用光電編碼器實(shí)現(xiàn)單鍵飛梭功能

“單鍵飛梭”作為一種用戶輸入方法,其輸入方式靈活可靠,特別適合應(yīng)用在嵌入式儀器設(shè)備和手持式設(shè)備上。本文利用cpld鑒相控制模擬開關(guān), 模擬手動按鍵得到統(tǒng)一的ps/2碼,從而簡化軟件設(shè)計(jì),提高了用戶輸入效率。 1 光電trim knob的工作原理光電trim knob又稱為光電編碼器(optical encoder),其中以bourns公司和greyhill公司的產(chǎn)品用得最廣泛。本文就以bourns公司的enc產(chǎn)品為例,介紹其工作原理。如圖1所示,trimknob有兩個發(fā)光二極管及兩個光敏三極管,中間是可自由轉(zhuǎn)動的遮光板。當(dāng)旋轉(zhuǎn)trimknob時,兩個光敏三極管會被遮光板有次序地遮擋而產(chǎn)生圖2所示的波形。 如果是順時針從位置#1旋轉(zhuǎn)到位置#2,通道a會比通道b相位超前半個周期;反之如果是逆時針從位置#3旋轉(zhuǎn)到位置#1, 通道b會比通道a相位超前半個周期。通過檢測通道a和通道b的相位就能判斷是順時針還是逆時針轉(zhuǎn)動。通過記錄檢測通道a和通道b波形變化的次數(shù)就能得到轉(zhuǎn)動位置變化數(shù)目。2 holtek ht82k628a簡介ht82k628a是臺灣holtek公司為ibm pc/at及兼容機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的專用鍵盤掃描控制芯片,支持101/102/104/109個鍵, ps/2接口。引腳定義如圖3所示。行線r0~r15為鍵盤矩陣的掃描輸出,列線c0~c7為鍵盤矩陣的掃描輸入。 表1列舉了幾個行列線對應(yīng)的鍵值,關(guān)于此芯片的更詳細(xì)的應(yīng)用,請見參考文獻(xiàn)[1]。3 設(shè)計(jì)原理通過一個鑒相電路,輸入為通道a、b,輸出為cw、 ccw。cw、ccw控制模擬開關(guān)sw1、sw2。sw1的數(shù)據(jù)端分別連接在c6和r7上,從表1可以看出c6、r7對應(yīng)f8鍵。順時針轉(zhuǎn)動一個位置,cw 輸出一個脈沖,模擬開關(guān)sw1接通。從鍵盤掃描控制芯片ht82k628a角度看,效果和按下“f8”一樣,如圖4。4 實(shí) 現(xiàn)4.1 鑒相器的實(shí)現(xiàn)由于本系統(tǒng)其它邏輯部分電路用到xilinx公司的cpld xcr3032xl,所以我們把鑒相器電路也做在此cpld中。其中定義cw、ccw為輸出引腳,ch_a、ch_b為輸入引腳。狀態(tài)機(jī)變化邏輯如下:state_diagram qstatestate st0: cw = 0; ccw = 0; if (!ch_a&ch_b) then st1 else if (ch_a&!ch_b) then st4else 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 模擬開關(guān)的實(shí)現(xiàn)一般手動按下一個鍵的開關(guān)時間是20ms,所以設(shè)計(jì)中在cw、ccw輸出端加了一個單穩(wěn)電路作為時延,單穩(wěn)電路的輸出作為模擬開關(guān)mc74hc4066的控制。電路設(shè)計(jì)如圖5所示。 當(dāng)鑒相器產(chǎn)生一個cw脈沖,u1就會觸發(fā)產(chǎn)生一個20ms寬的脈