用光電編碼器實(shí)現(xiàn)單鍵飛梭功能
“單鍵飛梭”作為一種用戶輸入方法，其輸入方式靈活可靠，特別適合應(yīng)用在嵌入式儀器設(shè)備和手持式設(shè)備上。本文利用CPLD鑒相控制模擬開關(guān)，模擬手動(dòng)按鍵得到統(tǒng)一的PS/2碼，從而簡化軟件設(shè)計(jì)，提高了用戶輸入效率。
1光電Trimknob的工作原理
光電Trimknob又稱為光電編碼器(opticalencoder)，其中以Bourns公司和Greyhill公司的產(chǎn)品用得最廣泛。本文就以Bourns公司的ENC產(chǎn)品為例，介紹其工作原理。
如圖1所示，Trimknob有兩個(gè)發(fā)光二極管及兩個(gè)光敏三極管，中間是可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光板。當(dāng)旋轉(zhuǎn)Trimknob時(shí)，兩個(gè)光敏三極管會(huì)被遮光板有次序地遮擋而產(chǎn)生圖2所示的波形。
如果是順時(shí)針從位置#1旋轉(zhuǎn)到位置#2，通道A會(huì)比通道B相位超前半個(gè)周期;反之如果是逆時(shí)針從位置#3旋轉(zhuǎn)到位置#1，通道B會(huì)比通道A相位超前半個(gè)周期。通過檢測通道A和通道B的相位就能判斷是順時(shí)針還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。通過記錄檢測通道A和通道B波形變化的次數(shù)就能得到轉(zhuǎn)動(dòng)位置變化數(shù)目。
2HoltekHT82K628A簡介
HT82K628A是臺(tái)灣Holtek公司為IBMPC/AT及兼容機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的專用鍵盤掃描控制芯片，支持101/102/104/109個(gè)鍵，PS/2接口。引腳定義如圖3所示。行線R0~R15為鍵盤矩陣的掃描輸出，列線C0~C7為鍵盤矩陣的掃描輸入。
表1列舉了幾個(gè)行列線對應(yīng)的鍵值，關(guān)于此芯片的更詳細(xì)的應(yīng)用，請見參考文獻(xiàn)[1]。
3設(shè)計(jì)原理
通過一個(gè)鑒相電路，輸入為通道A、B，輸出為CW、CCW。CW、CCW控制模擬開關(guān)SW1、SW2。SW1的數(shù)據(jù)端分別連接在C6和R7上，從表1可以看出C6、R7對應(yīng)F8鍵。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置，CW輸出一個(gè)脈沖，模擬開關(guān)SW1接通。從鍵盤掃描控制芯片HT82K628A角度看，效果和按下“F8”一樣，如圖4。
4實(shí)現(xiàn)
4。1鑒相器的實(shí)現(xiàn)
由于本系統(tǒng)其它邏輯部分電路用到Xilinx公司的CPLDXCR3032XL，所以我們把鑒相器電路也做在此CPLD中。其中定義CW、CCW為輸出引腳，Ch_A、Ch_B為輸入引腳。狀態(tài)機(jī)變化邏輯如下：
State_diagramQstate
StateSt0：CW=0;
CCW=0;
if(！Ch_A&Ch_B)thenSt1
elseif(Ch_A&！Ch_B)thenSt4
elseSt0;
StateSt1：CW=1;
CCW=0;
if(Ch_A&Ch_B)thenSt2
elseSt1;
StateSt2：CW=1;
CCW=0;
if(Ch_A&！Ch_B)thenSt3
elseSt2;
StateSt3：CW=1;
CCW=0;
if(！Ch_A&！Ch_B)thenSt0
elseSt3;
StateSt4：CW=0;
CCW=1;
if(Ch_A&Ch_B)thenSt5
elseSt4;
StateSt5：CW=0;
CCW=1;
if(！Ch_A&Ch_B)thenSt6
elseSt5;
StateSt6：CW=0;
CCW=1;
if(！Ch_A&！Ch_B)thenSt0
elseSt6;
4。2模擬開關(guān)的實(shí)現(xiàn)
一般手動(dòng)按下一個(gè)鍵的開關(guān)時(shí)間是20ms，所以設(shè)計(jì)中在CW、CCW輸出端加了一個(gè)單穩(wěn)電路作為時(shí)延，單穩(wěn)電路的輸出作為模擬開關(guān)MC74HC4066的控制。電路設(shè)計(jì)如圖5所示。
當(dāng)鑒相器產(chǎn)生一個(gè)CW脈沖，U1就會(huì)觸發(fā)產(chǎn)生一個(gè)20ms寬的脈沖，將U2的引腳1和2接通。從表1可以查出行列線C6、R7對應(yīng)著鍵F8，于是從HT82K628A的PS/2輸出口可以得到F8的PS/2碼。
5結(jié)論
該電路已經(jīng)運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用中，收到很好的效果。讀者可以根據(jù)這種思路，采用輸入解碼控制模擬開關(guān)，合并到鍵盤矩陣掃描，得到統(tǒng)一的PS/2碼，從而簡化軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出更多更方便的用戶輸入方法
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