按鍵與菜單在嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、引言

隨著微處理器的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的儀器采用智能化的操作方式，微控制器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，為了使儀器的操作更簡(jiǎn)便，人機(jī)界面更友好，在現(xiàn)代儀器電路中經(jīng)常采用液晶與按鍵的搭配方式作為人機(jī)接口。液晶不僅功耗低，而且提供的可視化信息豐富。所以采用液晶提供菜單與按鍵反饋相組合的方式為理想的人機(jī)交互方式。根據(jù)實(shí)際不同的設(shè)計(jì)，本文主要介紹了在嵌入式系統(tǒng)中按鍵的軟、硬件設(shè)計(jì)及菜單和程序模式之間的關(guān)系。

二、按鍵的軟、硬件設(shè)計(jì)

在嵌入式系統(tǒng)中，按鍵是常用的人機(jī)交互接口，其硬件電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接關(guān)系著最終產(chǎn)品的使用，決定著用戶對(duì)產(chǎn)品的第一印象，所以，決不可輕視按鍵設(shè)計(jì)在電路中的作用。下面介紹幾種常用的按鍵設(shè)計(jì)電路及其特點(diǎn)。

1． 端口按鍵一對(duì)一方式

這種方式在所需按鍵較少的系統(tǒng)中經(jīng)常采用，其典型電路圖1所示。

圖.1 簡(jiǎn)單的按鍵接口

這種電路簡(jiǎn)單，成本低，在小型系統(tǒng)經(jīng)常采用，其中上拉電阻的主要作用是保證I/O引腳不會(huì)懸空（即I/O引腳有確定的電平）。由于在實(shí)際使用中一般按鍵按下的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于按鍵彈起的時(shí)間，而一般單片機(jī)的邏輯0輸入電流要大于邏輯1輸入電流，所以采用電阻上拉的方式可減小功耗。典型上拉電阻取值為 10kΩ。

上述電路的主要缺點(diǎn)是抗干擾能差，端口會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，容易產(chǎn)生誤判，必須在軟件中采用“防抖”處理。一般采用的方法為檢測(cè)到按鍵信號(hào)后延時(shí)大于 5ms（一般為10ms-20ms）重新讀取，并與前值對(duì)比若相同視為一次有效，否則丟棄。推薦的改進(jìn)電路為采用MAX6816-MAX6818替換上拉電阻，在硬件中加入“防抖”處理。采用MAX6816改進(jìn)后的電路與芯片輸入、輸出的效果對(duì)比分別如圖2、3所示。

圖.2 改進(jìn)的一對(duì)一按鍵接口

圖.3 MAX6816輸入、輸出的端口電平對(duì)比