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可以用帶有 ADC 的微控制器設計一個雙線加接地組成的鍵盤接口。例如，可以用一個電阻分壓器判定一個按下的鍵（參考文獻 1）。微控制器的整合 ADC， 其輸入電阻一般在數百千歐量級，為了有足夠的精度，鍵盤分壓器應該具有相對較低電阻值，一般為數十千歐量級。但是，在電池供電系統中，電阻分壓器會消耗數百毫安電流，這迫使設計者選擇經典的數字矩陣開關和多條 I/O 線作替代。此外，便攜設備設計通常也限制了元件的數量。 為滿足這兩個要求，圖 1 中的電路采用了一個矩陣鍵盤和一個分為兩行、兩列的電阻網絡。對于 4 X 4 按鍵的鍵盤，7 只電阻器就足以為所有按鍵編碼，電路只在一個鍵保持閉合時消耗能量。而當沒有按下任何按鍵時，待機電流近似為零。只用到兩種阻值的電阻器，使 RA="RB"=RC=R1和RD=RE=RF=RG=R2。為按鍵的x和y地址設定從0 ~ 3的值，通過解算下式，可以計算出任何鍵閉合時電阻器RG上的電壓： 不妙的是，標準值元件的標稱容限 T 不能為此式提供理想的解決方案。于是，可以計算出最差情況下的分隔比率差：d=r(3,2)-r(3,3)。d 的最小值出現在RG與RD最小值和RA、RB、RC、RE與RF最大值時。你可以計算所有電阻器阻值，并為R1和R2的標稱值定義一個通用比率p： 相同的T值適用于所有電阻器。如果n=8及p=4，前式可算出結果為 T<0.018，表示±1%公差的電阻器可以正確完成16個鍵的編碼。另外，如果你現在使用固定公差T，可以從式中算出R1和R2值之間對p比率 所要求的極限。如果T=0.01，則該公式計算出的結果變為p<4.074。 圖2中的電路采用Freescale的 Nitron MC68HC908QT4微處理器，用作基于上述計算值的鍵盤測試基礎，用電源電壓VCC作為電阻器矩陣的基準電壓VREF。為滿足p(4.074>p>4)的要求，使用±1%公差的R1=10 kΩ和R2=40.2 kΩ，E48系列標準電阻可提供這兩種標準值。表1列出了對應于16個按鍵的輸出碼，表2 則是同時按下兩個鍵時獲得的數據，表明雙鍵組合可以得到特殊功能。 如果你的應用需要缺少由ADC產生內部中斷的微控制器，可以如圖 1所示將一個外部比較器連接到輸出電壓上。使比較器的閾值低于輸出電壓端的最低電壓（例子中大約是VREF除16），比較器的輸出作為微控制器的鍵盤中斷源。 注意有10位ADC的微控制器（如Freescale的MC68HC908QB或Texas Instruments MSP430F11）可以用在10個電阻器編碼的5 X 6鍵盤矩陣。重復上述分析可得到，行列p比率為5 ~ 5.51，所需電阻器公差低于4.3%，即可正確完成按鍵編碼。R1和R2都可以從±1%公差的E48 系列中選取，R1選10 kΩ，R2則選51.1 kΩ或53.6 kΩ。 |
