KA_IX

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给5个IO口,最多能扫多少个按键?

2020-5-27 14:46:39 显示全部楼层
在做项目(工程)的时候,我们经常要用到比较多的按键,而且IO资源紧张,于是我们就想方设法地在别的模块中节省IO口,好不容易挤出一两个IO口,却发现仍然不够用,实在没办法了就添加一个IC来扫键。 一个IC虽然价格不高,但对于大批量生产而且产品利润低的厂家来说,这是一笔不菲的开支!
  
那,我们能不能想到比较好的扫键方法:用最少的IO口,扫最多的键?可以吗?
举个例:给出5个IO口,能扫多少键?有人说是2*3=6个,如图一:
11.jpg
图一
对,大部分技术参考书都这么做,我们也经常这样做: 用3个IO口作行扫描,2个IO作列检测(为方便描述,我们约定:设置某一IO口输出为“0”――称其为“扫某IO口”)。用行线输出扫键码,列线检测是否有按键的查询方法进行扫键。扫键流程:在行线依次输出011,101,110扫键值,行线每输出一个扫键值,列线检测一次。当列线检测到有按键时,结合输出的扫键值可以判断相应的按键。
但是,5个IO真的只能扫6个键吗?有人说可以扫9个,很聪明!利用行IO与地衍生3个键(要注意上拉电阻),如图二:
12.jpg
图二
扫键流程:先检测3个行IO口,对K1’,K2’,K3’进行扫键,之后如上述2*3扫键流程。 5个IO口能扫9个键,够厉害吧,足足比6个键多了1/2!
动动脑,还不能再多扫几个?就几个?一个也行!好,再想一下,硬是被逼出来了!如图三:
13.jpg
图三
不多不少,正好10个键!这种扫键方式比较少见吧!漂亮!扫键流程:设IO1输出为“0”,检测IO2…IO5,若判断有相应健按下,则可知有健;若无键,则继续扫键:设IO2输出为“0”,检测IO3,IO4,IO5,判断有无键按下,如此类推。这里应注意:当扫某一IO口(输出为“0”)时,不要去检测已经扫过的IO口。如:此时设置IO2输出为“0”,依次检测IO3,IO4,IO5,但不要去检测IO1,否则会出错(为什么,请思考)。
感觉怎么样?不错吧!让我们再看看图三,好有成就感!看着,看着……又看到了什么?快!见图四:
14.jpg
图四
真强!被您看出20个键!多了一个对称的三角形。可是,像这样的排列能正确扫20个键吗?回答是肯定的:不能!上下三角形相互对称,其对称扫出的键无法区别。有没有注意到分析图三时提到的注意点?(à“当扫某IO口时,不要去检测已经扫过的IO口,否则会出错”)
我们分析一下图四:当IO1输出“0”时,按下K11或K11’键都能被IO2检测到,但IO2检测却无法区别K11和K11’键!同理,不管扫哪个IO口,都有两个对称的键不能区分。
我们假想,如果能把对称键区分开来,我们就能正常地去判断按键。我们在思考:有没有单向导通性器件?有!见图五!
15.jpg
图五
很巧妙的思路!利用二极管的单向导通性,区别两个对称键。扫键思路:对逐个IO口扫键,其他四个IO口可以分别检测其所在的四个按键。这样,就不会有分析图三时提到的注意点。
够酷吧!等等,大家先别满足现状,我们再看一下图二,是不是有点启发?对,我们再分析一下“用5个IO口对地衍生的5个键”。看图六:
16.jpg
图六
25个键!5个IO口扫出25个键!先别激动,我们再分析一下它的可行性,分析通得过才能真正使用。假设扫键流程:先扫对地的5个键,再如图五扫键。先扫对地5个键,判断没有按键,接着对逐一对IO口进行扫键。但当对某一IO口扫键时,如果有对地的键按下,这时有可能会误判按键,因为对地键比其他键有更高的响应优先级。例如:扫IO1,IO1输出“0”,恰好此时K62按下,IO2检测到有按键,那就不能判断是K11还是K62。 我们可以在程序上避免这种按键误判:若IO2检测到有按键,那下一步 就去判断是否有对地键按下,如果没有,那就可以正确地判断是K11了。
我们小结扫键个数S:
S = (N-1)*N + N ――启用二极管
S = (N-1)*N /2 + N ――省掉二极管


经典吗?太经典了!!告诉大家一个小道消息:第一个设计出此电路的人是一个美国大佬,他(她?)还为此申请了专利!在此我们默默向大佬致敬!
来源:网络

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FPFA兔兔爸

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FPFA兔兔爸 2020-5-29 09:14:24 显示全部楼层
增加二进制编码解码电路,用串行方式通信,可以识别的键盘总数是没有上限的。

冰点1128

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冰点1128 2020-5-29 09:36:56 显示全部楼层
这种方法好.有几个问题:1.这样做软件复杂.2.硬件上加的东西太多,不容易维修.
我一般的思路是这样的,用单片机的AD口检测按键,加上不同的上拉电阻,测得的AD值是不同的.一般来说一个AD口可以检测4-6个按键.基本能满足要求的.

追忆流年寻梦少年

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上面两位所言极是!
作为研究,这个很有意思。
但实际应用另当别论。
虽然把IO口发挥到了极致,硬件最大化,但会导致软件复杂化,执行周期长,响应变慢,调试问题多,维修性差,实际应用远不如用专用接口芯片,便于编程、维修,而且故障率低。
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ziqiang

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ziqiang 2020-5-30 08:12:47 显示全部楼层
真的很有意思,不过软件也是越来越复杂。

eyesee00

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roumao_411466022

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图3的电路是不是有问题呢?  如果 K23+K32 同时按下,和 K23+K21 同时按下是一个效果吧。

忆轻狂

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忆轻狂 2020-6-19 13:52:44 显示全部楼层
roumao_411466022 发表于 2020-6-15 14:51
图3的电路是不是有问题呢?  如果 K23+K32 同时按下,和 K23+K21 同时按下是一个效果吧。
...

这就是算法中容易出现的“影子”
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