CN102857232A

CN102857232A - 一种按键检测电路及检测方法

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Publication number: CN102857232A
Application number: CN2012103450966A
Authority: CN
Inventors: 刘永波
Original assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-17
Also published as: CN102857232B

Abstract

本发明公开了一种按键检测电路，包括中央处理器MCU、n²个按键和电源，中央处理器MCU设置有n个通用输入/输出接口GPIO。n²个按键按SW_n×n的矩阵布置。按键检测线路包括n²条检测线路：每个GPIO均为输入接口时，GPIOi通过按键SW_1m接地构成检测SW_1m的检测线路；GPIOi为输出接口，GPIO₁-GPIO_i-1，以及GPIO_i+1-GPIO_n为输入接口时，GPIO₁-GPIO_i-1以及GPIO_i+1-GPIO_n分别通过SW_2i、SW_3i、SW_4i...SW_ni与GPIO_i连接构成n-1条检测线路，用于实现对按键SW_2i、SW_3i、SW_4i…SW_ni的检测。本发明不需较多的GPIO个数便可实现大量按键的实时扫描，能够极大节约系统资源，降低生产成本，同时还具有可靠性高、适用性强的优点。

Description

一种按键检测电路及检测方法

技术领域

本发明涉及按键技术，尤其涉及一种按键检测电路。

背景技术

当一个系统的通用输入/输出接口（简称GPIO）较少时，通常只能支持较少的按键，且GPIO的个数与检测按键的个数相同。如当GPIO的个数为3个，按键的个数也为3个，所以在不改变GPIO个数的同时需要增加可以识别的按键只能通过增加附加的器件来实现，使得电路设计较复杂，同时生产成本也高，实用性较低。现有市面上采用的矩阵扫描电路可通过6个GPIO实现9个按键的实时检测，但这样依然需要较多的GPIO个数来实现按键的实时扫描，实用性依然不强，生产成本较高。

因此有必要提供一种设计简单，可靠性高，且能够极大节约系统资源，降低生产成本的按键检测电路。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计简单，可靠性高，且能够极大节约系统资源，降低生产成本的按键检测电路。。

根据本发明的一个方面，提供了一种按键检测电路，包括中央处理器MCU、若干按键和电源，所述中央处理器MCU设置有n个通用输入/输出接口GPIO，其特征在于：

所述按键的个数为n²个，所述n²个按键按SW_n×n的矩阵布置，其中，n为大于1的整数；

所述按键检测线路包括n²条检测线路，具体地，

每个通用输入/输出接口GPIO均为输入接口，GPIOi通过按键SW_1m接地构成检测SW_1m的检测线路，其中m为1到n的自然数；

GPIOi为输出接口，GPIO₁-GPIO_i-1，以及GPIO_i+1-GPIO_n为输入接口，GPIO₁-GPIO_i-1以及GPIO_i+1-GPIO_n分别通过SW_2i、SW_3i、SW_4i…SW_ni与GPIO_i连接构成n-1条检测线路，用于实现对按键SW_2i、SW_3i、SW_4i...SW_ni的检测，其中，i为1到n的自然数。

作为优选，GPIO_i通过按键SW_1i接地构成检测线路中，GPIO_i和按键SW_1i之间设置有二极管，用于防止检测电路中电流倒灌而损坏通用输入/输出接口GPIO_i。

进一步地，所述每个GPIO与电源之间设置有上拉电阻。

其中，所述n为2。

或者，所述n为3。

根据发明的另一方面，提供了一种按键检测电路的检测方法，其中，所述按键检测电路包括中央处理器MCU、n²个按键和电源，所述中央处理器MCU设置有n个通用输入/输出接口GPIO，所述n²个按键按SW_n×n的矩阵布置，其中，n为大于1的整数，所述按键检测方法包括以下步骤：

中央处理器MCU控制每个GPIO的输入输出状态；

当需要检测按键SW_1i时，中央处理器MCU控制每个GPIO均为输入接口，GPIO_i与按键SW_1i构成的检测线路上的按键SW_1i被扫描，若GPIO_i为低电平，则表示按键SW_1i被按下，其中，i为1到n的自然数，本步骤中，实现对按键矩阵中第一行的n个按键的扫描；

当需要检测按键SW_2i、SW_3i、SW_4i…SW_ni时，中央处理器控制GPIO_i为输出接口，GPIO₁-GPIO_i-1，以及GPIO_i+1-GPIO_n为输入接口，按键SW_2i、SW_3i、SW_4i...SW_ni被扫描，若GPIO₁-GPIO_i-1，GPIO_i+1-GPIO_n中的GPIO接口为低电平时，则按键SW_2i、SW_3i、SW_4i…SW_ni中与GPIO接口相应的按键表示被按下，其中，i为1到n的自然数，本步骤中，按键矩阵中除第一行的n*(n-1)个按键被扫描。

具体地，n的个数为3。

所述中央处理器MCU设置的三个GPIO接口对9个按键的检测步骤为：

当三个GPIO均为输入接口时，GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃分别与按键SW₁₁、SW₁₂、SW₁₃构成的检测线路上的按键SW₁₁、SW₁₂、SW₁₃被扫描，GPIO₁为低电平，则表示按键SW₁₁被按下；GPIO₂为低电平，则表示按键SW₁₂被按下；GPIO₃为低电平，则表示按键SW₁₃被按下；

当GPIO₁为输出接口，GPIO₂、GPIO₃为输入接口时，按键SW₂₁、SW₃₁被扫描，当GPIO₂为低电平时，则表示SW₂₁被按下，当GPIO₃为低电平时，则表示SW₃₁被按下；

当GPIO₂为输出接口，GPIO₁、GPIO₃为输入接口时，按键SW₂₂、SW₃₂被扫描，当GPIO₁为低电平时，则表示SW₂₂被按下，当GPIO₃为低电平时，则表示SW₃₂被按下；

当GPIO₃为输出接口，GPIO₁、GPIO₂为输入接口时，按键SW₂₃、SW₃₃被扫描，当GPIO₁为低电平时，则表示SW₂₃被按下，当GPIO₂为低电平时，则表示SW₃₃被按下。

由以上技术方案可知，本发明中按键检测电路的中央处理器设置n个GPIO接口，通过本发明中的按键检测电路和按键检测方法n个GPIO接口可实现对n²个按键的检测。因此本发明不需较多的GPIO个数便可实现大量按键的实时扫描，能够极大节约系统资源，降低生产成本，同时本发明还具有可靠性高、适用性强的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1示出了中央处理器设置两个GPIO接口实现对4个按键检测的电路图；

图2示出了中央处理器设置三个GPIO接口实现对9个按键检测的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明的实施例提供了一种按键检测电路。所述按键检测电路包括中央处理器MCU、若干按键和电源。中央处理器MCU上设置n个通用输入/输出接口GPIO。每个GPIO与电源之间设置有上拉电阻。相应地按键检测电路中按键的个数为n²个。本实施例的按键检测电路利用n个通用输入/输出接口GPIO通过n²条检测线路实现对n²个按键的检测。

具体地，n²个按键按SW_n×n的矩阵布置。其中，n为大于1的整数。

所述n²条检测线路具体为：

当每个通用输入/输出接口GPIO均为输入接口时，GPIOi通过按键SW_1m接地构成SW_1m的检测线路。其中，m为1到n的自然数。即GPIO₁通过SW₁₁接地、GPIO₂通过SW₁₂接地、GPIO₃通过SW₁₃接地，以此类推，GPIO_n通过SW_1n接地构成n条检测线路，分别实现对SW₁₁，SW₁₂，SW₁₃…SW_1n的检测。作为优选，GPIO_i通过按键SW_1i接地构成的n条检测线路中，GPIO_i和按键SW_1i之间设置有二极管，用于防止检测电路中电流倒灌而损坏通用输入/输出接口GPIO_i。

当GPIOi为输出接口，GPIO₁-GPIO_i-1，以及GPIO_i+1-GPIO_n为输入接口，时GPIO₁-GPIO_i-1以及GPIO_i+1-GPIO_n分别通过SW_2i、SW_3i、SW_4i...SW_ni与GPIO_i连接构成n-1条检测线路，用于实现对按键SW_2i、SW_3i、SW_4i...SW_ni的检测，其中，i为1到n的自然数。

当i取值为1时，即GPIO₁为输出接口，则GPIO₂、GPIO₃、GPIO₄…GPIO_n分别通过SW₂₁、SW₃₁、SW₄₁...SW_n1与GPIO₁连接构成n-1条检测线路，从而实现对SW₂₁、SW₃₁、SW₄₁...SW_n1的检测。

当i取值为2时，即GPIO₂为输出接口，则GPIO₁、GPIO₃、GPIO₄…GPIO_n分别通过SW₂₂、SW₃₂、SW₄₂…SW_n2与GPIO₂连接构成n-1条检测线路，从而实现对SW₂₂、SW₃₂、SW₄₂...SW_n2的检测。

由此类推，

当i取值为n时，即GPIO_n为输出接口，则GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃…GPIO_n-1分别通过SW_2n、SW_3n、SW_4n…SW_nn与GPIO_n连接构成n-1条检测线路，从而实现对SW_2n、SW_3n、SW_4n…SW_nn的检测。

因此当每个GPIO均为输入接口和一个GPIO为输入接口，其他n-1个GPIO为输出接口两个状态时，共有n+n*(n-1)=n+n²-n＝n²条检测电路，每条检测电路上分别设置一个按键，从而通过按键检测电路实现n²个按键的检测。

下面对于本发明实施例的按键检测电路的检测方法进行详细阐述。按键电路的检测方法包括以下步骤：

中央处理器MCU控制每个GPIO的输入输出状态；

当检测SW₁₁，SW₁₂，SW₁₃…SW_1n的按键状态时，中央处理器MCU控制每个GPIO均为输入接口，GPIO_i与按键SW_1i构成的检测线路上的按键SW_1i被扫描，若GPIO_i为低电平，则表示按键SW_1i被按下，其中，i为1到n的自然数，本步骤中，实现对按键矩阵中第一行的n个按键SW₁₁，SW₁₂，SW₁₃…SW_1n的扫描；

当检测SW_2i、SW_3i、SW_4i…SW_ni的按键状态时，中央处理器MCU控制GPIO_i为输出接口，GPIO₁-GPIO_i-1，以及GPIO_i+1-GPIO_n为输入接口时，按键SW_2i、SW_3i、SW_4i...SW_ni被扫描，若GPIO₁-GPIO_i-1，GPIO_i+1-GPIO_n中的任一个GPIO接口为低电平时，则相应的按键表示被按下，其中，i为1到n的自然数，本步骤中，按键矩阵中除第一行以外的n*(n-1)个按键被扫描。

利用本发明中的检测电路，中央处理器MCU设置两个GPIO接口时，可实现4个按键的实时检测；中央处理器MCU设置三个GPIO接口时，可实现9个按键的实时检测；中央处理器MCU设置四个GPIO接口时，可实现16个按键的实时检测。

下面以两个实施例来说明本发明的检测电路结构及检测方法。

实施例1：

图1示出了中央处理器设置两个GPIO接口实现对4个按键进行检测的电路图。如图1所示，

按键检测电路包括中央处理器MCU、4个按键SW₁₁、SW₁₂、SW₂₁、SW₂₂和电源，中央处理器MCU设置有GPIO₁、GPIO₂两个GPIO接口，GPIO₁、GPIO₂分别通过上拉电阻R₁、R₂与电源相连。其中GPIO₁、GPIO₂构成4条检测电路。

当GPIO₁、GPIO₂均为输入接口时：GPIO₁、GPIO₂分别通过按键SW₁₁、SW₁₂接地，构成2条检测线路；

当GPIO₁为输出接口，GPIO₂为输入接口时：GPIO₂通过SW₂₁与GPIO₁构成检测SW₂₁的检测线路；

当GPIO₂为输出接口，GPIO₁为输入接口时：GPIO₁通过SW₂₂与GPIO₂构成检测SW₂₂的检测线路；

4条检测线路实现对4个按键的实时扫描和检测。

下面对按键检测电路对4个按键的检测方法进行详细阐述。

当需要检测SW₁₁、SW₁₂时，中央处理器MCU控制GPIO₁、GPIO₂均为输入接口，GPIO₁、GPIO₂与按键SW₁₁、SW₁₂构成的检测线路上的按键SW₁₁、SW₁₂被扫描。若GPIO₁为低电平时，则表示按键SW₁₁被按下；GPIO₂为低电平，则表示按键SW₁₂被按下。

当需要检测SW₂₁时，中央处理器MCU控制GPIO₁为输出接口，GPIO₂为输入接口，按键SW₂₁被扫描，若GPIO₂为低电平，则表示SW₂₁被按下。

当需要检测SW₂₂时，中央处理器MCU控制GPIO₂为输出接口，GPIO₁为输入接口，按键SW₂₂被扫描，若GPIO₁为低电平，则表示SW₂₂被按下。

此时电路检测完毕，4个按键全部被检测。

市面上的按键检测电路通过两个GPIO接口只能实现两个按键的检测，而本发明中的检测电路则可实现4个按键的检测。

实施例2：

图2示出了中央处理器设置三个GPIO接口实现对9个按键检测的电路图。如图2所示，按键检测电路包括中央处理器MCU、9个按键和电源，中央处理器MCU设置有GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃三个GPIO接口，GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃分别通过上拉电阻R₁、R₂、R₃与电源相连。其中GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃三个GPIO接口构成9条检测电路。

当三个GPIO均为输入接口时：GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃分别通过按键SW₁₁、SW₁₂、SW₁₃接地，构成3条检测线路；

当GPIO₁为输出接口，GPIO₂、GPIO₃为输入接口时：GPIO₂通过SW₂₁与GPIO₁构成检测SW₂₁的检测线路；GPIO₃通过SW₃₁与GPIO₁构成检测SW₃₁的检测线路；

当GPIO₂为输出接口，GPIO₁、GPIO₃为输入接口时：GPIO₁通过SW₂₂与GPIO₂构成检测SW₂₂的检测线路；GPIO₃通过SW₃₂与GPIO₂构成检测SW₃₂的检测线路；

当GPIO₃为输出接口，GPIO₁、GPIO₂为输入接口时，GPIO₁通过SW₂₃与GPIO₃构成检测SW₂₃的检测线路；GPIO₂通过SW₃₃与GPIO₃构成检测SW₃₃的检测线路。

由此9条线路实现对9个按键的实时扫描和检测。

下面对按键检测电路对9个按键的检测方法进行详细阐述。

当需要检测SW₁₁、SW₁₂、SW₁₃时，中央处理器MCU控制GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃均为输入接口，GPIO₁、GPIO₂、GPIO₃与按键SW₁₁、SW₁₂、SW₁₃构成的检测线路上的按键SW₁₁、SW₁₂、SW₁₃被扫描。若GPIO₁为低电平时，则表示按键SW₁₁被按下；GPIO₂为低电平，则表示按键SW₁₂被按下；GPIO₃为低电平，则表示按键SW₁₃被按下。

当需要检测SW₂₁、SW₃₁时，中央处理器MCU控制GPIO₁为输出接口，GPIO₂、GPIO₃为输入接口，按键SW₂₁、SW₃₁被扫描，若GPIO₂为低电平，则表示SW₂₁被按下；若GPIO₃为低电平，则表示SW₃₁被按下。

当需要检测SW₂₂、SW₃₂时，中央处理器MCU控制GPIO₂为输出接口，GPIO₁、GPIO₃为输入接口，按键SW₂₂、SW₃₂被扫描，若GPIO₁为低电平，则表示SW₂₂被按下；若GPIO₃为低电平时，则表示SW₃₂被按下。

当需要检测SW₂₃、SW₃₃时，中央处理器MCU控制GPIO₃为输出接口，GPIO₁、GPIO₂为输入接口，按键SW₂₃、SW₃₃被扫描，若GPIO₁为低电平，则表示SW₂₃被按下，若GPIO₂为低电平，则表示SW₃₃被按下。

此时电路检测完毕，9个按键全部被检测。

由于市面上16个及以上数目的按键的检测不常使用，因此本发明中对4个GPIO接口实现16个按键及大于4个以上GPIO接口实现相应数目的按键的实时检测方法在此处不再赘述。

由以上技术方案可知，本发明中的按键检测电路可通过n个GPIO接口实现n²个按键的检测。因此不需较多的GPIO个数便可实现大量按键的实时扫描，能够极大节约系统资源，降低生产成本，同时本发明还具有可靠性高、适用性强的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种按键检测电路，包括中央处理器MCU、若干按键和电源，所述中央处理器MCU设置有n个通用输入/输出接口GPIO，其特征在于：

所述按键检测线路包括n²条检测线路，具体地，

2.如权利要求1所述的按键检测电路，其中，GPIO_i通过按键SW_1i接地构成检测线路中，GPIO_i和按键SW_1i之间设置有二极管，用于防止检测电路中电流倒灌而损坏通用输入/输出接口GPIO_i。

3.如权利要求1所述的按键检测电路，其中，所述每个GPIO与电源之间设置有上拉电阻。

4.如权利要求1至3之一所述的按键检测电路，其中，所述n为2。

5.如权利要求1至3之一所述的按键检测电路，其中，所述n为3。

6.一种按键检测电路的检测方法，其中，所述按键检测电路包括中央处理器MCU、n²个按键和电源，所述中央处理器MCU设置有n个通用输入/输出接口GPIO，所述n²个按键按SW_n×n的矩阵布置，其中，n为大于1的整数，所述按键检测方法包括以下步骤：

中央处理器MCU控制每个GPIO的输入输出状态；

7.如权利要求6所述的检测方法，其中，n的个数为3。

8.如权利要求7所述的检测方法，其中，所述中央处理器MCU设置的三个GPIO接口对9个按键的检测步骤为：

当GPIO₁为输出接口，GPIO₂、GPIO₃为输入接口时，按键SW₂₁、SW₃₁被扫描，若GPIO₂为低电平，则表示SW₂₁被按下，若GPIO₃为低电平，则表示SW₃₁被按下；

当GPIO₂为输出接口，GPIO₁、GPIO₃为输入接口时，按键SW₂₂、SW₃₂被扫描，若GPIO₁为低电平，则表示SW₂₂被按下，若GPIO₃为低电平，则表示SW₃₂被按下；

当GPIO₃为输出接口，GPIO₁、GPIO₂为输入接口时，按键SW₂₃、SW₃₃被扫描，若GPIO₁为低电平，则表示SW₂₃被按下，若GPIO₂为低电平，则表示SW₃₃被按下。