擴(kuò)展MAX6954和MAX6955鍵掃描超過32個(gè)鍵

本應(yīng)用筆記詳細(xì)介紹了如何將MAX6954和MAX6955 LED顯示驅(qū)動(dòng)器的按鍵掃描功能從32個(gè)按鍵擴(kuò)展至多達(dá)80個(gè)按鍵。

MAX6954/MAX6955為4線和2線串行接口LED驅(qū)動(dòng)器，可控制多達(dá)7段、14段和16段LED數(shù)字或16x8 LED陣列。該驅(qū)動(dòng)程序還包括五個(gè) I/O 擴(kuò)展器 （GPIO） 端口，以及用于使用部分或全部這些端口自動(dòng)掃描和去抖動(dòng)多達(dá) 32 個(gè)按鍵開關(guān)的邏輯。此邏輯的一個(gè)可選功能是通過中斷輸出引腳提醒系統(tǒng)處理器密鑰去抖動(dòng)。本文所述的技術(shù)通過增加二極管，將MAX6954/MAX6955的能力從32個(gè)增加到80個(gè)或更多鍵。

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

表1和圖1所示為MAX6954/MAX6955的標(biāo)準(zhǔn)按鍵開關(guān)連接。按鍵開關(guān)電路讀取 32 個(gè)按鍵，這些按鍵以 4 x 8 矩陣（四列，八行）組織。八個(gè)按鍵矩陣行由八個(gè) LED 陰極驅(qū)動(dòng)輸出（LED 輸出 O0 到 LED 輸出 O7）驅(qū)動(dòng)。這些 LED 陰極驅(qū)動(dòng)輸出交替變?yōu)榈碗娖?320μs （標(biāo)稱），并作為多路復(fù)用 LED 驅(qū)動(dòng)器的一部分按順序驅(qū)動(dòng)其 LED。這些驅(qū)動(dòng)輸出還用于將兩個(gè)按鍵開關(guān)的一端拉低。按鍵的另一端連接四個(gè)輸入引腳（P0-P3），在MAX6954/MAX6955內(nèi)部上拉至V+。如果按下開關(guān)，P0、P1、P2或P3被適當(dāng)?shù)腖ED輸出Ox輸出拉低，MAX6954/MAX6955檢測并去抖動(dòng)按鍵。

與開關(guān)串聯(lián)的二極管可確保在同時(shí)按下多個(gè)鍵時(shí)，兩個(gè)或多個(gè) LED 陰極驅(qū)動(dòng)輸出不會短路在一起。例如，如果將 SW A1 和 SW A2 壓在一起，則與按鍵串聯(lián)的二極管可防止 LED 輸出 O0 短路至 LED 輸出 O1。這是因?yàn)?，在任何時(shí)候，至少有一個(gè)二極管會被反向偏置。通常采用的二極管是采用SOT23的低成本共陽極BAW56。

MAX6954/MAX6955可區(qū)分和區(qū)分32種可能的按鍵的任意組合。部件中只有足夠的寄存器來提供這 32 個(gè)密鑰的狀態(tài)。顯然，除了MAX6954/MAX6955設(shè)計(jì)的32個(gè)按鍵之外，沒有辦法擴(kuò)展這種掃描拓?fù)洹Ｒ虼?，有必要采取另一種更具創(chuàng)造性的方法。

具體來說，我們尋找一個(gè)多余的情況來利用。在許多情況下，應(yīng)用程序只需要檢測是否按下了多個(gè)鍵中的一個(gè)。通常，設(shè)備上的雙鍵按下要么是錯(cuò)誤的輸入，要么是進(jìn)入出廠診斷模式的狡猾手段。因此，冗余情況是雙鍵按下。這里建議的創(chuàng)造性方法是使其他鍵看起來好像同時(shí)按下了某些鍵對。表 2 和圖 2 中的示例通過組合 P0 和 P1 以及 P2 和 P3 又增加了 16 個(gè)鍵。例如，當(dāng)按下SW AB1時(shí)，MAX6954/MAX6955必須同時(shí)按下SW A1和SW B1。這種擴(kuò)展架構(gòu)運(yùn)行良好，只要每個(gè)原始鍵對（例如 SW A1 和 SW B1）沒有物理上彼此相鄰放置，以避免它們意外地壓在一起。軟件應(yīng)響應(yīng)MAX6954/MAX6955去抖周期內(nèi)的/IRQ鍵輸出，以確保只分析一次按鍵掃描的結(jié)果。如果軟件/IRQ響應(yīng)較慢，則無法區(qū)分同時(shí)雙擊（識別我們的額外鍵）和相同兩個(gè)鍵的順序按鍵。無論哪種情況，密鑰去抖寄存器0x08-0x0B只是顯示為每個(gè)密鑰設(shè)置的位。

每個(gè)額外的鍵都需要一個(gè)雙二極管（例如SOT23中的低成本共陰極BAV70），當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，它將P0和P1拉低，或P2和P3拉低。

圖2.擴(kuò)展了與MAX6954/MAX6955的48鍵連接。

圖 2、表 2 方案通過組合 P0 和 P1 以及 P2 和 P3 增加了 16 個(gè)密鑰。實(shí)際上，P0-P3 按鍵掃描輸入還有四種可能的雙鍵組合。如果使用所有六個(gè)雙鍵組合，則密鑰計(jì)數(shù)可以擴(kuò)展到 80 個(gè)交換機(jī)，如表 3 所示。圖 3 顯示了 LED 輸出 O0 行的六個(gè)額外鍵是如何接線的。同樣，每個(gè)額外的按鍵開關(guān)都使用一個(gè)雙二極管。

圖3.擴(kuò)展了與MAX80/MAX6954的6955鍵連接。

但是，為什么要僅限于雙擊鍵來識別額外的鍵呢？可以使用三重和四重組合鍵代替或補(bǔ)充雙鍵按下。表 4 顯示了這些額外的配置。請注意，四個(gè)三重組合需要一個(gè)三重二極管，而四重組合需要一個(gè)四重二極管。

放棄三鍵和四鍵組合是有充分理由的——它們需要更多的二極管。但是，如果應(yīng)用程序只需要幾個(gè)高于 32 鍵限制的額外鍵，則可能需要先考慮這五個(gè)鍵。這是因?yàn)橛脩粢馔饷魅膫€(gè)鍵的可能性比兩個(gè)鍵更不可能。

注意：討論的每個(gè)擴(kuò)展鍵都經(jīng)過接線，以模擬同一 LED 陰極驅(qū)動(dòng)輸出（LED 輸出 O0 至 LED 輸出 O7）上的按鍵多次按鍵。通過這種連接，與任何多個(gè)按鍵組合關(guān)聯(lián)的按鍵將同時(shí)被掃描和去抖動(dòng)，因此結(jié)果會同時(shí)顯示。模擬由不同LED陰極驅(qū)動(dòng)輸出掃描的多次按鍵的額外按鍵將不可靠，因?yàn)榘存I不會同時(shí)去抖動(dòng)。

審核編輯：郭婷