按鍵與菜單在嵌入式系統中的設計與應用

一、引言

隨著(zhù)微處理器的廣泛應用，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)廣泛應用到各個(gè)領(lǐng)域中，為了使儀器的操作更簡(jiǎn)便，人機界面更友好，在現代儀器電路中經(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交互方式。根據實(shí)際不同的設計，本文主要介紹了在嵌入式系統中按鍵的軟、硬件設計及菜單和程序模式之間的關(guān)系。

二、按鍵的軟、硬件設計

在嵌入式系統中，按鍵是常用的人機交互接口，其硬件電路設計的質(zhì)量直接關(guān)系著(zhù)最終產(chǎn)品的使用，決定著(zhù)用戶(hù)對產(chǎn)品的第一印象，所以，決不可輕視按鍵設計在電路中的作用。下面介紹幾種常用的按鍵設計電路及其特點(diǎn)。

1． 端口按鍵一對一方式

這種方式在所需按鍵較少的系統中經(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)間遠遠小于按鍵彈起的時(shí)間，而一般單片機的邏輯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 )出現抖動(dòng)現象，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到按鍵信號后延時(shí)大于 5ms（一般為10ms-20ms）重新讀取，并與前值對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、輸出的效果對比分別如圖2、3所示。

圖.2 改進(jìn)的一對一按鍵接口

圖.3 MAX6816輸入、輸出的端口電平對比