CN209267552U - 键盘按键的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种键盘按键的控制电路，包括单片机、串行I2C总线键盘控制器、键盘电路、LED显示电路、复位电路和振荡电路；所述LED显示电路、复位电路和振荡电路均与单片机相连，所述键盘电路与I2C总线键盘控制器相连；所述串行I2C总线键盘控制器采用MAX7347芯片，所述键盘电路连接40个按键，该串行I2C总线键盘控制器用一条串行时钟线和一条串行数据线与单片机相连。采用I2C结构实现键盘控制，不但解决当前单片机开发中遇到口线不够用的问题，而且电路实现简单，同时它能直接读出按键扫描码，只需要宏定义中定义就可直接引用，简单实用。

Description

键盘按键的控制电路

技术领域

本实用新型涉及领域技术，尤其是指一种键盘按键的控制电路。

背景技术

单片机已广泛应用于工业控制、智能仪表等领域，随着应用和技术的发展，系统的集成底、复杂性的提高，CPU对口线的数量要求也越来越多，因此需通过适当的手段来对单片机进行扩展，或通过其它方法减少口线的占用来达到用户的不同要求。然而，传统的单片机对键盘的控制，很多还是直接采用CPU口线，或者通过扩展外围I/O口如采用LS373、573等实行控制。

常见的按键结构电路分为独立按键和行列式按键，独立式按键即每个按键占用一根I/O线，直接用I/O口结构成单个按键电路，但占用口线较多，只适合数量不多的应用。行列式键盘I/O是采用口线构成行列结构，按键设置在行列的交点上。在按键较多时可节省I/O口线。但当键盘数目较多时，也需占用较多的单片机口线。而且这两种方式都不能直接得出扫描码，必须通过计算才行。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种键盘按键的控制电路，采用I2C结构实现键盘控制，不但解决当前单片机开发中遇到口线不够用的问题，而且电路实现简单，同时它能直接读出按键扫描码，只需要宏定义中定义就可直接引用，简单实用。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种键盘按键的控制电路，包括单片机、串行I2C总线键盘控制器、键盘电路、LED显示电路、复位电路和振荡电路；所述LED显示电路、复位电路和振荡电路均与单片机相连，所述键盘电路与I2C总线键盘控制器相连；所述串行I2C总线键盘控制器采用MAX7347芯片，所述键盘电路连接40个按键，该串行I2C总线键盘控制器用一条串行时钟线和一条串行数据线与单片机相连。

作为一种优选方案，所述单片机的型号为凌阳MSP430F149单片机。

作为一种优选方案，所述键盘电路的连线结构是：串行I2C总线键盘控制器中的POW1到POW8共8条导线横向排布，并且连接在各个按键的一端，串行I2C总线键盘控制器中的COL0至COL4共5条导线竖向排布，形成网格，并且连接在各个按键的另一端，如此给40个按键通电。

作为一种优选方案，所述串行I2C总线键盘控制器的内部结构包括通信接口模块、电源模块、寄存器模块、键盘扫描和LED驱动模块，电源模块为键盘控制器供电，所述键盘扫描和LED驱动模块相接于各寄存器模块，该各寄存器模块相接于通信接口。

作为一种优选方案，所述LED显示电路包括三盏LED显示灯，各显示灯的一端均接地，另一端分别相接三个电阻R2、R3、R4，然后相接于单片机的P00AD0、P010AD1、P02AD2。

作为一种优选方案，所述复位电路包括电容C3和电阻R1，电容C3和电阻R1并联，均相接于单片机的RSET。

作为一种优选方案，所述振荡电路包括振荡器X1、电容C1和C2，两条导线从单片机的XTA1以及RST伸出，一条相接于振荡器X1后并联电容C1和C2，另一条直接并联电容C1和C2后接地，形成振荡电路。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，通过设计单片机、串行I2C总线键盘控制器、键盘电路、LED显示电路、复位电路和振荡电路，该串行I2C总线键盘控制器和键盘电路配合后，可以满足40个按键的使用需求，并且采用I2C结构实现键盘控制，不但解决当前单片机开发中遇到口线不够用的问题，而且电路实现简单，同时它能直接读出按键扫描码，只需要宏定义中定义就可直接引用，简单实用。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之实施例的电路图。

图2是本实用新型之实施例的串行I2C总线键盘控制器的内部结构示意图。

附图标识说明：

1、单片机 2、串行I2C总线键盘控制器

21、通信接口模块 22、电源模块

23、寄存器模块 24、键盘扫描

25、LED驱动模块 3、键盘电路

4、LED显示电路 5、复位电路

6、振荡电路。

具体实施方式

请参照图1和图2所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，是一种键盘按键的控制电路，包括单片机1、串行I2C总线键盘控制器2、键盘电路3、LED显示电路4、复位电路5和振荡电路6。其中，所述串行I2C总线键盘控制器2、LED显示电路4、复位电路5和振荡电路6均与单片机1相连，所述键盘电路3与串行I2C总线键盘控制器2相连。

本实施例中，串行I2C总线键盘控制器2采用MAX7347芯片，MAX7347芯片具有2线接口、低EMI键盘开关和发声控制器，可监控多达40个按键，可对按键去抖并保存在FIFO中，去抖时间用户可在9～40ms之间任意设置，MAX7347自带的音调发生器在控制器的作用下可自动发出按键声和报警声，在发声期间，输出还可以设置为高电平或低电平，以驱动电子发声器、继电器或指示灯。MAX7347芯片采用400Kps，5.5V容限2线串行接口，工作电压2.4 3.6V，4个I2C地址选择。

采用MAX7347的串行I2C总线的键盘电路3，I2C需要连线少，仅需一条串行时钟线和一条串行数据线。允许多主机控制，具有裁决和同步功能，可随意添加或摘除总线上的子器件等诸多优点，适用性强。串行I2C总线键盘控制器2与40个键盘的连线结构是：MAX7347中的POW1到POW8共8条导线横向排布，并且连接在各个按键的一端，MAX7347中的COL0至COL4共5条导线竖向排布，形成网格，并且连接在各个按键的另一端，如此给40个按键通电。

MAX7347的SCL、SDA、INT分别与MSP430F149单片机1的IOB0、IOB1、IOB2（注：MSP430F149单片机1的IOB2为外部中断1的输入口）连接，由于I2C总线允许挂接多个从机，所以在实际使用中，可以将多个不同从机地址的设备挂接在同一总线上，为单片机1节约大量的硬件资源。

在图1所示的键盘电路3中，由于MAX7347只具有兼容的I2C接口，而MSP430F149单片机1本身不具备I2C接口，要实现二者之间的数据传输，通常采用通用IO口软件模拟I2C的方式来实现。

串行I2C总线键盘控制器2的系统功能框图参见图2。该串行I2C总线键盘控制器2的内部结构包括通信接口模块21、电源模块22、寄存器模块23、键盘扫描24和LED驱动模块25。电源模块22为串行I2C总线键盘控制器2供电，所述键盘扫描24和LED驱动模块25相接于各寄存器模块23，该各寄存器模块23相接于通信接口。

串行I2C总线键盘控制器2的键盘和显示控制提供两种控制方式：寄存器映射控制和命令解释控制。寄存器映射控制是指直接访问底层寄存器（除通信缓冲区外的寄存器），实现基本控制功能，字节操作；命令解释控制是指通过解释命令缓冲区（CmdBuf0～CmdBuf2）中的指令，间接访问底层寄存器，实现扩展控制功能，如显示缓存的循环，移位等操作。有关键盘的寄存器如下：

（１）键值寄存器（Key）：地址０１Ｈ，复位值００Ｈ。Key表示被压按键的键值。当Key＝０时，表示没有键被压按。

（２）连击次数寄存器（RepeatCnt）：地址０２Ｈ，复位值００Ｈ。RepeatCnt＝０时，表示单击键。RepeatCnt大于０时，表示键的连击次数。用于区别出单击键或连击键，判断连击次数可以检测被按时间。

（３）功能键寄存器（FunctionKey）：地址０３Ｈ，复位值０ＦＦＨ。FunctionKey对应位的值＝０时，表示对应功能键被压按（FunctionKey．７￣ FunctionKey．０对应S64-S57）。

(4)Ｉ／Ｏ控制单元:MAX7347芯片与单片机1之间的数据传输是通过ＳＣＬ和ＳＤＡ两个脚，按Ｉ２Ｃ总线接口方式进行数据的读取和写入，ＳＣＬ脚的最大时钟频率为３２ＫＨｚ，且通过MAX7347的／ＩＮＴ引脚，给单片机1提供键盘中断信号。

所述单片机1选用型号为MSP430F149的芯片。MSP430F149单片机1是ＴＩ公司推出的一款FLASH型的１６位单片机1，其突出优点是低电源电压（３．３Ｖ）、超低功耗、多功能。MSP430F149采用“冯－纽曼”结构，ＲＡＭ、ROM和全部外围模块都位于同一个地址空间内，最大寻址地址为６２ＫＢ（６０ＫＢ的FLASHROM，２KBRAM）。内部集成有一个硬件乘法器、１个精确的模拟比较器、２个具有捕捉／比较寄存器的定时器、８路１２位Ａ／Ｄ转换器、片内看门狗定时器、２个串行通信接口以及４８个Ｉ／Ｏ引脚，每个Ｉ／Ｏ口分别对应输入、输出、功能选择、中断等多个寄存器，功能口和通用Ｉ／Ｏ口可复用，增强了端口功能和灵活性，提高了对外围设备的开发能力。同时，MSP430F149是FLASH存储器型单片机1，具有良好的仿真开发技术，设置有ＪＴＡＧ仿真接口和高级语言编译器。在系统支持软件下，在线实现对目标系统的硬件调试及软件开发，包括汇编、Ｃ语言、连接及动态调试，具有单步、多断点和跟踪，并且开放全部存储器、寄存器，可以方便可靠地对系统进行硬件、软件开发。

所述LED显示电路4包括三盏LED显示灯，各显示灯的一端均接地，另一端分别相接三个电阻R2、R3、R4，然后相接于单片机1的P00AD0、P010AD1、P02AD2。分别用于指示键盘大/小写，数字键盘/滚动锁定键的开启和关闭。

所述复位电路5包括电容C3和电阻R1，电容C3和电阻R1并联，均相接于单片机1的RSET。

所述振荡电路6包括振荡器X1、电容C1和C2。两条导线从单片机1的XTA1C以及RST伸出，一条相接于振荡器X1后并联电容C1和C2，另一条直接并联电容C1和C2后接地，形成振荡电路6。

本方案的设计重点在于：单片机1以凌阳MSP430F149单片机1为主控制器，结合MAX7347构成了一个具有40个按键的键盘电路3，通过程序可以设置按键发声、自动连续按键、中断输出等功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种键盘按键的控制电路，其特征在于：包括单片机、串行I2C总线键盘控制器、键盘电路、LED显示电路、复位电路和振荡电路；所述LED显示电路、复位电路和振荡电路均与单片机相连，所述键盘电路与I2C总线键盘控制器相连；所述串行I2C总线键盘控制器采用MAX7347芯片，所述键盘电路连接40个按键，该串行I2C总线键盘控制器用一条串行时钟线和一条串行数据线与单片机相连。

2.根据权利要求1所述的键盘按键的控制电路，其特征在于：所述单片机的型号为凌阳MSP430F149单片机。

3.根据权利要求1所述的键盘按键的控制电路，其特征在于：所述键盘电路的连线结构是：串行I2C总线键盘控制器中的POW1到POW8共8条导线横向排布，并且连接在各个按键的一端，串行I2C总线键盘控制器中的COL0至COL4共5条导线竖向排布，形成网格，并且连接在各个按键的另一端，如此给40个按键通电。

4.根据权利要求1所述的键盘按键的控制电路，其特征在于：所述串行I2C总线键盘控制器的内部结构包括通信接口模块、电源模块、寄存器模块、键盘扫描和LED驱动模块，电源模块为键盘控制器供电，所述键盘扫描和LED驱动模块相接于各寄存器模块，该各寄存器模块相接于通信接口。

5.根据权利要求1所述的键盘按键的控制电路，其特征在于：所述LED显示电路包括三盏LED显示灯，各显示灯的一端均接地，另一端分别相接三个电阻R2、R3、R4，然后相接于单片机的P00AD0、P010AD1、P02AD2。

6.根据权利要求1所述的键盘按键的控制电路，其特征在于：所述复位电路包括电容C3和电阻R1，电容C3和电阻R1并联，均相接于单片机的RSET。

7.根据权利要求1所述的键盘按键的控制电路，其特征在于：所述振荡电路包括振荡器X1、电容C1和C2，两条导线从单片机的XTA1以及RST伸出，一条相接于振荡器X1后并联电容C1和C2，另一条直接并联电容C1和C2后接地，形成振荡电路。