1、基于 MSP430 单片机的 A/D 键盘设计1.1 设计原理原理图如图 11 所示，PA0 为模拟电压输入口，初始化为悬浮状态。PC3PC0 初始化为输出低电平，分别接 4 个发光二极管,它输出的 16 种状态 11110000 分别表示按键 S15S0 被按下。当不同的按键被按下时，AD 转换的电压不同，通过 AD 转换值便可以判断出是哪个按键被按下。AD转换出来的结果共有 10 位，在程序中取其高 8 位作为有效位，便可以分辨出 16 个按键。按键、输入电压和 AD 转换值（高 8 位）的对应关系如表 1 所示。10KR13PC1RESETPA010KR15PC3S1S0XORESETS
2、5S9PC0VSS10KR610KR2PC2XI10KR1216MHzS34.7K20pS13ADC510VDDVSSPC110KR510KR8+5VS15510S14S2PA0PC05KR0S410KR1PC3VDD10MR17XO10KR1410KR410410KR90.1UFR1010K10KR710KR11VCC +5VR310KS10+5VSPMC65P2404A*28P91015162122232425262728201918171413121187654321PB7PB6PB1PB0PD2PD1PD0RESETXOXIVSSVDDPC0PC1PC2PC3PB2PB3PB4PB5P
3、A0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7 XIPC2S8S7S12S1151020p5KR16S6510图 11 键盘显示原理图按键 转换电压（V） AD 转换值(理论)无 0 $00S0 0.156 $08S1 0.469 $18S2 0.781 $28S3 1.094 $38S4 1.406 $48S5 1.719 $58S6 2.031 $68S7 2.344 $78S8 2.656 $88S9 2.969 $98S10 3.281 $A8S11 3.594 $B8S12 3.906 $C8S13 4.219 $D8S14 4.531 $E8S15 4.844 $F8但是，在实际中
4、不可能得到很准确的 AD 转换值，这是由于存在以下几种误差： 对于同一个电压值，AD 多次转换的结果不可能完全相同。电阻的误差。电阻值由于制作以及温度的原因，误差较大，所以不可能得到很准确的分压。本例采用的电阻精度为5。其它干扰。在本例中，允许 AD 转换值的误差范围为：4。将该误差换算为：每个按键的输入电压的允许误差：(4 /256)*5.0v= 0.078v每个按键的分压电阻的允许误差：(4 /256)*16000 欧= 250 欧误差示意图如图 12 所示，若按键 S5 被按下，经过 AD 转换，若实际转换值在允许误差之内，即： (理论值 -4)实际转换值（高 8 位）(理论值+4)，则
5、认为 S5 被按下，否则程序不响应。其它按键处理方法与此相同。在电阻的选用时，应该非常注意电阻的累计误差。例如在图 11 中，如果电阻 R0R9 均比实际值高出 25 欧，则累加到电阻 R10 时，电阻值的累计误差为 250 欧，则电阻值会超出允许范围，从而采到错误的电压值。如果选用精度为1电阻，则可以分辨出 32 个按键。图 12 AD 转换值的允许误差消抖方法：在按键闭合和打开的瞬间会产生许多尖脉冲，持续时间约几毫秒到几十毫秒。因而在程序中，当检测到按键被按下后，便开始读取键值，每隔 8ms 读一次键值，直到连续 4 次读取的键值完全相同，则认为抖动已经消除。消抖时间为8ms X 432m
6、s。1.2 软件设计主程序每隔 8ms 扫描一次键盘，并刷新一次显示。主程序流程如图 13 所示。图 13 主流程图1.3 结语利用 A/D 做键盘扫描，可以大大节省单片机的 IO 口资源。1.4参考电压(可以使用 430 输出的，但这样要占一个引脚，也可以用外接的参考源，比如 TL431 搭的，但这样比较耗电，至少有 1mA 左右。)接到一串等值的电阻上，比如由 10 个 1K 电阻(阻值仅供参考，实际上取值时应以总值为计算根据，并结合抗干扰和耗电问题得出，电阻总值越大越省电但越容易受到干扰，反之则越耗电但不容易受到干扰，另外这个电阻取值还与 AD 输入端上的下拉电阻值有关)串联起来，即可实
7、现 10 按键。在从参考到离地最近的每个结点上接一个微动按钮到 AD 的输入端上(这是必须占用的引脚)，并在 AD 输入端上对地接一支下拉比如 47K 或 100K，然后启动 AD 采样，通过得到的电压值不同，只要判断它在哪段范围，则可以得到对应的按钮被按下的消息了。但注意要设定参考值，还有就是电阻误差造成 AD 取值的误差。所以最好是取一个区间，或是最好能有一个测试向导类的程序来帮助确定键值。那个电路图在网上看过,真是佩服,不知道是怎么想出来的.不过与低攻耗有些矛盾,那样做是不是必须轮寻采样.不说电流大,时间上就不合适.感觉键盘还是用中断的好.其实不是的，我说的这种是耗电最大的方案了，可以更
8、省电的，关键看代码了。要省电就需要以下两步：第一，不要用外部参考源，可以直接使用一个 IO 端口，从 430 得到参考源。第二，不需要定时轮询，而是使用 P1 和 P2 的中断功能。注意最低的一个电阻上端电位要达到变为高电平的条件，否则不能触发中断。接下来的完整流程就是：1、先设置 AD 输入端为 IO 输入模式，即 SEL=0、DIR=0，并且设置为上沿触发后使能中断。然后睡去。2、在 IO 的中断服务程序中转换该 P 口为 SEL=1，变为 AD 的输入端。3、启动参考源，并从端口输出到电阻串上。4、启动 AD 采样，得到采样值。5、重复采样 N 次，以确定一段时间内按键的变化情况，防止抖动干扰用。6、关闭采样，关闭参考源，恢复该端口为 SEL=0。7、分析数据，返回正确的按键值，并忽略错误的触发。8、转向相应键码对应的功能子程序。9、重新使能中断，结束中断服务程序。
