AD键盘设计原理及方法.doc

基于MSP430单片机的A/D键盘设计1.1 设计原理原理图如图11所示，PA0为模拟电压输入口，初始化为悬浮状态。PC3PC0初始化为输出低电平，分别接4个发光二极管,它输出的16种状态11110000分别表示按键S15S0被按下。当不同的按键被按下时，AD转换的电压不同，通过AD转换值便可以判断出是哪个按键被按下。AD转换出来的结果共有10位，在程序中取其高8位作为有效位，便可以分辨出16个按键。按键、输入电压和AD转换值（高8位）的对应关系如表1所示。图11 键盘显示原理图按键转换电压（V）AD转换值(理论)无0$00S00.156$08S10.469$18S20.781$28S31.094$38S41.406$48S51.719$58S62.031$68S72.344$78S82.656$88S92.969$98S103.281$A8S113.594$B8S123.906$C8S134.219$D8S144.531$E8S154.844$F8但是，在实际中不可能得到很准确的AD转换值，这是由于存在以下几种误差： 对于同一个电压值，AD多次转换的结果不可能完全相同。电阻的误差。电阻值由于制作以及温度的原因，误差较大，所以不可能得到很准确的分压。本例采用的电阻精度为5。其它干扰。在本例中，允许AD转换值的误差范围为：4。将该误差换算为：每个按键的输入电压的允许误差：(4 /256)*5.0v= 0.078v每个按键的分压电阻的允许误差：(4 /256)*16000欧= 250欧误差示意图如图12所示，若按键S5被按下，经过AD转换，若实际转换值在允许误差之内，即： (理论值 -4)实际转换值（高8位）(理论值+4)，则认为S5被按下，否则程序不响应。其它按键处理方法与此相同。在电阻的选用时，应该非常注意电阻的累计误差。例如在图11中，如果电阻R0R9均比实际值高出25欧，则累加到电阻R10时，电阻值的累计误差为250欧，则电阻值会超出允许范围，从而采到错误的电压值。如果选用精度为1电阻，则可以分辨出32个按键。图12 AD转换值的允许误差消抖方法：在按键闭合和打开的瞬间会产生许多尖脉冲，持续时间约几毫秒到几十毫秒。因而在程序中，当检测到按键被按下后，便开始读取键值，每隔8ms读一次键值，直到连续4次读取的键值完全相同，则认为抖动已经消除。消抖时间为8ms X 432ms。1.2 软件设计主程序每隔8ms扫描一次键盘，并刷新一次显示。主程序流程如图13所示。 图13主流程图1.3 结语利用A/D做键盘扫描，可以大大节省单片机的 IO口资源。1.4 参考电压(可以使用430输出的，但这样要占一个引脚，也可以用外接的参考源，比如TL431搭的，但这样比较耗电，至少有1mA左右。)接到一串等值的电阻上，比如由10个1K电阻(阻值仅供参考，实际上取值时应以总值为计算根据，并结合抗干扰和耗电问题得出，电阻总值越大越省电但越容易受到干扰，反之则越耗电但不容易受到干扰，另外这个电阻取值还与AD输入端上的下拉电阻值有关)串联起来，即可实现10按键。在从参考到离地最近的每个结点上接一个微动按钮到AD的输入端上(这是必须占用的引脚)，并在AD输入端上对地接一支下拉比如47K或100K，然后启动AD采样，通过得到的电压值不同，只要判断它在哪段范围，则可以得到对应的按钮被按下的消息了。但注意要设定参考值，还有就是电阻误差造成AD取值的误差。所以最好是取一个区间，或是最好能有一个测试向导类的程序来帮助确定键值。那个电路图在网上看过,真是佩服,不知道是怎么想出来的.不过与低攻耗有些矛盾,那样做是不是必须轮寻采样.不说电流大,时间上就不合适.感觉键盘还是用中断的好.其实不是的，我说的这种是耗电最大的方案了，可以更省电的，关键看代码了。要省电就需要以下两步：第一，不要用外部参考源，可以直接使用一个IO端口，从430得到参考源。第二，不需要定时轮询，而是使用P1和P2的中断功能。注意最低的一个电阻上端电位要达到变为高电平的条件，否则不能触发中断。接下来的完整流程就是：1、先设置AD输入端为IO输入模式，即SEL=0、DIR=0，并且设置为上沿触发后使能中断。然后睡去。2、在IO的中断服务程序中转换该P口为SEL=1，变为AD的输入端。3、启动参考源，并从端口输出到电阻串上。4、启动AD采样，得到采样值。5、重复采样N次，以确定一段时间内按键的变化