省電型鍵盤通過MCU管腳控制多路按鍵

傳統(tǒng)上，與n乘m鍵盤連接的微型控制器要求微型控制器的I/O管腳的n+m為鍵盤掃描。鍵盤設(shè)計保留了微型控制器已經(jīng)被開發(fā)出來的管腳，但是它們要求額外的資源，例如外部的ICs或一個內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。本設(shè)計這里只利用了一個I/O管腳，并且要求僅將電阻和電容作為外部元件。

I/O是一個開頭被配置作為輸入的雙向管腳(見圖)。當(dāng)沒有按鍵被按下時，電容被放電，并且上拉電阻RH保持I/O為高。微型控制器處于休眠模式，并且只有在I/O狀態(tài)改變引起中斷時才會醒來。當(dāng)按鍵被按下，I/O變低，因為下拉網(wǎng)絡(luò)比上拉作用更強些。微型控制器隨后醒來執(zhí)行以下步驟：

1. 等待聯(lián)絡(luò)消除抖動。

2. 把I/O變?yōu)檩敵霾⒃O(shè)置高。 電容隨后開始充電到高狀態(tài)電壓。 充電的時間Ti取決于按鍵被按下和與其關(guān)聯(lián)的R (1，2，…i)。

3. 等待直到T1到來。

4. 使I/O作為輸入。充電到C暫停。

5. 如果I/O為高，按鍵1被按下。 如果I/O為低，使I/O作為輸出并置高來持續(xù)充電。

6. 等待直到T2到來。

7. 使I/O作為輸入。 充電到C暫停。

8. 如果I/O為高，按鍵2被按下。 如果I/O為低，使I/O作為輸出并置高來持續(xù)充電。

9. 通過Ti持續(xù)到T3。

應(yīng)該選擇電阻使T1

充電時間可被確定如下：當(dāng)充電暫停時，在I/O的電壓(式1)是VC為電容電壓(式2)。式3通過使VI/O與開關(guān)門限電壓VTH相等解答了充電的時間。這里，VTH是I/O的開關(guān)門限電壓。

隨著Ri增加，Ti最初增加。但隨后它達到最大值并開始減少。這就給Ri，并因此給可以連接到電路中的按鍵數(shù)量強加了一個上限。

Ti可能會在Ti，min和Ti，max之間變化，由于在VTH上電阻的容差和變化。所以，應(yīng)該選擇數(shù)值使Ti，max

這個設(shè)計用三種方式節(jié)省功率。首先，每次電容被充電到V并被放電，CV2能量都被消散。在本設(shè)計中，只要I/O變高且電容被充電到大約VTH(少于2V)，而不是VDD，則充電停止。其次，當(dāng)每個按鍵被按下電容只充電(和放電)一次。最后一條，在確定哪個按鍵被按下后，微型控制器進入休眠模式并保持休眠，直到按鍵被釋放且I/O變回到高。所以既使當(dāng)某些按鍵陷入或卡住時，功率消耗是最小的。