CN104009761B

CN104009761B - 旋转编码开关信号转换电路

Info

Publication number: CN104009761B
Application number: CN201310058704.XA
Authority: CN
Inventors: 顾良
Original assignee: CETC 50 Research Institute
Current assignee: CETC 50 Research Institute
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: CN104009761A

Abstract

本发明提出一种旋转编码开关信号转换电路，包括：旋转编码开关，具有第一管脚和第二管脚，在该旋转编码开关旋转时分别产生第一信号和第二信号；滤波电路，连接该第一管脚，用以对该第一信号进行滤波，获得第一滤波信号；D触发器，该D触发器的时钟输入端输入该第一滤波信号，该D触发器的数据输入端连接该第二管脚，使该第二信号在该第一滤波信号的触发下，获得第三信号；延时电路，用以对该第一滤波信号进行延迟，获得第一延迟信号；第一反相器，用以对该第三信号进行反相，得到第四信号；第一或门，分别输入该第一延迟信号和该第四信号，并输出第一旋转信号；以及第二或门，分别输入该第一延迟信号和该第三信号，并输出第二旋转信号。

Description

旋转编码开关信号转换电路

技术领域

本发明涉及一种旋转编码开关信号转换电路。

背景技术

在各种电子仪器及设备中，通常要用到按键、旋钮(即旋转编码开关)等外部输入设备。

按键的原理比较简单：按下时，两个引脚接通，否则不通。按键的处理也比较容易，一般可以用循环扫描法进行检测。也可直接将按键的两个引脚分别连接在通用键盘编码芯片的相应行、列控制引脚上。一旦按键被按下，行、列引脚接通，键盘编码芯片就会产生标准键值信号，将按键要求传给上位机以做进一步处理。

旋转编码开关相对要复杂一些。图1是旋转编码开关的示意图。参照图1所示，编码开关一般有5个引脚。一侧两个引脚4、5是按压开关，与按键类似，开关按下时接通，否则不通；另一侧三个引脚1、2、3是旋转开关，一般中间的引脚3接地，另外两个引脚1、2都进行上拉。图2A、2B分别是编码开关正、反向旋转时产生的脉冲信号图。分别参照图2A、2B所示，当正、反向旋转时，另外两个引脚1、2将产生不同的脉冲信号。可见对于不同旋转方向，两个信号的先后次序不同。

在实际使用中，编码开关的按压通常直接作为按键，比较容易处理。而编码开关的旋转需要根据产生的脉冲信号(例如图2A、2B)，判断出到底是向哪个方向转动，才能做出相应的处理。因此，需要一种旋转编码开关信号转换电路，以实现将脉冲信号转换为旋转方向并据此进行控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种旋转编码开关信号转换电路。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种旋转编码开关信号转换电路，包括：

旋转编码开关，具有第一管脚和第二管脚，该第一管脚和该第二管脚在该旋转编码开关旋转时分别产生第一信号(P’)和第二信号(STIN)；

滤波电路，连接该第一管脚，用以对该第一信号进行滤波，获得第一滤波信号(PIN)；

D触发器，该D触发器的时钟输入端输入该第一滤波信号，该D触发器的数据输入端连接该第二管脚，使该第二信号在该第一滤波信号的触发下，获得第三信号(ST)；

延时电路，用以对该第一滤波信号进行延迟，获得第一延迟信号(P)；

第一反相器，用以对该第三信号进行反相，得到第四信号(/ST)；

第一或门，分别输入该第一延迟信号和该第四信号，并输出第一旋转信号(RL)；以及

第二或门，分别输入该第一延迟信号和该第三信号，并输出第二旋转信号(RR)。

在本发明的一实施例中，该D触发器是下降沿触发的。

在本发明的一实施例中，该旋转编码开关信号转换电路还包括第二反相器，用以对该第一滤波信号进行反相，得到反相信号(PII)。

在本发明的一实施例中，该D触发器是上升沿触发的。

在本发明的一实施例中，该旋转编码开关信号转换电路还包括整形电路，连接于该第二反相器和该D触发器之间，用以对该反相信号进行整形。

在本发明的一实施例中，该旋转编码开关信号转换电路还包括：第一单稳态电路，输入该第一旋转信号，并输出时间宽度可控的第一开关控制信号；第二单稳态电路，输入该第二旋转信号，并输出时间宽度可控的第二开关控制信号。

在本发明的一实施例中，该旋转编码开关信号转换电路还包括：模拟开关，用以将该第一开关控制信号和该第二开关控制信号转换为按键信号。

本发明由于采用以上技术方案，使之能够将旋转编码开关正向、反向旋转产生的信号准确地转换成不同的按键信号，作为后续控制之用。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是旋转编码开关的示意图。

图2A、2B分别是编码开关正、反向旋转时产生的脉冲信号图。

图3A、3B、3C示出本发明一实施例的旋转编码开关信号转换电路图。

图4A、图4B示出本发明一实施例的旋转编码开关信号转换电路的工作时序图。

图5示出本发明一实施例的旋转编码开关信号转换电路的工作过程。

具体实施方式

图3A、3B、3C是本发明一实施例的旋转编码开关信号转换电路图。参照图3A、3B、3C所示，电路中包含旋转编码开关11、与非门12、D触发器13、反相器14、或门15、与非门16、与非门17、以及模拟开关18。

图4A、4B示出本发明一实施例的旋转编码开关信号转换电路的工作时序图，其中图4A中旋转编码开关进行正转，图4B中旋转编码开关进行反转。结合参照图4A和图4B所示，旋转编码开关11(下文简称为编码开关)具有5个引脚，本实施例将关注其中的1-3引脚。1脚信号(P’)平时为高电平，旋转时将产生低电平脉冲信号，将该信号用R4、C1组成的滤波电路进行阻容滤波整形后得到信号PIN。

与非门12在此被用作反相器，PIN经与非门12反相，并可选地由电容C7(在此作为整形电路)滤波整形后(变为信号PII)接至D触发器13的CLK脚。在D触发器13中，用PII信号脉冲的前沿(使用前沿的原因见后面的说明)控制锁存编码开关的2脚STIN信号，获得信号ST。当向某一方向旋转时，可获得高电平的ST信号，而反向旋转时，ST就为低电平，这样就可将两个旋转方向区分开来。

在本实施例中，PIN信号反相的原因是由于D触发器13是上升沿触发的D触发器。如果使用下降沿触发的D触发器，则PIN信号不需反相，直接接D触发器的CLK脚，用其信号脉冲的前沿锁存STIN以获得ST信号。

实际工作中编码开关产生的P’、STIN信号并不像图2那样干净，而是在脉冲的前、后边沿几百微秒的范围内有很多尖峰、裂谷，甚至是极窄的脉冲，这些都会使D触发器13产生误动作。通过整形电路使PIN脉冲的后沿变得比较光滑(几乎没有干扰信号)，前沿也有一定的改善，但不能完全消除干扰，因此用其前沿来锁存STIN，通过后续电路的引入，可以消除干扰带来的影响。同样道理，如果整形电路使PIN脉冲的前沿变光滑，而后沿存在干扰，就应用后沿做锁存控制信号，不再详细说明。

反相器14和电阻R5、电容C4组成延时电路。PIN经反相器14先进行反相，经电阻R5、电容C4后，再进行反相产生信号P，P的波形与PIN相同，但在时间上有一个延迟。实际使用中，会有先向一个方向旋转，后反方向旋转的情况，使用延时电路的目的就是确保旋转时产生的P的低电平脉冲落后于ST电平变换的时刻，以免造成后续电路的误动作。

P与ST为一组信号，P与ST的反相信号/ST为另一组信号，它们对应于不同的转向。比如，若正向旋转时ST为低电平，P产生低电平脉冲信号，二者逻辑或后生成的脉冲信号RR经单稳态电路后就可用于控制一个模拟开关；而反向转时ST为高电平，经反相为低电平，与P产生的低电平脉冲信号逻辑或后生成的信号RL经单稳态电路后用于控制另一个模拟开关。当朝某一方向旋转时，此二信号(RR、RL)只能有一个有效，反向旋转时另一个有效，从而将两种旋转方向完全鉴别开来。此鉴向功能是通过或门15、与非门16和与非门17来实现的。与非门16的一个部分作为ST信号的反相器，获得反相信号/ST。

上述RR、RL等信号不能直接用于控制模拟开关，因为编码开关每次实际产生的脉冲信号有宽有窄，如果直接控制模拟开关，开关的通断时间也有长有短。对于时间长的，后续的按键识别电路(不在本电路内，可能为单片机、也可能是前述的键盘编码芯片)还可以识别；时间短的，就可能被作为抖动而消除，从而出现虽然旋钮转动，系统却没有反应的情况。因此，将上述RL、RR信号作为触发脉冲，分别触发两个单稳态电路。其中一个单稳态电路由第一与非门16和电容C20、电阻R17构成。另一单稳态电路由第二与非门17和电容C25、电阻R19构成。本领域技术人员可以理解，在实际实施时，单稳态电路可有其它构成。

单稳态电路平时为稳态，旋钮转动时产生的触发脉冲使之翻转为暂态，维持一段时间后又重新回到稳态，暂态的持续时间取决于电路本身，与触发脉冲无关。这里单稳态电路的主要作用：产生时间宽度可控的脉冲信号(比如调节C20、R17的大小，就可以获得不同时间宽度的脉冲信号)，不受编码开关信号宽窄的影响，便于后续按键识别电路进行识别；产生的脉冲信号的时间宽度较宽，可达几十毫秒甚至更宽，而前面已经提到，PIN脉冲前沿几百微秒的范围内有很多干扰，而这些干扰均位于单稳态电路的分辨时间以内，不会对电路造成影响，从而消除了干扰带来的不利影响。

最后，单稳态电路产生的暂态脉冲反相后(如果前面单稳态电路产生的暂态脉冲是高电平脉冲则无需反相)用来作为模拟开关的开关控制信号1和开关控制信号2。如图3C中所示，开关控制信号作用在模拟开关18的控制引脚IN上，当有高电平暂态脉冲时，模拟开关的COM脚和NO脚就接通，暂态结束，就关断，从而完全模拟了按键动作。编码开关旋转步进一格，相当于按键一次，如连续旋转，就相当于多次按键。

图5示出本发明一实施例的旋转编码开关信号转换过程。参照图5所示，过程如下：

步骤501，将旋转编码开关旋转信号输出端子之一输出的第一信号P’(为脉冲信号)经过整形，得到某一边沿较为光滑，而另一边沿仍存在一定干扰(干扰难以完全消除)的脉冲信号PIN。

步骤502，用脉冲信号PIN的存在干扰的信号边沿控制触发器，锁存编码开关由于旋转而在另一输出端子产生的信号STIN以获得与旋转方向对应的高、低电平稳定的第三信号ST。

步骤503，将脉冲信号PIN经延时后获得低电平脉冲信号P。延时的目的是使该延时脉冲落后于由于编码开关旋转方向变化而使第三信号ST发生电平变换的时刻。

步骤504，将电平稳定的第三信号ST及其反相信号分别与步骤503的延时脉冲P组成两组信号，通过鉴向电路区分为对应于不同旋转方向的两个低电平脉冲的旋转信号RL、RR。当旋转编码开关朝任一方向旋转时，只能有一个低电平脉冲信号，从而将两种旋转方向完全鉴别开来。

步骤505。将步骤504的两个低电平脉冲信号RL、RR作为触发脉冲，分别触发两个单稳态电路，产生暂态持续时间可控的两个开关控制信号。后者同样是脉冲信号。

步骤506，将暂态持续时间可控的两个开关控制信号分别作为两个模拟开关的控制信号。暂态持续时，模拟开关接通；暂态结束时，模拟开关关断。这样，就将旋转编码开关正、反向旋转时产生的相位不同的信号转换成为两个开关通断的信号，类似于按键，且通断时间可控，方便了后续电路的处理。

综上所述，本发明实施例的旋转编码开关信号转换电路通过整形、锁存、时延、鉴向、单稳态触发、模拟开关等电路的应用，能够将旋转编码开关正向、反向旋转产生的信号转换成不同的按键信号。而且在较佳实施例中，按键时间可控，同时能够消除由于编码开关自身产生的各种干扰对后续电路造成的误动作。不仅方便了后续电路的处理，也更加稳定可靠。同时本发明实施例仅使用常见的与、或、非门等数字芯片、模拟开关及电阻、电容等器件，不需要单片机或可编程逻辑器件的辅助处理，也不需要编制程序，装配及调试容易，且具通用性，方便推广。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims

1.一种旋转编码开关信号转换电路，包括：

2.如权利要求1所述的旋转编码开关信号转换电路，其特征在于，该D触发器是下降沿触发的。

3.如权利要求1所述的旋转编码开关信号转换电路，其特征在于，还包括第二反相器，用以对该第一滤波信号进行反相，得到反相信号(PII)。

4.如权利要求3所述的旋转编码开关信号转换电路，其特征在于，该D触发器是上升沿触发的。

5.如权利要求3所述的旋转编码开关信号转换电路，其特征在于，还包括整形电路，连接于该第二反相器和该D触发器之间，用以对该反相信号进行整形。

6.如权利要求1所述的旋转编码开关信号转换电路，其特征在于，还包括：

第一单稳态电路，输入该第一旋转信号，并输出时间宽度可控的第一开关控制信号；

第二单稳态电路，输入该第二旋转信号，并输出时间宽度可控的第二开关控制信号。

7.如权利要求6所述的旋转编码开关信号转换电路，其特征在于，还包括模拟开关，用以将该第一开关控制信号和该第二开关控制信号转换为按键信号。