【原创】新型单线AD键盘，保证稳定（附一个问题：如何减少AD键盘的干扰）

lazysummer · 发表于 2007-11-11 17:53:22

原理非常简单，如上图，只要检测AD值便可以知道按下哪个键。不用像其他AD键盘那样对电阻阻值有要求，相对稳定很多，经过制作测试，没有试过误判，制作简单，但写程序时调试时会比较麻烦一点，需要对每个按键的AD值范围进行测量与记录。我自己做了一个30键键盘，测量记录也只用了10多分钟。

测量方法也很简单，编一个小程序，记录AD转换的最大值与最小值用液晶或者数码管显示出来。把键盘输出端接到AVR的AD端，逐个按键按，每个按键都多按几次，直到显示的最大最小值显示不再变化，记录最大最小值，这个范围值便是对应该按键的AD范围值。

记录好每个键的AD范围后，键盘的检测程序只要进行AD转换，然后判断该AD值属于哪个按键的AD值范围便知道是哪个按键。（如果不是对程序效率有很高的要求，请不要判断按键函数时用折半算法，因为用折半算法来写判断按键函数写需要非常大的时间和精力，而且程序容量也大很多很多。我折半算法写过一次，效率是提高了8倍，但耗费了我半天时间，而且可读性和可移植性很低。）

附带问题：
我自己做的30键键盘，用普通1k +-5％的炭膜电阻，实测AD干扰非常严重（不知道是不是因为有干扰），浮动最大有+-15LBS。但这些干扰很确定，每个按键的AD值浮动的范围都不会变，始终会在那个范围里浮动。例如键盘的第一个按键它的AD值范围是1000LBS到900LBS，无论用手机在旁边打电话啊，摆到电源隔壁啊，都是一样没变化。确定好每个键的AD值范围后就很稳定，没有试过检测错键。我不知道这是电路引入干扰还是电路元器件的问题。因为能把这个AD浮动范围缩小的话，就可以增加更加多的按键，现在+-15LBS的浮动范围最多只可以实现33个按键。如果AD浮动范围足够小的话，例如+-5LBS，理论上还可以实现组合键功能。我是一位初学者，请各位高手指点指点。

还有就是阿莫邮购非常好，昨天在阿莫那里订了一大箱元件来做项目，今天就到货，服务一流，元件包装一流！不足的是元件种类少了点，居然没有1％精度的电阻，原本还想买堆回来试下用来做这个键盘效果会不会好一点。-_-|

lazysummer · 发表于 2007-11-11 18:30:03

补充，对比其他AD键盘设计的优点

如这种AD键盘设计，如果做30个按键的话会很不稳定，后面的按钮会很容易出现误判，因为它每个按键的对应AD值是非线性分配的。
第n个按键的理论AD值是1024*（n-1）/n
第30个按键的理论AD值是1024*29/30＝989.867LBS
第29个按键的理论AD值是1024*28/29＝988.690LBS
第28个按键的理论AD值是1024*27/28＝987.429LBS
第27个按键的理论AD值是1024*26/27＝986.074LBS
......
可以看出如果按键数多的话，后面按键的对应AD相隔会非常小，对AD转换的精度要求非常高，达到1LBS，容错能力非常低，受点干扰或者AD转换有误（AVR的转换精度是+ -0.5LBS）就会出现出错。
如果要改善稳定性的话只有改变电阻R的值，按照经过计算的电阻分配表来连接电阻，这样的稳定度会高很多，对AD的转换精度也低很多，MAX公司最近准备上市一种专门的按键检测芯片max11041，用八位AD进行检测，支持30按键，所用的键盘电路就是这种，把R按它提供的电阻分配表来连接。但这样一来制作会难很多，因为不是很多人会有这么多种类而且齐全的电阻。
我所设计的AD键盘每个按键的对应AD值是接近线性分配的，稳定而且容易制作，经过实物测试（30键），只是AD浮动问题还没有解决才不能增加更多的按键。

dxjk · 发表于 2007-11-11 19:41:42

是不是每做一个板都要测测量范围啊，如果哪样不妙了

Jacky · 发表于 2007-11-11 19:53:56

假如若干年后，阻值发生漂移怎么办？用在产品上总觉得不放心

Qhjh · 发表于 2007-11-11 21:31:59

如果感到不放心,在项目中触摸屏就甭用了.

bing0110 · 发表于 2007-11-11 22:24:01

【3楼】:用精密电阻

ssyniuej · 发表于 2007-11-12 02:02:23

用恒流源来做，这样可以将容限加大，本来我用过这种设计，但后来所用的按键太少，所以还是直接用电阻分压了。

liqu · 发表于 2007-11-12 08:03:07

上个恒流源图吧，咱也学习一下．

donkey · 发表于 2007-11-12 08:55:55

你这个按键有优先级的,同时按下就傻眼了

sunli_suzhou · 发表于 2007-11-12 11:32:07

原理是好，我曾用在一款带水的机器上，在按键和主机接口处有点水（有水阻）导致误判把我搞死了。

Forever · 发表于 2007-11-12 11:36:28

路过，顶一下！

haizhilan · 发表于 2007-11-12 11:57:51

AD来做键盘，组合键怎么用呀？

feiyue · 发表于 2007-11-12 18:39:30

一个AD口，多个按键，分压电阻等值，不是最优解！

hsj210 · 发表于 2007-11-12 21:57:14

这种电路存在很大的辟端，如果中间哪个电阻出现问题，后面的按键将会全部失效。所以用在厂品上时，是不会这样做的一般是：（这样也有一个好处，电阻比较好选）

MicroPLC · 发表于 2007-11-12 22:26:03

精密电阻的造价也不低啊！

lazysummer · 发表于 2007-11-13 00:52:40

哈哈··多谢各位的指教··
这是我第一个创作的东东，没什么技术含量和深度，请勿见怪。
我设计这个键盘的主要原因只是见到其他AD键盘制作太难，需要很多种电阻，对于我们学生来说不方便制作，所以就想出这样一个制作方便一点的键盘出来。这个设计绝对只是一个学生课余想太多的制作，远远没有到产品级。而且我做这个AD键盘主要是想试一下AD单线键盘和普通扫描键盘用起来有什么不同而已。大家就当作是看看学生作业那样吧，哈哈哈哈！
组合键公式还在推导验证中，如果各位有兴趣的话我推导好会发上来。
对于各位高手的指导，小弟虚心受教了。^-^

wanyou132 · 发表于 2007-11-19 17:13:45

这种键盘如果同时按下多于1个的键，那未检测到地键回是在一系列键中最接近ADC的输入的那个键，键有优先次序之分的.
这种键盘做组合键纯数扯淡,根本没有实际意义
能做到12键就可以,你得考虑按键阻值的变化
http://www2.ouravr.com/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=830574&bbs_page_no=4&bbs_id=1000

zhonghua_li · 发表于 2007-11-19 21:24:09

TO 楼主：这种电路的缺点就是，如果几个键同时按下可能会被当作别的键，这样很危险；而1楼的电路可以受最上面的那个按键屏蔽
TO 1楼：R2,R3,R4可以取得不一样，来把每档分成均匀的。

具体看这里：
http://www.ouravr.com/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=823640&bbs_page_no=1&search_mode=3&search_text=zhonghua_li&bbs_id=9999
之16，18楼

cjbcjb · 发表于 2007-11-20 17:03:08

学习了

lazysummer · 发表于 2007-11-27 02:44:12

如上图一个六按键键盘，将AVCC连到键盘电源+5v，则理论上

n个按键键盘，按下第S按键AD值计算公式：AD=1024*(n-S)/n
按下按键1，AD值为1024*6/7＝877.741
按下按键2，AD值为1024*5/7＝731.428
按下按键3，AD值为1024*4/7＝585.142
按下按键4，AD值为1024*3/7＝438.857
按下按键5，AD值为1024*2/7＝292.571
按下按键6，AD值为1024*1/7＝146.714

n个按键键盘，同时按下第S1按键和S2按键AD值计算公式：
if(S1>S2) AD=1024*(n-s1+1)/(s2+n-s2+1);
if(S1<S2) AD=1024*(n-s2+1)/(s1+n-s2+1);

同时按下5和6键 AD值为1024*1/6＝170.666
同时按下4和6键 AD值为1024*1/5＝204.800
同时按下3和6键 AD值为1024*1/4＝256.000
同时按下2和6键 AD值为1024*1/3＝341.333
同时按下1和6键 AD值为1024*1/2＝512.000 (与同时按下2和5键和同时按下3和4键相同)

同时按下4和5键 AD值为1024*2/6＝1024*2/3=341.333 (与同时按下1和5键和同时按下2和3键相同)
同时按下3和5键 AD值为1024*2/5＝409.600
同时按下2和5键 AD值为1024*2/4＝1024*1/2=512.000 (与同时按下1和6键和同时按下3和4键相同)
同时按下1和5键 AD值为1024*2/3=682.666 (与同时按下2和3键和同时按下4和5键相同)

同时按下3和4键 AD值为1024*3/6＝1024*1/2=512.000 (与同时按下1和6键和同时按下2和5键相同)
同时按下2和4键 AD值为1024*3/5＝614.400
同时按下1和4键 AD值为1024*3/4=768.000

同时按下2和3键 AD值为1024*4/6＝1024*2/3=682.666 (与同时按下1和5键和同时按下4和5键相同)
同时按下1和3键 AD值为1024*4/5=819.200

同时按下1和2键 AD值为1024*5/6＝853.333

因为最近要考试，还没有把组合建公式推导完成，现在简单的推导一下组合键功能。
理论上如AD检测误差控制在+-10LBS内，侧可以实现九种两键组合键功能，此设计在理论是可以实现组合键功能的

回十六楼，这个设计是没有优先次序之分的，计算公式已给出。

回十七楼，你贴子所说的设计已经用于随身听，mp3等产品的线控很久了，max公司也推出专门的检测芯片，数据手册上也给出了电阻分配表，稳定性于实用性无需质疑。我这个设计是我原创的，拿出来给大家献丑一下，稳定性和实用性的确还是不够。

chendaon · 发表于 2007-11-27 13:15:47

经典，路过

halloween · 发表于 2008-1-10 16:36:34

留个脚印

abcdezh · 发表于 2008-1-10 16:51:23

路过，学习

Edesigner · 发表于 2008-1-10 17:23:26

强烈建议不要使用AD键盘。接触不良时会出现误操作。创维电视就经常出现。可以把键盘和LED驱动共同IO口。

gphs · 发表于 2008-1-10 21:06:37

使用时间长了,可能会出问题,要使用,键应该尽量少些,把范围给得大一些!有点误差也不会有什么影响!

cfanandham · 发表于 2008-1-11 20:40:57

将19楼的图按键一去掉,R1.R2的连接点接单片机基准电源输入,单片机选外部基准,(在AVR上实现),这样就不会有干扰了.

cfanandham · 发表于 2008-1-11 20:53:15

这种键盘键较多时一般需写一个专用标定程序,在生产中的电路连接测试时(就是JTAG的最初开发目的),将标定数据写入EEPROM,换上真正的功能芯片时读取EEPROM的内容作为按键判断的依据,每台机器都不一定一样.(呵呵,无意中实现了加密).
每一种电路都不是十全十美的,当我们将一个电路应用到具体的环境中时,如果他的缺点不会对总体产生不可饶恕的影响,那么我们就可以说这个电路适合这个环境.

changyi942 · 发表于 2008-4-16 11:06:43

记号

langeliu · 发表于 2008-4-16 13:26:44

做的少还好点，按键一多容易出错

maskiss · 发表于 2008-5-24 16:38:54

这样的按键千万别搞到生命支持系统上面,出问题的话那很可怕的^……

zlutian · 发表于 2008-5-24 23:17:41

谢谢, mark

gxlujd · 发表于 2008-5-25 00:15:44

AD程序一定要做数字滤波，特别是对随机的干扰脉冲要滤掉，这样的键盘按键不多，AD值间隔较大的情况下还是具有实用价值的。

ndust · 发表于 2008-5-25 07:09:52

记号

madha · 发表于 2008-5-25 20:25:22

记号

FIFO · 发表于 2008-5-25 20:45:56

我觉得程序上做数字滤波,电路上每个A/D引脚都对地接一个小滤波电容.肯定就不会再有干扰了．

0620221 · 发表于 2009-6-11 14:03:04

luoguo

fwluck · 发表于 2009-6-11 17:30:05

路过。

gshuang1 · 发表于 2009-6-11 21:46:20

我曾经也用过楼主的设计方法，稳定性比较差，按键越多，受干扰的就越严重。

xunke · 发表于 2010-4-11 17:21:30

回复【37楼】gshuang1
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ad值有越大时会出现+/-1误差，我用STC单片机的实验的。

slamkk · 发表于 2010-4-13 13:34:54

非顶不可

newer2008 · 发表于 2010-4-22 13:58:44

这种键盘的编程思路是怎么样的呢？检测放电时间？然后根据时间查表，求值（是一个范围值）？

cumt_123456 · 发表于 2011-8-12 14:31:19

感觉很好，哈哈

jamesabc007 · 发表于 2012-1-10 16:28:55

强烈建议不要使用AD键盘。接触不良时会出现误操作。

HZKJ · 发表于 2012-10-19 21:54:13

哈哈，跨时代的帖子。07年到12年，楼主该工作多年了吧。大家在实际产品中是否有用到过这种方法的呢，10个按键以内。。

SevenWans · 发表于 2012-11-30 11:05:40

MARK~

liang118038 · 发表于 2013-2-20 16:49:33

AD按键还是不要用到产品上吧，干扰还不是最大问题，最大的问题是按键互相影响，还有按钮的接触电阻直接影响键位可靠性根本不能保证，每用一段时间就要换新的按钮，你敢这样折腾吗？

【原创】新型单线AD键盘，保证稳定（附一个问题：如何减少AD键盘的干扰）

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