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[導(dǎo)讀]本應(yīng)用筆記介紹了一種擴展掃描的方法,可以擴展MAX6954和MAX6955 LED顯示驅(qū)動器的鍵盤掃描范圍,從32鍵擴展到80鍵。 MAX6954/MAX6955是4線或2線串行接口的LED驅(qū)動器,可以控制7段、14段或16段LED或一個16x8的LED矩

本應(yīng)用筆記介紹了一種擴展掃描的方法,可以擴展MAX6954和MAX6955 LED顯示驅(qū)動器的鍵盤掃描范圍,從32鍵擴展到80鍵。

MAX6954/MAX6955是4線或2線串行接口的LED驅(qū)動器,可以控制7段、14段或16段LED或一個16x8的LED矩陣。驅(qū)動器還包括5個I/O擴展(GPIO)端口,以及用這些端口自動掃描32個按鍵、消除按鍵抖動的所有邏輯控制。另外一個功能選項是通過一個中斷引腳通知系統(tǒng)處理器消除鍵抖。本文介紹的擴展按鍵掃描方案(從32鍵擴展到80或更多個按鍵)需要增添額外的二極管。

表1. MAX6954/MAX6955的標(biāo)準(zhǔn)32鍵連接

  P0 P1 P2 P3
LED Output O0 SW A1 SW B1 SW C1 SW D1
LED Output O1 SW A2 SW B2 SW C2 SW D2
LED Output O2 SW A3 SW B3 SW C3 SW D3
LED Output O3 SW A4 SW B4 SW C4 SW D4
LED Output O4 SW A5 SW B5 SW C5 SW D5
LED Output O5 SW A6 SW B6 SW C6 SW D6
LED Output O6 SW A7 SW B7 SW C7 SW D7
LED Output O7 SW A8 SW B8 SW C8 SW D8


圖1. MAX6954/MAX6955的標(biāo)準(zhǔn)32鍵連接

表1圖1給出了MAX6954/MAX6955的標(biāo)準(zhǔn)8鍵連接。鍵切換電路按照4 x 8矩陣(4列、8行)讀取32個按鍵的狀態(tài)。鍵盤陣列的8行由8個LED陰極驅(qū)動器輸出(LED輸出O0至LED輸出O7)驅(qū)動。作為多層LED驅(qū)動的一部分,這些LED陰極驅(qū)動輸出依次拉至低電平320µs (標(biāo)稱值)(順序驅(qū)動LED)。這些驅(qū)動器輸出分別用來拉低鍵開關(guān)的一端,鍵的另一端連接在4個輸入引腳(P0至P3),這4個輸入引腳從內(nèi)部拉至MAX6954/MAX6955的高電平V+。按下開關(guān)時,P0、P1、P2或P3將由相應(yīng)的LED輸出Ox拉至低電平,MAX6954/MAX6955檢測按鍵,并為按鍵提供去抖。

多個按鍵被同時按下時,與開關(guān)串聯(lián)的二極管可以防止2個或多個LED陰極驅(qū)動輸出短路。例如,同時按下SW A1和SW A2時,與按鍵串聯(lián)的二極管可以避免LED輸出O0與LED輸出O1短路,因為在任何情況下至少有一個二極管為反向偏置。二極管采用的是低成本、共陽極的BAW56,SOT23封裝。

MAX6954/MAX6955隨時判斷32個按鍵按下或釋放的動作,器件內(nèi)部僅為指示這32個按鍵的狀態(tài)提供了寄存器。從這一點看,在MAX6954/MAX6955的設(shè)計中似乎沒有辦法擴展掃描電路,需要尋找一種全新的設(shè)計方案。

針對這種特殊情況,我們發(fā)掘了一種冗余情況。許多應(yīng)用中只需要了解某一個按鍵是否被按下。通常,同時按下兩個按鍵的情況被認(rèn)為是錯誤的鍵輸入,或者是進入工廠診斷模式。這種兩個按鍵同時按下的情況是一種“冗余”情況,我們把新增按鍵連接成好像某一對兒鍵被同時按下的情況,表2圖2所示電路通過組合P0、P1、P2和P3擴充了16個按鍵。例如,當(dāng)SW AB1按下時,對于MAX6954/MAX6955而言,所表現(xiàn)出來的狀態(tài)與SW A1和SW B1同時按下的情況相同。只要每對兒按鍵(如SW A1和SW B1)的物理位置不相鄰,這種擴展架構(gòu)即可有效工作。軟件設(shè)計應(yīng)保證在MAX6954/MAX6955的最小去抖周期內(nèi)響應(yīng)按鍵的/IRQ,保證每個對應(yīng)于按鍵掃描的結(jié)果都經(jīng)過適當(dāng)?shù)姆治鎏幚怼H绻浖?IRQ響應(yīng)較慢,將無法區(qū)分同時按下兩個按鍵的情況(鑒別增添的按鍵狀態(tài))和順序按下相同的兩個按鍵的情況。無論是哪種情況,按鍵去抖寄存器0x08-0x0B將簡單地顯示每個鍵位置位。

表2. MAX6954/MAX6955擴展后的48鍵連接
  P0 P1 P2 P3 P0 & P1 P2 & P3
LED Output O0 SW A1 SW B1 SW C1 SW D1 SW AB1 SW CD1
LED Output O1 SW A2 SW B2 SW C2 SW D2 SW AB2 SW CD2
LED Output O2 SW A3 SW B3 SW C3 SW D3 SW AB3 SW CD3
LED Output O3 SW A4 SW B4 SW C4 SW D4 SW AB4 SW CD4
LED Output O4 SW A5 SW B5 SW C5 SW D5 SW AB5 SW CD5
LED Output O5 SW A6 SW B6 SW C6 SW D6 SW AB6 SW CD6
LED Output O6 SW A7 SW B7 SW C7 SW D7 SW AB7 SW CD7
LED Output O7 SW A8 SW B8 SW C8 SW D8 SW AB8 SW CD8


每個附加按鍵需要一個雙二極管(如低成本、共陰極的BAV70,SOT-23封裝), 按下開關(guān)時,P0和P1或P2和P3被同時拉低。


圖2. MAX6954/MAX6955擴展后的48鍵連接

 


圖2和表2通過組合P0、P1、P2和P3擴充了16個按鍵。實際上,對于P0-P3鍵掃描輸入還存在另外四種可能的兩鍵組合方式。如果使用了6種兩鍵組合方式,按鍵數(shù)量將增加到80個,如表3所示。圖3給出了6個附加按鍵在LED輸出O0行的連接方式。每個附加按鍵需要一個雙二極管。

表3. MAX6954/MAX6955擴展后的80鍵連接

  P0 P1 P2 P3 P0 & P1 P0 & P2 P0 & P3 P1 & P2 P1 & P3 P2 & P3
LED Output O0 SW A1 SW B1 SW C1 SW D1 SW AB1 SW AC1 SW AD1 SW BC1 SW BD1 SW CD1
LED Output O1 SW A2 SW B2 SW C2 SW D2 SW AB2 SW AC2 SW AD2 SW BC2 SW BD2 SW CD2
LED Output O2 SW A3 SW B3 SW C3 SW D3 SW AB3 SW AC3 SW AD3 SW BC3 SW BD3 SW CD3
LED Output O3 SW A4 SW B4 SW C4 SW D4 SW AB4 SW AC4 SW AD4 SW BC4 SW BD4 SW CD4
LED Output O4 SW A5 SW B5 SW C5 SW D5 SW AB5 SW AC5 SW AD5 SW BC5 SW BD5 SW CD5
LED Output O5 SW A6 SW B6 SW C6 SW D6 SW AB6 SW AC6 SW AD6 SW BC6 SW BD6 SW CD6
LED Output O6 SW A7 SW B7 SW C7 SW D7 SW AB7 SW AC7 SW AD7 SW BC7 SW BD7 SW CD7
LED Output O7 SW A8 SW B8 SW C8 SW D8 SW AB8 SW AC8 SW AD8 SW BC8 SW BD8 SW CD8


圖3. MAX6954/MAX6955擴展后的80鍵連接

為什么僅將“同時按下雙鍵”作為判斷附加按鍵的途徑呢?3鍵和4鍵組合可用來替代雙鍵按下的情況,表4給出了這種附加配置。需要注意的是,4-3組合鍵每組需要三個二極管,四組鍵需要4倍數(shù)量的二極管。

表4. 3鍵和4鍵連接
  P0 & P1 & P3 P0 & P1 & P4 P0 & P2 & P3 P1 & P2 & P4 P0 & P1 & P2 &P3
LED Output O0 SW ABC1 SW ABD1 SW ACD1 SW BCD1 SW ABCD1
LED Output O1 SW ABC2 SW ABD2 SW ACD2 SW BCD2 SW ABCD2
LED Output O2 SW ABC3 SW ABD3 SW ACD3 SW BCD3 SW ABCD3
LED Output O3 SW ABC4 SW ABD4 SW ACD4 SW BCD4 SW ABCD4
LED Output O4 SW ABC5 SW ABD5 SW ACD5 SW BCD5 SW ABCD5
LED Output O5 SW ABC6 SW ABD6 SW ACD6 SW BCD6 SW ABCD6
LED Output O6 SW ABC7 SW ABD7 SW ACD7 SW BCD7 SW ABCD7
LED Output O7 SW ABC8 SW ABD8 SW ACD8 SW BCD8 SW ABCD8

排除3鍵和4鍵連接的一個最好理由是它們需要更多的二極管。如果應(yīng)用中所需按鍵只是略高于32鍵的限制,則可首先選擇本文推薦的方案。只是因為某些偶然因素,讓用戶找尋3鍵和4鍵的方案也是不可取的。

值得注意的是:每個擴充按鍵的連接方式模擬的是多個按鍵同時按下的情況,這些按鍵連接在同一LED陰極驅(qū)動器輸出端(LED輸出O0至LED輸出O7)。采用這種連接方式,相關(guān)組合的按鍵總是在同一時間掃描或去抖。如果新增按鍵所模擬的同時按下的按鍵由不同的LED陰極驅(qū)動輸出掃描,這種工作方式將是不可靠的。

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