將MAX6954和MAX6955的鍵盤(pán)掃描擴展至32鍵以上
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MAX6954/MAX6955是4線(xiàn)或2線(xiàn)串行接口的LED驅動(dòng)器，可以控制7段、14段或16段LED或一個(gè)16x8的LED矩陣。驅動(dòng)器還包括5個(gè)I/O擴展(GPIO)端口，以及用這些端口自動(dòng)掃描32個(gè)按鍵、消除按鍵抖動(dòng)的所有邏輯控制。另外一個(gè)功能選項是通過(guò)一個(gè)中斷引腳通知系統處理器消除鍵抖。本文介紹的擴展按鍵掃描方案(從32鍵擴展到80或更多個(gè)按鍵)需要增添額外的二極管。
表1. MAX6954/MAX6955的標準32鍵連接
| P0 | P1 | P2 | P3 | |
| LED Output O0 | SW A1 | SW B1 | SW C1 | SW D1 |
| LED Output O1 | SW A2 | SW B2 | SW C2 | SW D2 |
| LED Output O2 | SW A3 | SW B3 | SW C3 | SW D3 |
| LED Output O3 | SW A4 | SW B4 | SW C4 | SW D4 |
| LED Output O4 | SW A5 | SW B5 | SW C5 | SW D5 |
| LED Output O5 | SW A6 | SW B6 | SW C6 | SW D6 |
| LED Output O6 | SW A7 | SW B7 | SW C7 | SW D7 |
| LED Output O7 | SW A8 | SW B8 | SW C8 | SW D8 |
圖1. MAX6954/MAX6955的標準32鍵連接
表1和圖1給出了MAX6954/MAX6955的標準8鍵連接。鍵切換電路按照4 x 8矩陣(4列、8行)讀取32個(gè)按鍵的狀態(tài)。鍵盤(pán)陣列的8行由8個(gè)LED陰極驅動(dòng)器輸出(LED輸出O0至LED輸出O7)驅動(dòng)。作為多層LED驅動(dòng)的一部分，這些LED陰極驅動(dòng)輸出依次拉至低電平320μs (標稱(chēng)值)(順序驅動(dòng)LED)。這些驅動(dòng)器輸出分別用來(lái)拉低鍵開(kāi)關(guān)的一端，鍵的另一端連接在4個(gè)輸入引腳(P0至P3)，這4個(gè)輸入引腳從內部拉至MAX6954/MAX6955的高電平V+。按下開(kāi)關(guān)時(shí)，P0、P1、P2或P3將由相應的LED輸出Ox拉至低電平，MAX6954/MAX6955檢測按鍵，并為按鍵提供去抖。
多個(gè)按鍵被同時(shí)按下時(shí)，與開(kāi)關(guān)串聯(lián)的二極管可以防止2個(gè)或多個(gè)LED陰極驅動(dòng)輸出短路。例如，同時(shí)按下SW A1和SW A2時(shí)，與按鍵串聯(lián)的二極管可以避免LED輸出O0與LED輸出O1短路，因為在任何情況下至少有一個(gè)二極管為反向偏置。二極管采用的是低成本、共陽(yáng)極的BAW56，SOT23封裝。
MAX6954/MAX6955隨時(shí)判斷32個(gè)按鍵按下或釋放的動(dòng)作，器件內部?jì)H為指示這32個(gè)按鍵的狀態(tài)提供了寄存器。從這一點(diǎn)看，在MAX6954/MAX6955的設計中似乎沒(méi)有辦法擴展掃描電路，需要尋找一種全新的設計方案。
針對這種特殊情況，我們發(fā)掘了一種冗余情況。許多應用中只需要了解某一個(gè)按鍵是否被按下。通常，同時(shí)按下兩個(gè)按鍵的情況被認為是錯誤的鍵輸入，或者是進(jìn)入工廠(chǎng)診斷模式。這種兩個(gè)按鍵同時(shí)按下的情況是一種“冗余”情況，我們把新增按鍵連接成好像某一對兒鍵被同時(shí)按下的情況，表2和圖2所示電路通過(guò)組合P0、P1、P2和P3擴充了16個(gè)按鍵。例如，當SW AB1按下時(shí)，對于MAX6954/MAX6955而言，所表現出來(lái)的狀態(tài)與SW A1和SW B1同時(shí)按下的情況相同。只要每對兒按鍵(如SW A1和SW B1)的物理位置不相鄰，這種擴展架構即可有效工作。軟件設計應保證在MAX6954/MAX6955的最小去抖周期內響應按鍵的/IRQ，保證每個(gè)對應于按鍵掃描的結果都經(jīng)過(guò)適當的分析處理。如果軟件對/IRQ響應較慢，將無(wú)法區分同時(shí)按下兩個(gè)按鍵的情況(鑒別增添的按鍵狀態(tài))和順序按下相同的兩個(gè)按鍵的情況。無(wú)論是哪種情況，按鍵去抖寄存器0x08-0x0B將簡(jiǎn)單地顯示每個(gè)鍵位置位。
表2. MAX6954/MAX6955擴展后的48鍵連接
| P0 | P1 | P2 | P3 | P0 P1 | P2 P3 | |
| LED Output O0 | SW A1 | SW B1 | SW C1 | SW D1 | SW AB1 | SW CD1 |
| LED Output O1 | SW A2 | SW B2 | SW C2 | SW D2 | SW AB2 | SW CD2 |
| LED Output O2 | SW A3 | SW B3 | SW C3 | SW D3 | SW AB3 | SW CD3 |
| LED Output O3 | SW A4 | SW B4 | SW C4 | SW D4 | SW AB4 | SW CD4 |
| LED Output O4 | SW A5 | SW B5 | SW C5 | SW D5 | SW AB5 | SW CD5 |
| LED Output O5 | SW A6 | SW B6 | SW C6 | SW D6 | SW AB6 | SW CD6 |
| LED Output O6 | SW A7 | SW B7 | SW C7 | SW D7 | SW AB7 | SW CD7 |
| LED Output O7 | SW A8 | SW B8 | SW C8 | SW D8 | SW AB8 | SW CD8 |
每個(gè)附加按鍵需要一個(gè)雙二極管(如低成本、共陰極的BAV70，SOT-23封裝), 按下開(kāi)關(guān)時(shí)，P0和P1或P2和P3被同時(shí)拉低。
圖2. MAX6954/MAX6955擴展后的48鍵連接
圖2和表2通過(guò)組合P0、P1、P2和P3擴充了16個(gè)按鍵。實(shí)際上，對于P0-P3鍵掃描輸入還存在另外四種可能的兩鍵組合方式。如果使用了6種兩鍵組合方式，按鍵數量將增加到80個(gè)，如表3所示。圖3給出了6個(gè)附加按鍵在LED輸出O0行的連接方式。每個(gè)附加按鍵需要一個(gè)雙二極管。
表3. MAX6954/MAX6955擴展后的80鍵連接
| P0 | P1 | P2 | P3 | P0 P1 | P0 P2 | P0 P3 | P1 P2 | P1 P3 | P2 P3 | |
| LED Output O0 | SW A1 | SW B1 | SW C1 | SW D1 | SW AB1 | SW AC1 | SW AD1 | SW BC1 | SW BD1 | SW CD1 |
| LED Output O1 | SW A2 | SW B2 | SW C2 | SW D2 | SW AB2 | SW AC2 | SW AD2 | SW BC2 | SW BD2 | SW CD2 |
| LED Output O2 | SW A3 | SW B3 | SW C3 | SW D3 | SW AB3 | SW AC3 | SW AD3 | SW BC3 | SW BD3 | SW CD3 |
| LED Output O3 | SW A4 | SW B4 | SW C4 | SW D4 | SW AB4 | SW AC4 | SW AD4 | SW BC4 | SW BD4 | SW CD4 |
| LED Output O4 | SW A5 | SW B5 | SW C5 | SW D5 | SW AB5 | SW AC5 | SW AD5 | SW BC5 | SW BD5 | SW CD5 |
| LED Output O5 | SW A6 | SW B6 | SW C6 | SW D6 | SW AB6 | SW AC6 | SW AD6 | SW BC6 | SW BD6 | SW CD6 |
| LED Output O6 | SW A7 | SW B7 | SW C7 | SW D7 | SW AB7 | SW AC7 | SW AD7 | SW BC7 | SW BD7 | SW CD7 |
| LED Output O7 | SW A8 | SW B8 | SW C8 | SW D8 | SW AB8 | SW AC8 | SW AD8 | SW BC8 | SW BD8 | SW CD8 |
圖3. MAX6954/MAX6955擴展后的80鍵連接
為什么僅將“同時(shí)按下雙鍵”作為判斷附加按鍵的途徑呢？3鍵和4鍵組合可用來(lái)替代雙鍵按下的情況，表4給出了這種附加配置。需要注意的是，4-3組合鍵每組需要三個(gè)二極管，四組鍵需要4倍數量的二極管。
表4. 3鍵和4鍵連接
| P0 P1 P3 | P0 P1 P4 | P0 P2 P3 | P1 P2 P4 | P0 P1 P2 P3 | |
| LED Output O0 |
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