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。(參見我之前關(guān)于鍵盤掃描的文章)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。
先看上圖左邊部分,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)镃1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(zhǎng),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)?。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)?,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。
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原文標(biāo)題:用一條IO口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)按鍵功能
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