用光电编码器实现单键飞梭功能

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                                          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]