按键与菜单在嵌入式系统中的设计与应用

MAX6816-MAX6818分别为单、双、八通道的消抖按键芯片，并且具有ESD保护功能。使用该芯片改进电路后，不仅简化了软件的设计（可直接视端口电平改变为有效变化），更提高了电路的抗干扰能力，使最终产品更容易通过EMC测试。

2．矩阵式键盘设计

在所需按键较多的系统中常采用矩阵式按键设计，该方式可大大节约端口的占用（N为偶数时，N个端口最多可控制(N/2)2个按键），与一一对应的按键设计相比其主要缺点是扫描速度相对较慢。典型电路如图4所示。

图.4 矩阵式键盘接口

其控制端口分为A、B两组，A组用来驱动产生逐位送出的低电平信号，同时保持其它位为高电平。对A组的每位低电平信号都要在B组执行一次扫描。由电路特性可知，每个按键对应唯一的一组A、B组合，所以通过扫描可确定按键的位置。对矩阵式按键的扫描也要注意防抖问题，虽然矩阵式按键的扫描速度比一一对应的方式慢，但嵌入式系统运行在微秒甚至更低的数量级上，所以机械抖动问题依然要靠软件解决，在实际使用中也可根据需要由专用芯片改进设计。

3．A/D采样式具有优先级的键盘编码设计

很多的新型51单片机、ARM等微控制器都集成了A/D功能，而且往往A/D通道较多。所以在数字端口资源紧张而模拟端口资源充裕的情况下可考虑采用模拟通道作为部分按键的接口。该方法可在不增加成本的情况下，可有效的扩充按键资源，设计电路如图5所示，其中分压电阻的选取要特别注意，一定要保证在不同按键按下时，A/D端口的得到电压要有充分的间隙，并适当减小接地电阻阻值。由电路分析可知，这种按键组合具有优先权问题，KEY3的优先权最高，所以当KEY3按下时，KEY1、KEY2实际上被屏蔽了。

图.5 A/D采样式优先权编码键盘接口

由于A/D接口表面上为多通道设计，而在芯片内部往往只有一个A/D转换器通过模拟开关切换通道选择，所以在软件设计上要注意保证A/D通道的稳定时间，即通道切换后要等待几个时钟周期才能启动A/D得到有效值。对于这种模拟按键的抖动处理比数字按键要烦琐，首先硬件上要保证各按键电平之间有充裕宽度，即充足的A/D冗余位数来“防抖”。其次，由于分布电容、机械振动和接触电阻等的影响，会导致按键电平抖动，出现瞬时偏低的现象，所以可采用连续快速多次转换取最大值的方法判定有效键。