按鍵與菜單在嵌入式系統中的設計與應用

一、引言

隨著微處理器的廣泛應用，越來越多的儀器采用智能化的操作方式，微控制器已經廣泛應用到各個領域中，為了使儀器的操作更簡便，人機界面更友好，在現代儀器電路中經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量直接關系著最終產品的使用，決定著用戶對產品的第一印象，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。

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常采用，其典型電路圖1所示。

圖.1 簡單的按鍵接口

這種電路簡單，成本低，在小型系統經常采用，其中上拉電阻的主要作用是保證I/O引腳不會懸空（即I/O引腳有確定的電平）。由于在實際使用中一般按鍵按下的時間遠遠小于按鍵彈起的時間，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是抗干擾能差，端口會出現抖動現象，容易產生誤判，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 改進的一對一按鍵接口

圖.3 MAX6816輸入、輸出的端口電平對比