基于AVR單片機的輕觸式單鍵開關(guān)電路設計

引言：

單鍵開關(guān)電路已經(jīng)廣泛應用于PDA、手機和電子詞典等數(shù)碼產(chǎn)品中，其實現(xiàn)方式多種多樣。一般可采用RS觸發(fā)器、計數(shù)器以及采用555集成電路等等。在單片機的一些實際應用中，以上的實現(xiàn)方式會增加整個電路的復雜度，不能達到簡潔、實用的效果。本文將介紹一種可以在單片機應用中實現(xiàn)的，簡易、穩(wěn)定的輕觸式單鍵開關(guān)電路。

1 電路原理

如圖1所示，DC-DC為一個帶有關(guān)斷控制端的直流穩(wěn)壓電源芯片，MCU是一個單片機。當按下S1時，Q1和D1導通，穩(wěn)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Q1和Q2導通，整個電路進入工作狀態(tài)。而后單片機再將這個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沒有按下去，則這個I/O將始終為高。當S1再次按下去時，D2導通，單片機檢測到這個I/O引腳輸入為低，這時單片機就將這個I/O設置成輸出為低的狀態(tài)。Q2截止，如果按鍵抬起，Q1也會截止，穩(wěn)壓芯片將不會為單片機提供電壓，整個電路處于關(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(nèi)部上拉電阻Rpu，如圖2所示。

可以通過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會有低于標準輸入電壓VIH最低值的可能。從ATmega8L數(shù)據(jù)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(jù)實際工作情況來選擇具體的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(jù)電路靈活掌握。

4 電容C1的作用

對于一般的AVR單片機來說，內(nèi)部都有BOD(Brown-down Detection)電路。這個電路具有低電壓檢測功能：當輸入電壓由高變低時，單片機就會自動復位。

如圖1所示，想關(guān)機的時候，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，導制電路再次開啟。

加入C1后，使單片機掉電后要對C1進行充電，而在C1充電沒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 開關(guān)機延時處理

在一些具體的應用場合，例如手機等數(shù)碼產(chǎn)品，開關(guān)機都需要延時操作。一種簡單的實現(xiàn)方式就是，單片機在按鍵按下時開始計數(shù)，直到按鍵抬起。只有這個計數(shù)值足夠大，才允許開機，否則不認為是開機操作。同理，關(guān)機也可以做類似的處理。

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)