[发明专利]一种按键扩展电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种按键扩展电路及方法。具体地说是一种微处理器I/O端口按键扩展电路及方法。

背景技术

随着微处理器应用领域的逐渐扩大,操作人员与微处理器之间需要交流的信息也越来越多,而微处理器一般都是通过获取按键的键值来获取操作人员的指令信息的，这也就意味着微处理器需要采集的按键数量也越来越多了。但微处理器的I/O口数量是有限的，为了使用较少的I/O口来采集尽可能多的按键数量，有人提出了按键扩展方法。

目前，常见的按键扩展方法主要有四种：独立式按键输入方式、A/D按键输入方式、串口扩充按键输入方式以及矩阵式按键输入方式。其中，独立式按键输入方式是按键直接与微处理器的I/O端口相连，即每个按键对应一个I/O端口，有多少个按键，就需要多少根线与微处理器的I/O端口相连，即能采集的按键数量与I/O端口的数量一致，因此，这种方法比较浪费I/O端口的资源，一般适用于按键数量少（一般少于4个）或规模小的系统；A/D按键输入方式是给每个按键串联不同阻值的电阻，则当按键按下后，每个按键上的电压也是不同的，因此，通过A/D转换即可使微处理器获取到不同的电压值进而通过比较所述电压值获取相应的按键所对应的键值。但这种方法需要占用微处理器内部的A/D模块，因此只适用于微处理器内部有A/D模块的情况，且对电阻的精度、A/D模块的转换精度要求也很高；串口扩充按键输入方式是采用外围电路对I/O端口进行扩充，例如利用移位寄存器（74LS164等）通过串口的方式，使用3根串口线来实现按键扩展，这种方法可以节省I/O端口，但这种方式要占用串口，而串口主要是用作通信的接口；矩阵式按键输入方式是指在按键扩展中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接，如水平线和垂直线的接线数量分别为A和B，那么可采集的按键数量就等于A*B。但这种方法最多也只能采集A*B个按键，且仍需要占用较多的I/O端接口。

授权公告号为CN202600622U，实用新型名称为“一种新型矩阵式键盘电路”，公开了一种新型矩阵式键盘电路，在每位按键上串联一个二极管，在微处理器有N个I/O端口的情况下，每N-1个按键为一组，一端接微处理器的某个I/O端口，另一端分别接微处理器的另外N-1个I/O端口，依次接完微处理器提供的N个I/O端口，即可完成按键的扩展。通过这种接线方式，在微处理器提供N个I/O端口的情况下，最多可以获取到N*(N-1)个按键的键值，若需要采集更多的按键数量，则需要微处理器提供更多的I/O端口来实现。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的按键扩展电路在微处理器提供N个I/O端口的情况下，最多只能采集N*(N-1)个按键的键值，从而提出一种在N个I/O端口的情况下能够对更多的按键进行采集的按键扩展电路及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种按键扩展电路，包括：

N条数据线，每一条数据线与微处理器的一个I/O端口PB_n连接，其中n为整数且0≤n≤N-1；

从所述N条数据线中任意选择i条数据线，并将被选择的每一条数据线与一个二极管的正极连接，二极管的负极与一按键K_x的第一端连接，按键K_x的第二端接地；未被选择的每一条数据线与一按键K_y的第二端连接，按键K_y的第一端与按键K_x的第一端连接，其中i=1,2,3……N，x为整数且1≤x≤2^N-1+N*（2^N-1-1），y为整数且1≤y≤2^N-1+N*（2^N-1-1），x≠y。

本发明所述的按键扩展电路，与I/O端口PB₀-PB_N-1连接的N条数据线分别经一个电阻R_d后与电源VCC连接，其中d为整数且1≤d≤N。

本发明所述的按键扩展电路，在N=4时，四条数据线分别与微处理器的I/O端口PB₀、PB₁、PB₂、PB₃连接；