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堪称一绝的“IO口扫键”法(转)

高工
2010-03-02 12:45:51     打赏
虽然是篇很老的文章,但是觉得这个很有意思,就转了:

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:
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:
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,还能不能再多扫几个?就几个?一个也行!好,再想一下,硬是被逼出来了!如图三:
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:
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!
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:
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



关键词: 堪称     绝的     口扫     我们     按键     扫键     检测     输出    

专家
2010-03-02 14:12:39     打赏
2楼
不错!

助工
2010-03-02 20:43:15     打赏
3楼
看到这样的帖子甚是激动,在《删繁就简-单片机入门到精通》中有一节也是讲键盘扫描的,有这样的帖子就可以深入进行讨论,共同提高。
先将帖子中图二找出来,后面再做具体分析

助工
2010-03-02 21:11:39     打赏
4楼
这种用有限的IO寻找尽可能多的的键盘数的想法是好的,而且有一定创意,但这么做存在一些局限性,原帖的主人没有将这些局限讲出来。

1.没有考虑同时按多个键的影响。
2.K1/K2/K3对原有矩阵的影响,比如K1按下,IO1就不能无法支持扫描K13/K14。
3.K1/K2/K3这三个键有被按下时,存在风险,比如K1按下,IO1就不能不能输出高电平,否则短路,当然扫键程序可以考虑简单点只用输出0进行判断。

我们在过去也尝试过用有限IO得到最多的按键,如果以考虑周全为准没有找到过比矩阵更好的方法,在上面帖子中5个IO最多可以得到25个键,实际上如果不考虑多个按键,有更简单的方法可以得到更多的键。
将上图做简单修改成两条IO表示三个键,扫键时将IO1和IO2设为输入,读两者的状态,11表示没有键,10为键1,01为键2,00为键3,依次类推五条IO可以表示31个键,二进制原理。

高工
2010-03-03 12:27:18     打赏
5楼

局限分析的不错。
但5个IO能扫32个键的二进制的类推法有点问题吧,呵呵。不是所有的二进制值都能表示键值的


助工
2010-03-03 13:23:50     打赏
6楼

仔细看我改的电路图,5条IO是可以得到31个键的,注意是31不是32.
按下键          IO5~IO1状态
nokey     ----   11111
key01     ----   11110
key02     ----   11101
key03     ----   11100
key05     ----   11010
key06     ----   11001
key07     ----   11000
...
key29     ----   00011
key30     ----   00001
key31     ----   00000

实际上还可以利用IO之间的连通关系判断更多的键。


助工
2010-03-26 16:30:17     打赏
7楼

看起来还不错的样子
果然是猛男


菜鸟
2010-08-24 13:52:09     打赏
8楼

嘿,大同志,IO1,IO2还有三个按键的引脚2都连在一起的??漏了几个二极管了吧?...


菜鸟
2010-08-30 11:27:33     打赏
9楼
不错 很有启发

院士
2010-08-30 11:39:48     打赏
10楼
老帖子给翻了出来

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