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标题: 用光电编码器实现单键飞梭功能 [打印本页]

作者: liyf 时间: 2012-1-16 17:19
标题: 用光电编码器实现单键飞梭功能

                                    用光电编码器实现单键飞梭功能       [/td]       [/tr]                               作者：飞利浦医疗电子杜荣茂       [/td]       [/tr]                [td]          “单键飞梭”作为一种用户输入方法，其输入方式灵活可靠，特别适合应用在嵌入式仪器设备和手持式设备上。本文利用CPLD鉴相控制模拟开关,             模拟手动按键得到统一的PS/2码，从而简化软件设计，提高了用户输入效率。
            1 光电Trim knob的工作原理          光电Trim knob又称为光电编码器(optical encoder)，其中以Bourns公司和Greyhill公司的产品用得最广泛。本文就以BourNS公司的ENC产品为例，介绍其工作原理。          如图1所示，Trimknob有两个发光二极管及两个光敏三极管，中间是可自由转动的遮光板。当旋转Trimknob时，两个光敏三极管会被遮光板有次序地遮挡而产生图2所示的波形。
                                 如果是顺时针从位置#1旋转到位置#2，通道A会比通道B相位超前半个周期；反之如果是逆时针从位置#3旋转到位置#1, 通道B会比通道A相位超前半个周期。通过检测通道A和通道B的相位就能判断是顺时针还是逆时针转动。通过记录检测通道A和通道B波形变化的次数就能得到转动位置变化数目。          2 Holtek HT82K628A简介          　　HT82K628A是台湾Holtek公司为IBM PC/AT及兼容机设计生产的专用键盘扫描控制芯片，支持101/102/104/109个键,             PS/2接口。引脚定义如图3所示。行线R0"R15为键盘矩阵的扫描输出，列线C0"C7为键盘矩阵的扫描输入。                      表1列举了几个行列线对应的键值，关于此芯片的更详细的应用，请见参考文献[1]。          3 设计原理          通过一个鉴相电路，输入为通道A、B，输出为CW、 CCW。CW、CCW控制模拟开关SW1、SW2。SW1的数据端分别连接在C6和R7上，从表1可以看出C6、R7对应F8键。顺时针转动一个位置，CW             输出一个脉冲，模拟开关SW1接通。从键盘扫描控制芯片HT82K628A角度看，效果和按下“F8”一样，如图4。          4 实现          4.1 鉴相器的实现          　　由于本系统其它逻辑部分电路用到Xilinx公司的CPLD XCR3032XL，所以我们把鉴相器电路也做在此CPLD中。其中定义CW、CCW为输出引脚，Ch_A、Ch_B为输入引脚。状态机变化逻辑如下:
            State_diagram Qstate
            State St0: CW = 0;
            CCW = 0;
            if (!Ch_A&Ch_B) then St1
            else if (Ch_A&!Ch_B) then St4
            else St0;
            State St1: CW=1;
            CCW=0;
            if (Ch_A&Ch_B) then St2
            else St1;
            State St2: CW=1;
            CCW=0;
            if (Ch_A&!Ch_B) then St3
            else St2;
            State St3: CW=1;
            CCW=0;
            if (!Ch_A&!Ch_B) then St0
            else St3;
            State St4: CW=0;
            CCW=1;
            if (Ch_A&Ch_B) then St5
            else St4;
            State St5: CW=0;
            CCW=1;
            if (!Ch_A&Ch_B) then St6
            else St5;
            State St6: CW=0;
            CCW=1;
            if (!Ch_A&!Ch_B) then St0
            else St6;          4.2 模拟开关的实现          　　一般手动按下一个键的开关时间是20ms，所以设计中在CW、CCW输出端加了一个单稳电路作为时延，单稳电路的输出作为模拟开关MC74HC4066的控制。电路设计如图5所示。                                           [/td]                   [/tr]                [/table]             [/td]             [/tr]          [/table]          当鉴相器产生一个CW脉冲，U1就会触发产生一个20ms宽的脉冲，将U2的引脚1和2接通。从表1可以查出行列线C6、R7 对应着键F8,             于是从HT82K628A的PS/2输出口可以得到F8的PS/2码。
                                 5 结论
            　　该电路已经运用到实际应用中，收到很好的效果。读者可以根据这种思路, 采用输入解码控制模拟开关，合并到键盘矩阵扫描，得到统一的PS/2码，从而简化软件设计，             设计出更多更方便的用户输入方法。          [/td]       [/tr]       [tr]       [td] [/td]       [/tr]       [tr]       [td]                      [/td]       [/tr]    [/table] [/td][/tr]

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