基于AVR单片机的轻触式单键开关电路设计

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引言:
        单键开关电路已经广泛应用于PDA、手机和电子词典等数码产品中,其实现方式多种多样。一般可采用RS触发器、计数器以及采用555集成电路等等。在单片机的一些实际应用中,以上的实现方式会增加整个电路的复杂度,不能达到简洁、实用的效果。本文将介绍一种可以在单片机应用中实现的,简易、稳定的轻触式单键开关电路。

1 电路原理

如图1所示,DC-DC为一个带有关断控制端的直流稳压电源芯片,MCU是一个单片机。当按下S1时,Q1和D1导通,稳压芯片工作,为单片机供电。单片机马上将相应的I/O引脚置为输出高,这时Q1和Q2导通,整个电路进入工作状态。而后单片机再将这个I/O引脚设置为输入,由于上拉电阻R4的存在,Q1和Q2一直导通。单片机一直扫描相应I/O输入状态,如果S1没有按下去,则这个I/O将始终为高。当S1再次按下去时,D2导通,单片机检测到这个I/O引脚输入为低,这时单片机就将这个I/O设置成输出为低的状态。Q2截止,如果按键抬起,Q1也会截止,稳压芯片将不会为单片机提供电压,整个电路处于关断状态。


2 关于R3和上拉电阻R4的取值

在一些单片机中,例如AVR系列单片机ATmega8L,带有内部上拉电阻Rpu,如图2所示。


可以通过单片机程序控制电阻上拉与否,从而不需要外接上拉。

一般情况下,R3取值要远大于R4,否则单片机I/O的输入电压Vpin会有低于标准输入电压VIH最低值的可能。从ATmega8L数据手册中查到Rpu取值在20kΩ~100kΩ之间,又因为VIH的最小值约为0.6VCC。因此R3/(R3+R4)>0.6,取R4=50kΩ,并取R3/(R3+R4)=0.8 ,所以R3取值应该在200kΩ左右的范围,可以根据实际工作情况来选择具体的R4取值。

3 对Vin连接方式的处理

从图1上不难看出,采用这种控制方式后,Q1上将会消耗一定的功率。一种降低功率消耗的方式就是将Vin直接接到电池上去,可以根据电路灵活掌握。

4 电容C1的作用

对于一般的AVR单片机来说,内部都有BOD(Brown-down Detection)电路。这个电路具有低电压检测功能:当输入电压由高变低时,单片机就会自动复位。

如图1所示,想关机的时候,按下S1,单片机输出低。按键抬起后,Q1、Q2截止,单片机掉电。然而单片机的BOD电路检测到单片机的电压突然降低后,就会使单片机复位,并将I/O设置为上拉状态,Q1、Q2导通,导制电路再次开启。

加入C1后,使单片机掉电后要对C1进行充电,而在C1充电没有达到单片机工作最低电压期间,Q1、Q2已经截止了,从而打乱了单片机复位操作。

5 开关机延时处理

在一些具体的应用场合,例如手机等数码产品,开关机都需要延时操作。一种简单的实现方式就是,单片机在按键按下时开始计数,直到按键抬起。只有这个计数值足够大,才允许开机,否则不认为是开机操作。同理,关机也可以做类似的处理。

单片机程序流程如图3所示。


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

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