路的架構做大幅度的改動.何況帶AD的芯片每個AD口會增加0.1元左右的成本.對于玩具這種超大量的消耗類電子產品,能降低0.1元成本是很可觀的.

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