CN203883814U

CN203883814U - 按键检测电路及电子设备

Info

Publication number: CN203883814U
Application number: CN201420307850.1U
Authority: CN
Inventors: 刘境发; 梁旭毅; 林锦鸿
Original assignee: ZHUHAI HUANGRONG INTEGRATED CIRCUIT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Buildwin International Zhuhai Ltd
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2024-06-10

Abstract

本实用新型提供一种按键检测电路及电子设备，检测电路包括微控制器，其具有三个输入输出端口，每一输入输出端口均通过串联连接的第一开关、上拉电阻与电源连接，且每一个输入输出端口均通过串联连接的第二开关、下拉电阻接地，第一输入输出端口接收第一节点的信号，第二输入输出端口接收第二节点的信号，第三输入输出端口接收第三节点的信号，其中，按键检测电路具有五个按键，第一按键连接在第一节点与地之间，第二按键连接在第一节点与第三节点之间，第三按键连接在第一节点与第二节点之间，第四按键连接在第二节点与第三节点之间，第五按键连接在第二节点与地之间。本实用新型通过三个输入输出端口实现五个按键的检测与发光二极管的控制。

Description

按键检测电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，具体地，是一种应用于电子设备的按键检测电路以及具有这种按键检测电路的电子设备。

背景技术

现在的电子设置，诸如MP3音乐播放器等音频播放设备、手机、平板电脑等通常设置多个按键，例如，MP3音乐播放器通常设置音量增加、音量减小以及播放上一曲目、播放下一曲目、暂停/继续播放等多个按键，因此，电子设备需要设置按键检测电路以检测使用者是否按下按键，并执行相应的操作，如增加或减小音量等。

现有的按键检测电路通常包括微控制器，微控制器设置三个通用输入输出端口(GPIO)，三个输入输出端口分别与三个节点连接，接收三个节点的电平信号。三个节点与多个按键连接，构成复杂的电路结构，微控制器通过检测三个节点的电平信号并经过复杂的逻辑计算来判断是否有按键被按下。

例如，公开号为CN101394185A的中国发明专利申请以及公告号为CN203164378U的中国实用新型专利公开了两种用于电子设备的按键检测电路，这些按键检测电路均设置微控制器，且微控制器均设置三个通用输入输出端口，并通过三个输入输出端口与九个或六个按键连接，从而检测九个或六个按键的开关状态。

然而，由于现有按键检测电路较为复杂，且三个输入输出和端口需要检测九个或六个按键的开关状态，微控制器的运算量较大，导致按键的响应速度慢，不能满足当前电子设备响应速度日益加快的要求。

另外，由于现有的电子设备还需要满足提供显示工作状态的要求，例如需要通过发光二极管LED来指示电子设备的当前工作状态，如通过发光二极管的发光或者不发光、不同的发光方式等指示不同的工作状态。如电子设备使用额外的控制电路来控制发光二极管的工作，不但增加电子设备的生产成本，而且电子设备封装后体积较大，与当前电子产品要求体积越来越小的趋势相悖。如将检测电路与发光二极管共用同一个微控制器进行控制，往往需要增加使用的微控制器的引脚数量，对微控制器的要求较高，导致电子设备的生产成本较高。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种使用电路结构简单的按键检测电路。

本实用新型的另一目的是提供一种微控制器使用的通用输入输出端口较少且可以控制发光二极管工作的按键检测电路。

本实用新型的第三目的是提供一种生产成本低且体积小的电子设备。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供的按键检测电路具有微控制器，微控制器具有三个输入输出端口，每一输入输出端口均通过串联连接的第一开关、上拉电阻与电源连接，且每一个输入输出端口均通过串联连接的第二开关、下拉电阻接地，第一输入输出端口接收第一节点的信号，第二输入输出端口接收第二节点的信号，第三输入输出端口接收第三节点的信号，其中，按键检测电路具有五个按键，第一按键连接在第一节点与地之间，第二按键连接在第一节点与第三节点之间，第三按键连接在第一节点与第二节点之间，第四按键连接在第二节点与第三节点之间，第五按键连接在第二节点与地之间。

由上述方案可见，按键检测电路通过微控制器的三个输入输出端口与五个按键混合连接，按键检测电路结构不复杂，微控制器接收到三个节点的信号后运算量较小，电子设备响应按键动作的时间较短，也降低电子设备的生产成本。

一个优选的方案是，第三节点与地之间连接有发光二极管。这样，在第三节点与地之间设置发光二极管，只要第三输入输出端口输出高电平时，发光二极管即可以发光，从而指示电子设备的工作状态，且无需占用额外的输入输出端口，确保使用三个输入输出端口即可以实现对五个按键状态的检测以及对发光二极管的发光状态的控制。

为实现上述的第三目的，本实用新型提供的电子设备具有主控制器以及向主控制器输出信号的按键检测电路，按键检测电路具有微控制器，微控制器具有三个输入输出端口，每一输入输出端口均通过串联连接的第一开关、上拉电阻与电源连接，且每一个输入输出端口均通过串联连接的第二开关、下拉电阻接地，第一输入输出端口接收第一节点的信号，第二输入输出端口接收第二节点的信号，第三输入输出端口接收第三节点的信号，其中，按键检测电路具有五个按键，第一按键连接在第一节点与地之间，第二按键连接在第一节点与第三节点之间，第三按键连接在第一节点与第二节点之间，第四按键连接在第二节点与第三节点之间，第五按键连接在第二节点与地之间。

由上述方案可见，由于按键检测电路通过微控制器的三个输入输出端口与五个按键连接，且电路结构简单，微控制器的运算量较少，降低电子设备的生产成本，同时提高按键操作的响应速度。

附图说明

图1是本实用新型按键检测电路中微控制器与各个按键的电原理图。

图2是本实用新型按键检测电路中微控制器的输入输出端口与电阻的电原理图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

本实用新型的电子设备为具有多个按键的电子设备，如包括五个按键。此外，电子设备还设置用于指示电子设备工作状态的发光二极管，如通过发光或不发光、不同频率的闪烁发光等指示电子设备的不同工作状态，如正常工作、电池电量不足、工作异常等。例如，应用在MP3音乐播放器时，可以指示暂停音乐播放、有按键操作信号等。

由于电子设备设置多个按键，因此电子设备内需要设置按键检测电路，且按键检测电路与电子设备的主控制器电连接，并且向主控制器输出信号。主控制器用于控制电子设备的工作，如读取存储器的数据，并将读取的数据进行解码、播放等。

按键检测电路用于检测五个按键的操作，如检测某一按键是否被按下，同时控制发光二极管的工作。参见图1，按键检测电路包括微控制器10，微控制器10设置三个输入输出端口GPIO1、GPIO2以及GPIO3，每一个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3均为通用输入输出端口。微控制器10通过三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3检测五个按键的操作信号，并将检测到的信号输出至主控制器。并且，微控制器10还根据主控制器的控制信号控制发光二极管LED工作。

参见图2，输入输出端口GPIO1通过上拉电阻R3连接至电源VDD，并且通过下拉电阻R4接地。优选地，上拉电阻R3的阻值均为10千欧。并且，上拉电阻R3与输入输出端口GPIO1之间设有开关S11，下拉电阻R4与输入输出端口GPIO1之间设有开关S12，开关S11以及开关S12均为软开关，如受控的三极管等，微控制器10通过控制相应三极管的通断实现开关S11、S12的闭合与断开。

这样，当开关S11闭合、开关S12断开时，输入输出端口GPIO1为高电平，在开关S11断开、开关S12闭合时，输入输出端口GPIO1为低电平。此外，输入输出端口GPIO1可以被设置为输入状态或输出状态，即被设置为向外输出电平状态或者接收外部的电平信号的状态。这样，输入输出端口GPIO1可以被设置为输入上拉状态、输出高电平状态以及输出低电平状态。

同理，输入输出端口GPIO2、GPIO3均通过串联连接的开关、上拉电阻连接电源VDD，并通过串联连接的开关、下拉电阻接地。与输入输出端口GPIO2连接的上拉电阻的阻值为10千欧，与输入输出端口GPIO3连接的上拉电阻的阻值为500欧。

因此，三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3均可以被设置为高电平状态或者低电平状态。此外，三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3均可以被设置为输入状态或输出状态，因此三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3均可以设置为输入上拉状态、输出高电平状态以及输出低电平状态。

参见图1，三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3分别连接至三个节点Key1、Key2、Key3，即输入输出端口GPIO1与节点Key1连接并接收节点Key1的信号，输入输出端口GPIO2与节点Key2连接并接收节点Key2的信号，输入输出端口GPIO3与节点Key3连接并接收节点Key3的信号。

此外，五个按键S1、S2、S3、S4、S5与三个节点Key1、Key2、Key3连接并构成电路网络，其中按键S1连接在节点Key1与地之间，此外，按键S1与地之间连接有电阻R1，电阻R1的阻值为2千欧，以避免按键S1按下后两端的电压差过大而导致对按键S1造成影响，防止按键S1和S2（或按键S4和S5）同时被按下时，输入输出端口GPIO3设置为输入上拉时无法将发光二极管LED点亮。

按键S2连接在节点Key1与节点Key3之间，按键S3连接在节点Key1与节点Key2之间，按键S4连接在节点Key2与节点Key3之间，按键S5连接在节点Key2与地之间，且按键S5与地之间为电阻R1，即按键S5的两端分别连接节点Key2与电阻R1。

此外，节点Key3与地之间连接有发光二极管LED，为了避免流经发光二极管LED的电流过大，在节点Key3与发光二极管LED之间设置电阻R2，以防止输入输出端口GPIO3为高电平时输出电流过大烧坏发光二极管LED。优选地，电阻R2的阻值为100欧。

对按键S1、S2、S3、S4、S5的状态进行检测时，执行以下步骤：

步骤1：微控制器10控制三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3的开关状态，使三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3分别设置为输入上拉状态、输出低电平状态、输出低电平状态。此时，微控制器10通过输入输出端口GPIO1读取节点Key1的电平状态，判断按键S1、S2、S3是否有按下。如果节点Key1 为低电平状态，表示三个按键S1、S2、S3中至少一个按键被按下，如果节点Key1为高电平状态，表示三个按键S1、S2、S3都没有被按下。

步骤2：将三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3分别设置为输出低电平状态、输入上拉状态、输出低电平状态。微控制器10通过输入输出端口GPIO2读取节点Key2的电平状态，判断按键S3、S4、S5是否有被按下。如果节点Key2为低电平状态，表示三个按键S3、S4、S5中至少一个按键被按下，如果节点Key2为高电平状态，表示三个按键S3、S4、S5都没有被按下。

步骤3：根据上述步骤1与步骤2的检测结果可以得知，如果节点Key1、Key2均为低电平状态，表示按键S3被按下或者按键S1、S2、S3中至少一个被按下并且按键S3、S4、S5中至少一个被按下，执行步骤4并继续检测。

如果节点Key1为低电平状态，且节点Key2为高电平状态，表示按键S1被按下或者按键S2被按下，执行步骤5并继续检测。

如果节点Key1为高电平状态，且节点Key2为低电平状态，表示按键S4被按下或者按键S5被按下，执行步骤6并继续检测。

如果节点Key1与Key2均为高电平状态，表示没有按键被按下，结束按键检测步骤。

步骤4：将三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3分别设置为输入上拉状态、输入上拉状态、输出低电平状态。微控制器10通过输入输出端口GPIO1、GPIO2分别读取节点Key1、节点Key2的电平状态，如果节点Key1、Key2均为高电平状态，表示按键S3被按下，否则表示有多个按键被同时按下。

步骤5：将三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3分别设置为输入上拉状态、高阻态、输出高电平状态。微控制器10通过输入输出端口GPIO1读取节点Key1的电平状态，如果节点Key1为低电平，表示按键S1被按下，如果节点Key1为高电平，表示按键S2被按下。

步骤6：将三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3分别设置为高阻态、输入上拉状态、输出高电平状态。微控制器10通过输入输出端口GPIO2读取节点Key2的电平状态，如果节点Key2为低电平状态，表示按键S5被按下，如果节点Key2为低电平状态，表示按键S4被按下。

在所有按键的状态检测完毕，将三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3的状态分别设置为高阻态、高阻态、输入状态。这样，通过上述的检测步骤可以唯一准确地识别出任一按键S1、S2、S3、S4、S5单个被按下的情况。

下面说明如何控制发光二极管LED的工作。由于发光二极管与节点Key3连接，因此只要设置输入输出端口GPIO3为输入上拉或者输出高电平状态即可以控制发光二极管LED发光。例如，在电阻R2 的阻值为100欧时，输入输出端口GPIO3的上拉电阻为500欧，通过设置输入输出端口GPIO3为输入上拉状态即可以控制发光二极管LED发光。如果电阻R2的阻值为500欧，通过设置输入输出端口GPIO3为输出高电平信号即可以控制发光二极管LED发光。

需要说明的是，在按键检测过程中也需要将输入输出端口GPIO3设置为输入上拉状态或者输出高电平状态，如果发光二极管LED处于熄灭状态，按键检测时发光二极管可能出现短暂的发光。但由于按键检测时间只有几十微秒，所以人眼无法识别，不影响发光二极管LED的指示功能。同理，在按键检测过程中也需要将输入输出端口GPIO3设置为输出低电平的状态，如果发光二极管LED处于发光状态，按键检测时可能出现短暂的熄灭，同样因为按键检测时间只有几十微秒的时间，人眼也是无法识别，也不会影响发光二极管LED的指示功能。

可见，通过本实用新型的按键检测电路中，微控制器10仅设置三个输入输出端口GPIO1、GPIO2、GPIO3即可以检测五个按键的状态，同时控制发光二极管LED的工作，使用的微控制器的输入输出端口数量较少，降低按键检测电路与电子设备的生产成本。

最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，如各个电阻阻值的改变、各个按键检测顺序的改变等变化也应该包括在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims

1.按键检测电路，包括：

微控制器，所述微控制器具有三个输入输出端口，每一所述输入输出端口均通过串联连接的第一开关、上拉电阻与电源连接，且每一个所述输入输出端口均通过串联连接的第二开关、下拉电阻接地；

第一输入输出端口接收第一节点的信号，第二输入输出端口接收第二节点的信号，第三输入输出端口接收第三节点的信号；

其特征在于：

所述按键检测电路具有五个按键，第一按键连接在所述第一节点与地之间，第二按键连接在所述第一节点与所述第三节点之间，第三按键连接在所述第一节点与所述第二节点之间，第四按键连接在所述第二节点与所述第三节点之间，第五按键连接在所述第二节点与地之间。

2.根据权利要求1所述的按键检测电路，其特征在于：

所述第三节点与地之间连接有发光二极管。

3.根据权利要求2所述的按键检测电路，其特征在于：

所述第三节点与所述发光二极管之间连接有第一电阻。

4.根据权利要求2所述的按键检测电路，其特征在于：

所述发光二极管与地之间连接有第一电阻。

5.根据权利要求1至4任一项所述的按键检测电路，其特征在于：

所述第一按键与地之间连接有第二电阻。

6.电子设备，包括

主控制器以及向所述主控制器输出信号的按键检测电路，所述按键检测电路具有微控制器，所述微控制器具有三个输入输出端口，每一所述输入输出端口均通过串联连接的第一开关、上拉电阻与电源连接，且每一个所述输入输出端口均通过串联连接的第二开关、下拉电阻接地；

其特征在于：

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于：

所述第三节点与地之间连接有发光二极管。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于：

所述第三节点与所述发光二极管之间连接有第一电阻。

9.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于：

所述发光二极管与地之间连接有第一电阻。

10.根据权利要求6至9任一项所述的电子设备，其特征在于：

所述第一按键与地之间连接有第二电阻。