基于傳感器的新型非接觸式鍵盤(pán)

三、總體設計

3.1發(fā)光二極管的模式

白天模式（日照光情況）

當有手進(jìn)行近距離懸空遮擋時(shí)，發(fā)光二極管狀態(tài)經(jīng)行改變，進(jìn)行高阻態(tài)經(jīng)行讀取

當手離開(kāi)一定的感應距離是，發(fā)光二極管又恢復到原來(lái)的狀態(tài)

夜間模式

在夜間無(wú)光源的時(shí)候，發(fā)光二極管轉換成發(fā)光狀態(tài)成為光源。一則可以用來(lái)眼睛亮提供光線(xiàn)，用于照明使用；二則對于LED經(jīng)行提供照明，能經(jīng)行按鍵的判別。

當光源足夠的情況下，沒(méi)有遮擋是正常使用狀態(tài)，當有手進(jìn)行一定距離的遮擋時(shí)即判為非常態(tài)，發(fā)光二極管狀態(tài)發(fā)生

當手離開(kāi)遮擋的距離時(shí)，發(fā)光二極管又恢復到原來(lái)的狀態(tài)。

具體的工作原理

兩個(gè)相同的led近距離的擺放在一個(gè)光纖封閉的房間里，作為光伏轉換的參照性特征。選擇電阻和電源構建一個(gè)典型的Led發(fā)光電路。

3.2發(fā)光二極管的光強度測試理論（暫未完成實(shí)現）

LED電路應保證陽(yáng)極能有效接+5V(1發(fā)光模式)和被拉地(2反向偏執，3讀值狀態(tài))。

LED電路應保證陰極能處于GND（1發(fā)光模式），+5V（2方向偏執，LED充電（要能 提供電流的驅動(dòng)能力）），IO輸入（3讀值狀態(tài)）。

狀態(tài)1 正向導通LED發(fā)光。

狀態(tài)2 LED方向通電，電路對LED內部電容充電。充電后LED能保持+5V一段時(shí)間

狀態(tài)3 正極地，陰極接端口高阻狀態(tài)。則LED內部電容和光電流源形成一個(gè)放電回路。當LED接受光照越強，放電越快。則越快回復到低電壓，我們則檢測LED充電后通過(guò)放電，led陰極電壓從+5v到低電壓（地）的放電時(shí)間來(lái)計算光照強度。

3.3鍵盤(pán)的編碼

非編碼鍵盤(pán)的結構要簡(jiǎn)單許多，省略了復雜的編碼電路和蜘蛛網(wǎng)似的走線(xiàn)，而且更重要的是，由于非編碼式鍵盤(pán)將按鍵結構和輸出鍵碼分離，所以當需要制造不同鍵位排列的鍵盤(pán)時(shí)，不需要重新設計鍵盤(pán)線(xiàn)路，而只要將控制電路中的鍵位排列表格重新刷新就可以了。

但是非編碼式鍵盤(pán)帶來(lái)的就是“鍵位沖突”的問(wèn)題。以上面的按鍵排列表為例，當按下一個(gè)按鍵時(shí)，鍵盤(pán)肯定會(huì )正常識別的；當按下兩個(gè)按鍵時(shí)，例如同時(shí)按下 “Q”與“D”，此時(shí)上層導線(xiàn)1與下層導線(xiàn)2連通，而上層導線(xiàn)3與下層導線(xiàn)3連通，系統完全可以正常識別；或者同時(shí)按下“Q”與“E”，此時(shí)，上層導線(xiàn) 1、下層導線(xiàn)2、上層導線(xiàn)3同時(shí)連通，系統同樣可以正常識別出是按下了這三個(gè)按鍵。

由于非編碼鍵盤(pán)的固有結構，“鍵位沖突”是不可避免的。

傳統的鍵盤(pán)，是編碼式鍵盤(pán)，它的每個(gè)鍵按下時(shí)都會(huì )產(chǎn)生唯一的按鍵編碼，并且通過(guò)專(zhuān)有的一組導線(xiàn)傳輸到鍵盤(pán)接口電路，由于其線(xiàn)路和編碼的唯一性，這種鍵盤(pán)是不存在鍵位沖突的問(wèn)題的。

并且根據現在對此項目的鍵盤(pán)硬件設計，適合使用選擇編碼式鍵盤(pán)。

3.4總體設計計劃

3.4.1硬件

NPN的基極至高時(shí)，管子導通LED的陽(yáng)極處于高電平，再將LED陰極置低電平，LED管即可處于發(fā)光狀態(tài)。

NPN的基極置低時(shí)，管子處于讀取狀態(tài)，當有一定亮度時(shí)，PIC32主控板的管教TRISx置1.管腳高阻讀取，獲得低電平。

3.4.2軟件

總體設計