节省电能的单引脚键盘接口电路设计

本设计实现将4行4列矩阵式键盘通过一个引脚接入单片机，是引脚数目受限情况下的理想选择，具有节省电能的优点。555定时器有引出电流，为降低功耗，对电路进行如图1设计，则只在CMOS集成电路上有泄漏损耗。
当有键按下时，74HC14施密特触发器形成一个振荡器，U1C的输出为反馈信号接至U1A输入端和时基电容C1，则构振荡电路，产生输出脉冲，图中SIL1、SIL2和C1决定脉冲振荡周期。由于CMOS与555开关门限不同，使电阻选频存在时间或温度不稳定性，本文引入控流二极管D1～D10可以解决此问题。SLI1、SLI2电阻网络分别决定占空时间，由于一周期内存在4段不同的占空时间，因此温度的微小变化不会产生错误的按键信号，单片机通过查询占空时间、利用门限值编解码，判断是否有键按下。
当无按键时，反馈电路开路，U1A输入端通过R1置0，图中74HC14的所有输入、输出均为0V或VCC，因此漏损耗低，电源工作在理想状态，而一量有键按下则产生脉冲信号。当单片机不工作时，不进行按键查询，处于休眠状态。
图中D11和D12实现温度补偿，当温度变化不大时，D11和D12可省略。■


图1 当有键按下时，74HC14施密特触发器构成振荡器。