一种用单个io口扩展多个按键的电路结构的制作方法
一种用单个io口扩展多个按键的电路结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用单个IO口扩展多个按键的电路结构，其包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，第二电阻的一端与外部微控制单元的一个IO口连接，第二电阻的另一端与第一电容的一端连接，且其公共连接端分别与第一电阻的一端和第二按键的一端连接，第一电容的另一端和第二按键的另一端均接地，第一电阻的另一端与第一按键的一端连接，第一按键的另一端接电源电压；优点是该电路仅包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，不仅电路结构简单，而且只需要用单个IO口就可以实现两个按键信号的输入，控制方便，占用IO口少，提高了IO口的利用率，节省了微控制单元的资源，并不需要IO口具有额外的功能，响应速度快。
【专利说明】—种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用IO 口扩展按键的技术，尤其是涉及一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构。
【背景技术】
[0002]微控制单元(MCU)由于具有高性能、高代码密度、小硅片面积等优点，因此在消费类电子产品、智能家电、仪表仪器及工业控制等领域中得到了越来越广泛的应用。对于一些人机交互频繁的嵌入式系统来说，键盘作为一种普遍使用的人机交互途径，由于其直观、简单而具有不可替代的作用，因此在微控制单元设计过程中，通常使用芯片的GPIO(通用输入/输出)口来进行按键扩展。然而，为了有效地节省芯片的资源，应尽可能使用最少的IO 口来扩展更多的按键。
[0003]目前，常见的IO口扩展按键的方法主要有:独立式、矩阵式、AD (模数)采样式等几种，但是这几种方法都存在难以克服的固有缺陷。比如:独立式，一个IO 口只能扩展一个按键，如果想扩展多个按键，则需要多个IO 口 ；矩阵式，多个IO 口扩展多个按键，占用IO 口过多；AD采样式，虽然一个IO 口可以扩展多个按键，但是要求IO 口具备AD转换功能。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，且只需使用单个IO 口就能扩展实现两个及两个以上按键的电路结构。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，其特征在于包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，所述的第二电阻的一端与外部微控制单元的一个IO 口连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第一电容的一端连接，且其公共连接端分别与所述的第一电阻的一端和所述的第二按键的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的第二按键的另一端均接地，所述的第一电阻的另一端与所述的第一按键的一端连接，所述的第一按键的另一端接电源电压。
[0006]所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与电源电压之间并联设置有多支第三按键扩展支路。
[0007]所述的第三按键扩展支路包括第三电阻和第三按键，所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端与所述的第三按键的一端连接，所述的第三按键的另一端接电源电压。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0009]I)该电路结构仅包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键,不仅电路结构简单，而且只需要用单个IO 口就可以实现两个按键信号的输入，控制方便，占用IO 口少，提高了 IO 口的利用率，节省了微控制单元的资源，并不需要IO 口具有额外的功能，响应速度快。
[0010]2)该电路结构可通过设置多支第三按键扩展支路，以实现两个以上按键信号的输入，即在两个按键的基础之上还可以通过硬件扩展更多的按键，这样对于功能强大而IO 口有限的芯片具有极大的应用和参考价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为实施例一的电路结构示意图；
[0012]图2为实施例二的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0014]为了提高微控制单元的IO 口的利用率，尽可能用少的IO 口实现多个按键电路扩展，以增强微控制单元的IO 口的扩展功能和用途，本实用新型提出了一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，其利用电容充放电原理结合IO 口的输入输出切换，可以实现单个IO口多个按键的扩展，这种按键扩展方法充分利用了硬件资源，实现了用单个IO 口扩展多个按键。
[0015]实施例一:
[0016]本实施例提出的一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，如图1所示，其包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第一按键SI和第二按键S2，第二电阻R2的一端与外部微控制单元MCU的一个IO 口连接，第二电阻R2的另一端与第一电容Cl的一端连接，且其公共连接端分别与第一电阻Rl的一端和第二按键S2的一端连接，第一电容Cl的另一端和第二按键S2的另一端均接地GND，第一电阻Rl的另一端与第一按键SI的一端连接，第一按键SI的另一端接电源电压VCC。在此，第一电阻Rl的存在有效地避免了第一按键SI和第二按键S2同时按下时造成短路，对电路具有保护作用。
[0017]本实施例提出的电路结构的工作过程为:
[0018]第一步:当需要进行按键识别时，微控制单元MCU的IO 口首先输出高电平信号1，此时IO 口通过第二电阻R2对第一电容Cl进行充电，充电时间由第二电阻R2的电阻值和第一电容Cl的电容值共同决定,一般充电时间在100微妙左右。
[0019]第二步:转为输入状态，延时，且延时时间在100微妙左右，微控制单元MCU读取IO 口状态，若此时第二按键S2按下，则必为低电平，因此如果微控制单元MCU读取IO 口状态为低电平，则可判定是第二按键S2按下；如果微控制单元MCU读取IO 口状态为高电平，则可判定是第一按键SI按下或无按键按下。
[0020]第三步:微控制单元MCU的IO 口输出高电平信号1，充电时间在100微妙左右。
[0021]第四步:再转为输入状态，延时，且延时时间在100微妙左右，微控制单元MCU读取IO 口状态，若此时第一按键SI按下，则必为高电平，因此如果微控制单元MCU读取IO 口状态为高电平，则可判定第一按键SI按下；如果微控制单元MCU读取IO 口状态为低电平，则可判定无按键按下。
[0022]实施例二:
[0023]本实施例提出的一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，如图2所示，其包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第一按键SI和第二按键S2，第二电阻R2的一端与外部微控制单元MCU的一个IO 口连接，第二电阻R2的另一端与第一电容Cl的一端连接，且其公共连接端分别与第一电阻Rl的一端和第二按键S2的一端连接，第一电容Cl的另一端和第二按键S2的另一端均接地GND，第一电阻Rl的另一端与第一按键SI的一端连接，第一按键SI的另一端接电源电压VCC。
[0024]在此具体实施例中，第一电阻Rl的一端与第二按键S2的一端的公共连接端与电源电压VCC之间并联设置有N支第三按键扩展支路，每支第三按键扩展支路均包括第三电阻和第三按键，如第I支第三按键扩展支路包括第I个第三电阻RS1和第I个第三按键S31;第2支第三按键扩展支路包括第2个第三电阻R32和第2个第三按键S32，第N支第三按键扩展支路包括第N个第三电阻R3n和第N个第三按键S3n，第一电阻Rl的一端与第二按键S2的一端的公共连接端分别与每个第三电阻的一端连接，每个第三电阻的另一端与对应的第三按键的一端连接，每个第三按键的另一端接电源电压VCC。
[0025]在此，N为大于或等于I的正整数，可根据实际需求设置N的值，即可根据实际需求设置多支第三按键扩展支路，但要求N个第三电阻的电阻值各不相同，这样就可以区分N个第三按键，即通过第一电容Cl的放电时间不同来判断哪个第三按键闭合。
【权利要求】
1.一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，其特征在于包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，所述的第二电阻的一端与外部微控制单元的一个IO 口连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第一电容的一端连接，且其公共连接端分别与所述的第一电阻的一端和所述的第二按键的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的第二按键的另一端均接地，所述的第一电阻的另一端与所述的第一按键的一端连接，所述的第一按键的另一端接电源电压。
2.根据权利要求1所述的一种用单个IO口扩展多个按键的电路结构，其特征在于所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与电源电压之间并联设置有多支第三按键扩展支路。
3.根据权利要求2所述的一种用单个IO口扩展多个按键的电路结构，其特征在于所述的第三按键扩展支路包括第三电阻和第三按键，所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端与所述的第三按键的一端连接，所述的第三按键的另一端接电源电压。
【文档编号】H03M11/20GK203457140SQ201320462138
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】俞建定, 杨高波, 文化锋, 李有明, 骆国庆, 王银 申请人:宁波大学
【专利摘要】本实用新型公开了一种用单个IO口扩展多个按键的电路结构，其包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，第二电阻的一端与外部微控制单元的一个IO口连接，第二电阻的另一端与第一电容的一端连接，且其公共连接端分别与第一电阻的一端和第二按键的一端连接，第一电容的另一端和第二按键的另一端均接地，第一电阻的另一端与第一按键的一端连接，第一按键的另一端接电源电压；优点是该电路仅包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，不仅电路结构简单，而且只需要用单个IO口就可以实现两个按键信号的输入，控制方便，占用IO口少，提高了IO口的利用率，节省了微控制单元的资源，并不需要IO口具有额外的功能，响应速度快。
【专利说明】—种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用IO 口扩展按键的技术，尤其是涉及一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构。
【背景技术】
[0002]微控制单元(MCU)由于具有高性能、高代码密度、小硅片面积等优点，因此在消费类电子产品、智能家电、仪表仪器及工业控制等领域中得到了越来越广泛的应用。对于一些人机交互频繁的嵌入式系统来说，键盘作为一种普遍使用的人机交互途径，由于其直观、简单而具有不可替代的作用，因此在微控制单元设计过程中，通常使用芯片的GPIO(通用输入/输出)口来进行按键扩展。然而，为了有效地节省芯片的资源，应尽可能使用最少的IO 口来扩展更多的按键。
[0003]目前，常见的IO口扩展按键的方法主要有:独立式、矩阵式、AD (模数)采样式等几种，但是这几种方法都存在难以克服的固有缺陷。比如:独立式，一个IO 口只能扩展一个按键，如果想扩展多个按键，则需要多个IO 口 ；矩阵式，多个IO 口扩展多个按键，占用IO 口过多；AD采样式，虽然一个IO 口可以扩展多个按键，但是要求IO 口具备AD转换功能。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单，且只需使用单个IO 口就能扩展实现两个及两个以上按键的电路结构。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，其特征在于包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，所述的第二电阻的一端与外部微控制单元的一个IO 口连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第一电容的一端连接，且其公共连接端分别与所述的第一电阻的一端和所述的第二按键的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的第二按键的另一端均接地，所述的第一电阻的另一端与所述的第一按键的一端连接，所述的第一按键的另一端接电源电压。
[0006]所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与电源电压之间并联设置有多支第三按键扩展支路。
[0007]所述的第三按键扩展支路包括第三电阻和第三按键，所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端与所述的第三按键的一端连接，所述的第三按键的另一端接电源电压。
[0008]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0009]I)该电路结构仅包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键,不仅电路结构简单，而且只需要用单个IO 口就可以实现两个按键信号的输入，控制方便，占用IO 口少，提高了 IO 口的利用率，节省了微控制单元的资源，并不需要IO 口具有额外的功能，响应速度快。
[0010]2)该电路结构可通过设置多支第三按键扩展支路，以实现两个以上按键信号的输入，即在两个按键的基础之上还可以通过硬件扩展更多的按键，这样对于功能强大而IO 口有限的芯片具有极大的应用和参考价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为实施例一的电路结构示意图；
[0012]图2为实施例二的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[0014]为了提高微控制单元的IO 口的利用率，尽可能用少的IO 口实现多个按键电路扩展，以增强微控制单元的IO 口的扩展功能和用途，本实用新型提出了一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，其利用电容充放电原理结合IO 口的输入输出切换，可以实现单个IO口多个按键的扩展，这种按键扩展方法充分利用了硬件资源，实现了用单个IO 口扩展多个按键。
[0015]实施例一:
[0016]本实施例提出的一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，如图1所示，其包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第一按键SI和第二按键S2，第二电阻R2的一端与外部微控制单元MCU的一个IO 口连接，第二电阻R2的另一端与第一电容Cl的一端连接，且其公共连接端分别与第一电阻Rl的一端和第二按键S2的一端连接，第一电容Cl的另一端和第二按键S2的另一端均接地GND，第一电阻Rl的另一端与第一按键SI的一端连接，第一按键SI的另一端接电源电压VCC。在此，第一电阻Rl的存在有效地避免了第一按键SI和第二按键S2同时按下时造成短路，对电路具有保护作用。
[0017]本实施例提出的电路结构的工作过程为:
[0018]第一步:当需要进行按键识别时，微控制单元MCU的IO 口首先输出高电平信号1，此时IO 口通过第二电阻R2对第一电容Cl进行充电，充电时间由第二电阻R2的电阻值和第一电容Cl的电容值共同决定,一般充电时间在100微妙左右。
[0019]第二步:转为输入状态，延时，且延时时间在100微妙左右，微控制单元MCU读取IO 口状态，若此时第二按键S2按下，则必为低电平，因此如果微控制单元MCU读取IO 口状态为低电平，则可判定是第二按键S2按下；如果微控制单元MCU读取IO 口状态为高电平，则可判定是第一按键SI按下或无按键按下。
[0020]第三步:微控制单元MCU的IO 口输出高电平信号1，充电时间在100微妙左右。
[0021]第四步:再转为输入状态，延时，且延时时间在100微妙左右，微控制单元MCU读取IO 口状态，若此时第一按键SI按下，则必为高电平，因此如果微控制单元MCU读取IO 口状态为高电平，则可判定第一按键SI按下；如果微控制单元MCU读取IO 口状态为低电平，则可判定无按键按下。
[0022]实施例二:
[0023]本实施例提出的一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，如图2所示，其包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容Cl、第一按键SI和第二按键S2，第二电阻R2的一端与外部微控制单元MCU的一个IO 口连接，第二电阻R2的另一端与第一电容Cl的一端连接，且其公共连接端分别与第一电阻Rl的一端和第二按键S2的一端连接，第一电容Cl的另一端和第二按键S2的另一端均接地GND，第一电阻Rl的另一端与第一按键SI的一端连接，第一按键SI的另一端接电源电压VCC。
[0024]在此具体实施例中，第一电阻Rl的一端与第二按键S2的一端的公共连接端与电源电压VCC之间并联设置有N支第三按键扩展支路，每支第三按键扩展支路均包括第三电阻和第三按键，如第I支第三按键扩展支路包括第I个第三电阻RS1和第I个第三按键S31;第2支第三按键扩展支路包括第2个第三电阻R32和第2个第三按键S32，第N支第三按键扩展支路包括第N个第三电阻R3n和第N个第三按键S3n，第一电阻Rl的一端与第二按键S2的一端的公共连接端分别与每个第三电阻的一端连接，每个第三电阻的另一端与对应的第三按键的一端连接，每个第三按键的另一端接电源电压VCC。
[0025]在此，N为大于或等于I的正整数，可根据实际需求设置N的值，即可根据实际需求设置多支第三按键扩展支路，但要求N个第三电阻的电阻值各不相同，这样就可以区分N个第三按键，即通过第一电容Cl的放电时间不同来判断哪个第三按键闭合。
【权利要求】
1.一种用单个IO 口扩展多个按键的电路结构，其特征在于包括第一电阻、第二电阻、第一电容、第一按键和第二按键，所述的第二电阻的一端与外部微控制单元的一个IO 口连接，所述的第二电阻的另一端与所述的第一电容的一端连接，且其公共连接端分别与所述的第一电阻的一端和所述的第二按键的一端连接，所述的第一电容的另一端和所述的第二按键的另一端均接地，所述的第一电阻的另一端与所述的第一按键的一端连接，所述的第一按键的另一端接电源电压。
2.根据权利要求1所述的一种用单个IO口扩展多个按键的电路结构，其特征在于所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与电源电压之间并联设置有多支第三按键扩展支路。
3.根据权利要求2所述的一种用单个IO口扩展多个按键的电路结构，其特征在于所述的第三按键扩展支路包括第三电阻和第三按键，所述的第一电阻的一端与所述的第二按键的一端的公共连接端与所述的第三电阻的一端连接，所述的第三电阻的另一端与所述的第三按键的一端连接，所述的第三按键的另一端接电源电压。
【文档编号】H03M11/20GK203457140SQ201320462138
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】俞建定, 杨高波, 文化锋, 李有明, 骆国庆, 王银 申请人:宁波大学
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