基于A(yíng)VR單片機的輕觸式單鍵開(kāi)關(guān)電路設計

引言：

單鍵開(kāi)關(guān)電路已經(jīng)廣泛應用于PDA、手機和電子詞典等數碼產(chǎn)品中，其實(shí)現方式多種多樣。一般可采用RS觸發(fā)器、計數器以及采用555集成電路等等。在單片機的一些實(shí)際應用中，以上的實(shí)現方式會(huì )增加整個(gè)電路的復雜度，不能達到簡(jiǎn)潔、實(shí)用的效果。本文將介紹一種可以在單片機應用中實(shí)現的，簡(jiǎn)易、穩定的輕觸式單鍵開(kāi)關(guān)電路。

1 電路原理

如圖1所示，DC-DC為一個(gè)帶有關(guān)斷控制端的直流穩壓電源芯片，MCU是一個(gè)單片機。當按下S1時(shí)，Q1和D1導通，穩壓芯片工作，為單片機供電。單片機馬上將相應的I/O引腳置為輸出高，這時(shí)Q1和Q2導通，整個(gè)電路進(jìn)入工作狀態(tài)。而后單片機再將這個(gè)I/O引腳設置為輸入，由于上拉電阻R4的存在，Q1和Q2一直導通。單片機一直掃描相應I/O輸入狀態(tài)，如果S1沒(méi)有按下去，則這個(gè)I/O將始終為高。當S1再次按下去時(shí)，D2導通，單片機檢測到這個(gè)I/O引腳輸入為低，這時(shí)單片機就將這個(gè)I/O設置成輸出為低的狀態(tài)。Q2截止，如果按鍵抬起，Q1也會(huì )截止，穩壓芯片將不會(huì )為單片機提供電壓，整個(gè)電路處于關(guān)斷狀態(tài)。

2 關(guān)于R3和上拉電阻R4的取值

在一些單片機中，例如AVR系列單片機ATmega8L，帶有內部上拉電阻Rpu，如圖2所示。

可以通過(guò)單片機程序控制電阻上拉與否，從而不需要外接上拉。

一般情況下，R3取值要遠大于R4，否則單片機I/O的輸入電壓Vpin會(huì )有低于標準輸入電壓VIH最低值的可能。從ATmega8L數據手冊中查到Rpu取值在20kΩ~100kΩ之間，又因為VIH的最小值約為0.6VCC。因此R3/(R3+R4）>0.6，取R4=50kΩ，并取R3/(R3+R4）=0.8 ，所以R3取值應該在200kΩ左右的范圍，可以根據實(shí)際工作情況來(lái)選擇具體的R4取值。

3 對Vin連接方式的處理

從圖1上不難看出，采用這種控制方式后，Q1上將會(huì )消耗一定的功率。一種降低功率消耗的方式就是將Vin直接接到電池上去，可以根據電路靈活掌握。

4 電容C1的作用

對于一般的AVR單片機來(lái)說(shuō)，內部都有BOD(Brown-down Detection)電路。這個(gè)電路具有低電壓檢測功能：當輸入電壓由高變低時(shí)，單片機就會(huì )自動(dòng)復位。

如圖1所示，想關(guān)機的時(shí)候，按下S1，單片機輸出低。按鍵抬起后，Q1、Q2截止，單片機掉電。然而單片機的BOD電路檢測到單片機的電壓突然降低后，就會(huì )使單片機復位，并將I/O設置為上拉狀態(tài)，Q1、Q2導通，導制電路再次開(kāi)啟。

加入C1后，使單片機掉電后要對C1進(jìn)行充電，而在C1充電沒(méi)有達到單片機工作最低電壓期間，Q1、Q2已經(jīng)截止了，從而打亂了單片機復位操作。

5 開(kāi)關(guān)機延時(shí)處理

在一些具體的應用場(chǎng)合，例如手機等數碼產(chǎn)品，開(kāi)關(guān)機都需要延時(shí)操作。一種簡(jiǎn)單的實(shí)現方式就是，單片機在按鍵按下時(shí)開(kāi)始計數，直到按鍵抬起。只有這個(gè)計數值足夠大，才允許開(kāi)機，否則不認為是開(kāi)機操作。同理，關(guān)機也可以做類(lèi)似的處理。

單片機程序流程如圖3所示。

參考文獻
1 http://www.goldenchips.com/
2 Atmel Atmega8 datasheet, 2003-09 (end)