用一條IO口實現(xiàn)兩個按鍵功能

注：本文是作者以前發(fā)表在其個人博客，現(xiàn)在發(fā)布到“聚豐開發(fā)”專欄

之前去到一個朋友那里，提到現(xiàn)在客戶對成本要求非常之高，尤其是玩具行業(yè)，已經(jīng)是一分一厘的去計算產(chǎn)品成本。朋友感慨為了省成本，方案商是絞盡腦汁地去想各種實現(xiàn)方法，說遇到過為了節(jié)省成本，硬是用單片機(jī)一條IO實現(xiàn)了兩個按鍵的功能，讓他頗為詫異，好久都沒想明白原理。

一條IO實現(xiàn)兩個按鍵，聽上去確實挺新奇，既然別人能夠?qū)崿F(xiàn)，我想我也應(yīng)該可以做到，看來得找找實現(xiàn)的方法。我有一個習(xí)慣，遇到某些問題的時候，會在睡覺前想解決方法，想著想著就會睡著了，問題的答案有沒有找到則不一定。

我知道有用一條IO實現(xiàn)多個按鍵的方法，這樣的方法大多是選用的IO支持ADC功能，用電阻分壓后通過讀電壓判斷鍵值。如果IO不支持ADC功能，也不是不行，可以用電容充放電的方法實現(xiàn)ADC，從而用普通IO間接進(jìn)行測量。（參見我之前關(guān)于鍵盤掃描的文章）

這樣用一條IO實現(xiàn)兩個按鍵給我的第一感覺是可能需要利用到電容充放電原理，于是在半夢半醒之中找到了實現(xiàn)的方法。

先看上圖左邊部分，如果MCU_IO1為雙向IO口，假設(shè)單片機(jī)程序按以下流程處理，看看會得到什么樣的結(jié)果？

1.MCU_IO1設(shè)定為輸出，輸出高電平一段時間，此時電容C1會充電，最后C1上的電壓接近電源電壓。

2.MCU_IO1設(shè)定為輸入，如果J1、J2均不按下，此時MCU_IO1可以理解成一個阻值很大的電阻接地，電容C1上的電荷會通過這個電阻逐漸釋放掉，這樣C1上的電壓會逐漸降低到零。因為C1上的電壓下降需要一個過程，當(dāng)MCU_IO1設(shè)為輸入后馬上讀一下MCU_IO1的狀態(tài)，此時會讀到什么結(jié)果？顯然是高電平狀態(tài)1。

3.再將MCU_IO1設(shè)定為輸出，輸出低電平一段時間，顯然不管電容C1處于什么狀態(tài)，只要MCU_IO1輸出低電平時間足夠長，最后C1上的電壓應(yīng)該接近零。

4.再將MCU_IO1設(shè)定為輸入，如果J1、J2同樣不按下，MCU_IO1讀到的是低電平狀態(tài)0。

如果J1按下，再來看看這四步，此時電容C1已經(jīng)被強(qiáng)制接到電源上，MCU_IO1對其的充放電已經(jīng)不起作用，在步驟2中MCU_IO1讀到的狀態(tài)依然是1，但在步驟4中MCU_IO1讀到的狀態(tài)就不再是0，而是變?yōu)?。

如果J2按下，同樣看這四步，此時電容C1被強(qiáng)制接到地，MCU_IO1對其充放電也失去作用，在步驟2中MCU_IO1讀到的狀態(tài)變?yōu)?，但在步驟4中MCU_IO1讀到的狀態(tài)保持為1。

到這里我想大家應(yīng)該已經(jīng)明白了實現(xiàn)方法，根據(jù)此四步中讀到的MCU_IO1狀態(tài)，就可以判斷出J1、J2是否按下。

既然已經(jīng)找到方法，是不是就萬事大吉了呢？不然，我們還得回過頭去看看此方法是不是足夠可靠。如果J1按下，電容C1直接接到電源上，當(dāng)MCU_IO1輸出低時，MCU_IO1輸出的低電平直接與電源短路，弄不好就會燒壞MCU_IO1，同理當(dāng)J2按下時MCU_IO1輸出高也存在同樣的問題。

還有比這更嚴(yán)重的問題，如果用戶同時按下J1和J2，哈！居然是電源和地直接短路，這樣的后果很可能就是整個產(chǎn)品的電源部分一股青煙了事，就別想產(chǎn)品還能不能工作了。

不用擔(dān)心，看一看前面電路圖中的右半部分，在開關(guān)J3和J4上分別串聯(lián)了一個220歐的電阻，這個電路不管J3和J4如何按，都不會出現(xiàn)短路的情況，按前面的四個步驟即可判斷出J3和J4有沒有按下，不過如果J3和J4同時按下并不能進(jìn)行識別判斷。