基于CY8C21534的通用操作面板解析方案

引言

Cypress公司的CY8C21534是一個(gè)帶有非常豐富感應按鍵功能的單片機芯片，多數IO口都可以配置為感應按鍵輸入或普通TTL電平輸入/輸出的功能，并且有豐富的內部資源。

在產(chǎn)品設計中，操作面板是面向用戶(hù)的最重要的交互界面，其操作性能的優(yōu)劣直接影響產(chǎn)品的感觀(guān)性能。良好的操作界面，可以使用戶(hù)提高對產(chǎn)品的信心，并大大提高購買(mǎi)率。

另外，產(chǎn)品設計中，通用化的設計往往是提高產(chǎn)品設計速度和性能的最有效的方式。

為了滿(mǎn)足上述要求，我們設計了一款通用的帶有感應按鍵功能的面板，根據我們產(chǎn)品的需要，面板應提供9個(gè)感應按鍵，能驅動(dòng)64段LED顯示，有蜂鳴器驅動(dòng)，并有與控制板進(jìn)行信息交換的接口。

通用操作面板設計的基本思路主要集中在通用上，通用包括兩個(gè)方面：一是硬件通用，設計一個(gè)操作面板可以適應很多的產(chǎn)品。二是軟件的通用，通用板不關(guān)心按鍵具體功能和顯示的具體內容，把程序設計成通用的。

因為面板最重要的功能就是感應按鍵功能，所以我們采用了高性能的CY8C21534，考慮到CY8C21534有效的IO口線(xiàn)只有24個(gè)，所以擴展了一片 74HC595來(lái)驅動(dòng)顯示段，這樣需要至少2個(gè)IO口;還需要8個(gè)IO口來(lái)驅動(dòng)顯示行;操作面板與控制板通訊采用I2C方式，再增加一條按鍵有效指示線(xiàn)，則通訊接口需要3個(gè)IO;9個(gè)按鍵使用9個(gè)IO，這樣方便以后其他的擴展;一個(gè)IO口驅動(dòng)蜂鳴器;另外一個(gè)IO口做按鍵處理用，保證按鍵的抗干擾能力;這樣24個(gè)IO剛好可以滿(mǎn)足要求。

硬件設計

圖1為通用操作面板原理圖。圖中，S1~S9為感應按鍵的感應區域，U101為顯示組件(在設計中采用的是一體化的顯示組件)，CN101為與控制板的接口，同時(shí)也是在線(xiàn)燒寫(xiě)程序的接口。

圖1 通用操作面板原理圖

只要按鍵對應口線(xiàn)不變，按鍵可以排列在通用操作面板任何位置。

顯示組件可以是分離器件組成，連接關(guān)系只要滿(mǎn)足圖中COM1~8和SEG1～8對應就可以了，其中COM1~8是顯示的行掃描端，SEG1~8是顯示段碼驅動(dòng)端。64段可以組合成8段數碼管，也可以是獨立的LED指示燈按照行列方式連接。注意，在圖中的連接關(guān)系中，顯示部件必須是共陽(yáng)結構的。

軟件設計

軟件分成如下幾個(gè)主要部分：

顯示掃描部分—負責把顯示數據按照對應關(guān)系送出。

需要開(kāi)辟一個(gè)顯示緩沖區，用來(lái)保存接收到的顯示內容，定義為Dis_buf[8]，共8個(gè)字節，64段需要8個(gè)字節，按照每行一個(gè)字節保存，規定Dis_buf[0] 對應COM1行，Dis_buf[1]對應COM2行，依此類(lèi)推，Dis_buf[7]對應COM8行。

在定時(shí)掃描里，按照行列關(guān)系掃描顯示即可，具體顯示內容則由控制板通過(guò)通訊接口發(fā)來(lái)。

這部分程序流程比較簡(jiǎn)單，但操作要點(diǎn)需要特別注意：先關(guān)閉所有顯示行，根據掃描行標志送出掃描段碼，再打開(kāi)對應的掃描行，點(diǎn)亮顯示，最后掃描行標志加1。

按鍵掃描部分—負責掃描按鍵狀態(tài)，并把掃描結果保存在緩沖區，以便控制板查詢(xún)。

開(kāi)辟一個(gè)2字節的按鍵緩沖區Key_buf[2]，每一位對應一個(gè)按鍵，例如規定Key_buf[0]的最低位對應S1……，Key_buf[0]的最高位對應S8，Key_buf[1]的最低位對應S9，其余保留備用。

CY8C21534定時(shí)對按鍵進(jìn)行掃描，并把去抖動(dòng)后的結果保存在按鍵緩沖區，規定“1”為按鍵按下，“0”為按鍵抬起。

需要說(shuō)明的是，按鍵是否按下，是通過(guò)讀CY8C21534內部寄存器的值來(lái)確定的，這與普通機械按鍵按下判斷電平高低是不同的。

與控制板通訊部分—負責接收控制板的顯示數據，同時(shí)接受控制板查詢(xún)按鍵狀態(tài)的指令，發(fā)出按鍵狀態(tài)數據。

通訊采用I2C接口，并且通用操作面板上的CY8C21534工作在從模式，控制板上的單片機I2C接口工作在主模式。