基于AVR單片機(jī)的輕觸式單鍵開關(guān)電路設(shè)計(jì)

引言：

單鍵開關(guān)電路已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PDA、手機(jī)和電子詞典等數(shù)碼產(chǎn)品中，其實(shí)現(xiàn)方式多種多樣。一般可采用RS觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器以及采用555集成電路等等。在單片機(jī)的一些實(shí)際應(yīng)用中，以上的實(shí)現(xiàn)方式會(huì)增加整個(gè)電路的復(fù)雜度，不能達(dá)到簡(jiǎn)潔、實(shí)用的效果。本文將介紹一種可以在單片機(jī)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)的，簡(jiǎn)易、穩(wěn)定的輕觸式單鍵開關(guān)電路。

1 電路原理

如圖1所示，DC-DC為一個(gè)帶有關(guān)斷控制端的直流穩(wěn)壓電源芯片，MCU是一個(gè)單片機(jī)。當(dāng)按下S1時(shí)，Q1和D1導(dǎo)通，穩(wěn)壓芯片工作，為單片機(jī)供電。單片機(jī)馬上將相應(yīng)的I/O引腳置為輸出高，這時(shí)Q1和Q2導(dǎo)通，整個(gè)電路進(jìn)入工作狀態(tài)。而后單片機(jī)再將這個(gè)I/O引腳設(shè)置為輸入，由于上拉電阻R4的存在，Q1和Q2一直導(dǎo)通。單片機(jī)一直掃描相應(yīng)I/O輸入狀態(tài)，如果S1沒(méi)有按下去，則這個(gè)I/O將始終為高。當(dāng)S1再次按下去時(shí)，D2導(dǎo)通，單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)I/O引腳輸入為低，這時(shí)單片機(jī)就將這個(gè)I/O設(shè)置成輸出為低的狀態(tài)。Q2截止，如果按鍵抬起，Q1也會(huì)截止，穩(wěn)壓芯片將不會(huì)為單片機(jī)提供電壓，整個(gè)電路處于關(guān)斷狀態(tài)。

2 關(guān)于R3和上拉電阻R4的取值

在一些單片機(jī)中，例如AVR系列單片機(jī)ATmega8L，帶有內(nèi)部上拉電阻Rpu，如圖2所示。

可以通過(guò)單片機(jī)程序控制電阻上拉與否，從而不需要外接上拉。

一般情況下，R3取值要遠(yuǎn)大于R4，否則單片機(jī)I/O的輸入電壓Vpin會(huì)有低于標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓VIH最低值的可能。從ATmega8L數(shù)據(jù)手冊(cè)中查到Rpu取值在20kΩ~100kΩ之間，又因?yàn)閂IH的最小值約為0.6VCC。因此R3/(R3+R4）>0.6，取R4=50kΩ，并取R3/(R3+R4）=0.8 ，所以R3取值應(yīng)該在200kΩ左右的范圍，可以根據(jù)實(shí)際工作情況來(lái)選擇具體的R4取值。

3 對(duì)Vin連接方式的處理

從圖1上不難看出，采用這種控制方式后，Q1上將會(huì)消耗一定的功率。一種降低功率消耗的方式就是將Vin直接接到電池上去，可以根據(jù)電路靈活掌握。

4 電容C1的作用

對(duì)于一般的AVR單片機(jī)來(lái)說(shuō)，內(nèi)部都有BOD(Brown-down Detection)電路。這個(gè)電路具有低電壓檢測(cè)功能：當(dāng)輸入電壓由高變低時(shí)，單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。

如圖1所示，想關(guān)機(jī)的時(shí)候，按下S1，單片機(jī)輸出低。按鍵抬起后，Q1、Q2截止，單片機(jī)掉電。然而單片機(jī)的BOD電路檢測(cè)到單片機(jī)的電壓突然降低后，就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位，并將I/O設(shè)置為上拉狀態(tài)，Q1、Q2導(dǎo)通，導(dǎo)制電路再次開啟。

加入C1后，使單片機(jī)掉電后要對(duì)C1進(jìn)行充電，而在C1充電沒(méi)有達(dá)到單片機(jī)工作最低電壓期間，Q1、Q2已經(jīng)截止了，從而打亂了單片機(jī)復(fù)位操作。

5 開關(guān)機(jī)延時(shí)處理

在一些具體的應(yīng)用場(chǎng)合，例如手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品，開關(guān)機(jī)都需要延時(shí)操作。一種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式就是，單片機(jī)在按鍵按下時(shí)開始計(jì)數(shù)，直到按鍵抬起。只有這個(gè)計(jì)數(shù)值足夠大，才允許開機(jī)，否則不認(rèn)為是開機(jī)操作。同理，關(guān)機(jī)也可以做類似的處理。

單片機(jī)程序流程如圖3所示。

參考文獻(xiàn)
1 http://www.goldenchips.com/
2 Atmel Atmega8 datasheet, 2003-09 (end)