按键扫描电路硬件详解

按键扫描电路硬件详解

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目 录

一、历史更改记录 (1)

二、概述 (2)

三、典型电路 (2)

1、（I/O口采集与矩阵扫描）电路 (2)

1.1原理图 (2)

1.2电路参数选型及分析 (2)

1.3电路原理分析 (2)

1.4该类电路的应用场合说明 (3)

1.5注意事项 (3)

2、（AD口采集）电路 (3)

2.1原理图 (3)

2.2电路参数选型及分析 (3)

2.3电路原理分析 (3)

2.4该类电路的应用场合说明 (3)

2.5注意事项 (3)

3、（与LED复用）电路 (4)

3.1原理图 (4)

3.2电路参数选型及分析 (4)

3.3电路原理分析 (4)

3.4该类电路的应用场合说明 (4)

3.5注意事项 (5)

四、总结 (5)

按键扫描电路硬件详解

一、历史更改记录

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二、概述

按键扫描电路是控制器的人机界面之一。

根据控制器操作与显示功能的不同要求以及单片机系统资源使用状况，可以采用不同的按键电路，以满足不同的功能与界面需要。同时，不同的按键电路在程序处理上的方式不尽相同，但按键防抖动等抗干扰措施是必不可少的。

在家电控制器中我们一般会遇到以下几种按键电路：I/O口采集电路、I/O口矩阵扫描电路、A/D口采集电路以及与LED复用的按键电路。在实际选用时，可以根据不同的情况选用不同的方案。

三、典型电路

1、（I/O口采集与矩阵扫描）电路

1.1原理图

1.2电路参数选型及分析

fig1 为I/O口采集按键电路。如果所用MCU对应I/O口有内部上拉电阻，R101—R103可以省略；在本电路中取值10K；R104—R106和C101—C103分别取值1K和10N。

fig2为I/O口4*4矩阵扫描按键电路，R1—R4用于防止多按键按下的情况，逐列输出低电平时，避免出现短路。

Fig3 为编码开关应用电路，如果单片机内部有上拉电阻，R1，R2则可省略。

1.3电路原理分析

fig1所示电路中，当没有按键按下时，各口采集均为高电平；当采集到低电平时即判断相应按键按下。R104—R106和C101—C103为抗干扰作用；D101和D102加在ON/OFF键两端，避免当整机产品进行静电测试过程中原处于待机OFF态的控制器转变为ON态而使整机工作的严重不合格。

Fig2所示电路中，程序采用逐行（或列）扫描查询法，依次将输出线置为低并检测输入线；若检测到低电平，则判断某键被按下。

Fig3所示电路中，需根据rotating1和rotating2两引脚波形判断逆时针或者顺时针旋转，如图所示，当rotating2较rotating1提前变成低电平，则表示顺时针旋转。反之，则为逆时针旋转。每

一个信号周期代表旋转1格。

1.4该类电路的应用场合说明

Fig1电路是常用电路；在考虑节省MCU I/O口资源的情况下可采用Fig2电路，如遥控器电路。

Fig3电路多用于时间或者温度调节。

1.5注意事项

在Fig2中，对于多个按键同时按下，按无效处理；必要时也应考虑静电测试的防护。

2、（AD口采集）电路

2.1原理图

2.2电路参数选型及分析

Fig1为单键或者双键检测电路，即可以用于单键或者两个键的组合检测。电路参数主要是R101—R106，单键按下和双键按下时所产生的电压值和A/D值可对照fig1 数据表格。R110和C101为抗干扰所加。

2.3电路原理分析

fig1所示电路中，MCU检测AD口的电压值。当没有按键按下时，电压值为5V；当某键按下时，则检测到对应的点的电压值，从而判断该键被按下。

2.4该类电路的应用场合说明

AD口采集按键电路主要考虑在MCU I/O口资源紧张，但AD口富余的情况下应用。

2.5注意事项

2.5.1 AD口采集按键电路的分压电阻参数与AD分辨率相关，在计算选取时应考虑各档电压值的合理性。

2.5.2 为了提高采集准确度，均选用+/-1%精度电阻。

2.5.3 根据fig1 数据表格，在fig1所示电路中，应避免SW103+SW105以及SW104+SW106的按键组合。因为它们组合后的检测电压值恰与SW102和SW103单键的电压值相同，将造成检测的误判。因此，在有双键检测的情况下，应根据表格选取合适的组合按键，避免出现重复的情况。

3、（与LED复用）电路

3.1原理图

3.2电路参数选型及分析

Fig1 图中，若MCU按键输入口IN KEY0和IN KEY1有内置上拉电阻，R103、R104 100K电阻可省略；此时，为了可靠检测，R105和R112阻值应按照上拉电阻值的1/10选取。

Fig2 使用单片机直接检测按键或者驱动LED，在检测按键时需先将COM1—COM3置高电平。

3.3电路原理分析

Fig1 电路采用串并变换移位寄存器74HC164进行扩展，实现按键与LED复用，节省了MCU资源。 74HC164在一个时钟周期仅有一路输出为低电平；此时检测按键输入口，若检测为低则有键按下；根据对应74HC164时钟周期即可判断被按下的按键。D101—D111用于阻止74HC164输出高电平对按键输入检测的影响。

3.4该类电路的应用场合说明

该电路主要用于MCU资源紧张的场合，或者为了节约MCU口资源的情况。

3.5注意事项

在检测过程中，按键检测与LED操作做分时处理。