CN201178046Y - 一种按键矩阵 - Google Patents

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刘建伟
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Abstract

本实用新型涉及按键控制技术，针对现有技术I/O端口用量大、成本高的缺陷，提供一种按键矩阵，包括按键电路和多个按键，按键电路包括电源、上拉电阻、处理单元和多个分压支路；多个分压支路彼此并联，并与上拉电阻串联后接于电源的两极之间；每一分压支路对应一个按键，包括串联的按键开关和分压电阻，各分压支路分压电阻的阻值各不相同；处理单元的两端分别接于多个分压支路的两个并联端，用于测量按键按下时该按键对应的分压支路两端的电压，并将测得的电压值与预先存储的按键电压值进行匹配，输出匹配按键的按键值。由于整个按键矩阵仅配置一个I/O端口，可大大节省芯片资源，降低按键电路的成本，且使用的器件数量少，易于实现。

Description

一种按键矩阵
技术领域
本实用新型涉及按键控制技术，更具体地说，涉及一种按键矩阵。
背景技术
在现有控制系统中，按键电路一般分为两种，一种是一个I/O端口对应一个按键电路，另一类是矩阵按键电路。在多按键实现中，两种电路都存在I/O端口用量大的缺陷，而且第一种按键电路的I/O端口资源利用率不高，I/O端口浪费严重，电路成本相对较高；第二类按键电路成本相对较低，但只有当按键数量在5个以上时，才会体现出低成本优势。
因此，需要一种I/O端口用量小且成本低的按键矩阵。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术I/O端口用量大、成本高的缺陷，提供一种按键矩阵。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种按键矩阵，包括按键电路和多个按键，所述按键电路包括电源、上拉电阻、处理单元和多个分压支路；
多个分压支路彼此并联，并与上拉电阻串联后接于电源的两极之间；每一分压支路对应一个按键，包括串联的按键开关和分压电阻，各分压支路分压电阻的阻值各不相同；
处理单元的两端分别接于多个分压支路的两个并联端，用于测量按键按下时该按键对应的分压支路两端的电压，并将测得的电压值与预先存储的按键电压值进行匹配，输出匹配按键的按键值。
在本实用新型所述的按键矩阵中，所述处理单元的一端接于所述多个分压支路一并联端，另一端在与限流电阻串联后接于所述多个分压支路另一并联端。
在本实用新型所述的按键矩阵中，所述处理单元的两端并联有滤波电容。
在本实用新型所述的按键矩阵中，所述处理单元用于对测得的电压值进行模/数转换，并将模/数转换后得到的电压值与预先存储的经模/数转换后得到的按键电压值进行匹配。
实施本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：整个按键矩阵仅配置一个I/O端口，可大大节省芯片资源，降低按键电路的成本，且使用的器件数量少，易于实现。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型按键矩阵一实施例的按键电路图；
图2是图1中实施例的原理图；
图3是本实用新型按键电路一实施例的工作流程图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种单I/O端口的多按键实现方案，下面就结合具体附图和实施例对本实用新型的技术方案进行描述。
图1是本实用新型按键矩阵一实施例的按键电路图。该按键矩阵包括按键电路和多个按键(未示出)。如图1所示，该按键电路包括电源VCC、上拉电阻5、处理单元8、分压支路1、分压支路2、分压支路3、分压支路4。上拉电阻5的精度为1％。各分压支路彼此并联，其第一并联端9与上拉电阻5串联后接于电源VCC，第二并联端10接地。分压支路1包括串联的分压电阻11和按键开关12；分压支路2包括串联的分压电阻21和按键开关22；分压支路3包括串联的分压电阻31和按键开关32；分压支路4包括串联的分压电阻41和按键开关42。每一分压支路对应一个按键，按键按下时对应的按键开关闭合，分压支路导通。各分压电阻的阻值各不相同，因此每一按键可由其对应的分压电阻的阻值了来表征。当某一按键被按下时，其对应的分压支路导通，可在第一并联端9处测得对应的电压值。由于分压电阻的阻值各不相同，因此按下不同按键时，第一并联端9处测得的电压值也各不相同，因此对应的按键可由该电压值来表征。为能更为清晰的分辨不同的按键，各分压电阻阻值之间的差值越大越好。
处理单元8可以是一微控制器(MCU)，其AD(模/数转换)端口与上述多个分压支路的第一并联端9相连，用于读取第一并联端9处的电压值。随后，处理单元8将读取的电压值与预先设定好的每个按键的电压值进行匹配，并输出相匹配的电压值所对应按键的按键值，其中预先设定的电压值为VCC×RX/(RX+R5)，其中RX为分压电阻11、21、31、41中任一个的阻值，R5为上拉电阻5的阻值。
为防止第一并联端9处的电压值过高，可在第一并联端9和MCU的AD端口之间串联一限流电阻6。同时，还可使用滤波电容7对输入AD端口的电压进行滤波。
应注意，上图描述的仅为本实用新型的一个优选实施例，目的在于更为清晰的讲述实用新型技术方案的原理，因此，本实用新型的技术范围并非仅限制上图的范围。例如，分压电路的数量与按键数相对应，其数量可不止4个，也可少于4个。
图2是图1中实施例的原理图。如图2所示，多个分压支路1、2、3和4彼此并联，并与上拉电阻5串联后接于电源的两极之间；分压支路1、2、3和4各对应一个按键，并包括串联的按键开关12、22、32和42和分压电阻11、21、31和41，各分压支路分压电阻的阻值各不相同。处理单元8的两端分别接于多个分压支路的并联端9和并联端10，用于测量按键按下时该按键对应的分压支路两端的电压，并将测得的电压值与预先存储的按键电压值进行匹配，输出匹配按键的按键值。处理单元8的一端接于多个分压支路一并联端9，另一端在与限流电阻6串联后接于多个分压支路另一并联端10。处理单元8的两端并联有滤波电容7。
图3是本实用新型按键电路一实施例的工作流程图。如图2所示，本流程开始于步骤300；随后，在步骤302，MCU进行初始化，配置读取电压值的AD端口；接下来，在步骤304，判断对读取的电压值进行的AD转换是否完毕，若否，则回到步骤304，若是，则转到步骤306；在下一步骤306，判断AD转换是否完成了N次，若是，则转到下一步骤308，若否，则回到步骤304；在下一步骤308，对AD转换后的电压值求N次的平均值(去抖/滤波)；在下一步骤310，判断AD转换后的电压值是否处于某一按键对应的电压值的范围内，若是，则转到步骤312，否则转到步骤314，表示当次读按键完成。在下一步骤312，根据读取的电压值确定按键；随后，本流程结束于步骤314。
下面以具体实例来说明上述流程图中的步骤306和310。例如，按键矩阵包含4个按键，经AD转换后，每一按键对应的电压范围分别为1.0-1.5、2.0-2.5、3.0-3.5和4.0-4.5。在步骤306中，判断AD转换是否已完成N次，(进行滤波和去抖处理)。在步骤310，判断经AD转换后得到的电压值是否处于某一按键对应的电压值范围即1.0-1.5、2.0-2.5、3.0-3.5或4.0-4.5这四个范围中的一个之内。

Claims (4)

1、一种按键矩阵，包括按键电路和多个按键，其特征在于，所述按键电路包括电源、上拉电阻、处理单元和多个分压支路；
多个分压支路彼此并联，并与上拉电阻串联后接于电源的两极之间；每一分压支路对应一个按键，包括串联的按键开关和分压电阻，各分压支路分压电阻的阻值各不相同；
处理单元的两端分别接于多个分压支路的两个并联端，用于测量按键按下时该按键对应的分压支路两端的电压，并将测得的电压值与预先存储的按键电压值进行匹配，输出匹配按键的按键值。
2、根据权利要求1所述的按键矩阵，其特征在于，所述处理单元的一端接于所述多个分压支路一并联端，另一端在与限流电阻串联后接于所述多个分压支路另一并联端。
3、根据权利要求1或2所述的按键矩阵，其特征在于，所述处理单元的两端并联有滤波电容。
4、根据权利要求1所述的按键矩阵，其特征在于，所述处理单元用于对测得的电压值进行模/数转换，并将模/数转换后得到的电压值与预先存储的经模/数转换后得到的按键电压值进行匹配。
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