用光電編碼器實現單鍵飛梭功能

“單鍵飛梭”作為一種用戶輸入方法，其輸入方式靈活可靠，特別適合應用在嵌入式儀器設備和手持式設備上。本文利用CPLD鑒相控制模擬開關，模擬手動按鍵得到統一的PS/2碼，從而簡化軟件設計，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公司的產品用得最廣泛。本文就以Bourns公司的ENC產品為例，介紹其工作原理。

如圖1所示，Trimknob有兩個發光二極管及兩個光敏三極管，中間是可自由轉動的遮光板。當旋轉Trimknob時，兩個光敏三極管會被遮光板有次序地遮擋而產生圖2所示的波形。

如果是順時針從位置#1旋轉到位置#2，通道A會比通道B相位超前半個周期;反之如果是逆時針從位置#3旋轉到位置#1，通道B會比通道A相位超前半個周期。通過檢測通道A和通道B的相位就能判斷是順時針還是逆時針轉動。通過記錄檢測通道A和通道B波形變化的次數就能得到轉動位置變化數目。

2HoltekHT82K628A簡介

HT82K628A是臺灣Holtek公司為IBMPC/AT及兼容機設計生產的專用鍵盤掃描控制芯片，支持101/102/104/109個鍵，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列舉了幾個行列線對應的鍵值，關于此芯片的更詳細的應用，請見參考文獻[1]。

3設計原理

通過一個鑒相電路，輸入為通道A、B，輸出為CW、CCW。CW、CCW控制模擬開關SW1、SW2。SW1的數據端分別連接在C6和R7上，從表1可以看出C6、R7對應F8鍵。順時針轉動一個位置，CW輸出一個脈沖，模擬開關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實現

4。1鑒相器的實現

由于本系統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。狀態機變化邏輯如下：

State_diagramQstate

StateSt0：CW=0;

CCW=0;

if(！Ch_ACh_B)thenSt1

elseif(Ch_A！Ch_B)thenSt4

elseSt0;

StateSt1：CW=1;

CCW=0;

if(Ch_ACh_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_ACh_B)thenSt5

elseSt4;

StateSt5：CW=0;

CCW=1;

if(！Ch_ACh_B)thenSt6

elseSt5;

StateSt6：CW=0;

CCW=1;

if(！Ch_A！Ch_B)thenSt0

elseSt6;

4。2模擬開關的實現

一般手動按下一個鍵的開關時間是20ms，所以設計中在CW、CCW輸出端加了一個單穩電路作為時延，單穩電路的輸出作為模擬開關MC74HC4066的控制。電路設計如圖5所示。

當鑒相器產生一個CW脈沖，U1就會觸發產生一個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對應著鍵F8，于是從HT82K628A的PS/2輸出口可以得到F8的PS/2碼。

5結論

該電路已經運用到實際應用中，收到很好的效果。讀者可以根據這種思路，采用輸入解碼控制模擬開關，合并到鍵盤矩陣掃描，得到統一的PS/2碼，從而簡化軟件設計，設計出更多更方便的用戶輸入方法