一种按键操作检测电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种按键操作检测电路。

背景技术：

现有技术采用MCU定时器做单按键检测功能。如图1所示，MCU连接电路中的检测点，当按键按下时，检测点为低电平，当按键松开时，检测点为高电平，通过MCU设置定时计数器来计算低电平的持续时间T0，当T0小于1s时，识别为短按按键，MCU执行开机操作；小T0大于1s小于3s，识别为长按按键，MCU执行“音量加”或“音量减”等操作；当T0大于10s，识别为超长按按键，MCU执行复位操作。

由于电路完全依赖MCU的的操作，因为要通过此按键做开关机操作，需要计算按键按下时间，需要MCU内部的定时计数器，而MCU内部的定时计数器一般都是比较稀缺的资源。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种按键操作检测电路，不占用MCU的定时计数器资源。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种按键操作检测电路，包括电源端、按键、第一电容、第一比较器、第二比较器、第一基准电压电路、第二基准电压电路、充电电阻、放电电阻、短按控制信号输出端和第一长按信号输出端；

所述按键在按下时连通第一触点和第二触点；所述充电电阻的第一端连接所述电源端，所述充电电阻的第二端连接所述第一触点，所述第二触点连接所述第一电容的第一端；所述第一电容的第二端接地；所述放电电阻的第一端连接所述第一电容的第一端，所述放电电阻的第二端连接所述第一电容的第二端；

所述第一电容的第一端还连接所述第二比较器的一个输入端，所述第二比较器的另一个输入端连接所述第二基准电压电路的输出端；所述第二比较器的输出端连接所述第一长按信号输出端；

所述第一基准电压电路输出的基准电压值小于所述第二基准电压电路输出的基准电压值。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型实施例提供的按键操作检测电路，利用电容的电压不瞬变的特点完成按键长短的识别，具体地，当按键按下时间比较短，电容充电时间比较短，电压只能上升到第一基准电压电路输出的电压值，则第一比较器输出短按信号，通过短按信号输出端输出至MCU；当按键按下时间比较长，电容充电时间比较长，电压能上升到第二基准电压电路输出的电压值，则第二比较器输出第一长按信号，通过第一长按信号输出端输出至MCU。MCU仅需延迟判断，如果短按信号消失仍未出现长按信号则执行短按信号对应的操作，如果短按信号一直持续到有长按信号出现，则根据长按信号执行操作，无需使用计时器。

进一步地，所述按键操作检测电路还包括第一开关电路和第二开关电路；

所述第一开关电路包括第一输入端、第一输出端和第一控制端；所述第二开关电路包括第二输入端、第二输出端和第二控制端；

所述电源端连接所述第一输入端，所述第一输出端连接所述第二输入端，所述第二输出端连接所述第一比较器的供电端，所述第二输出端还连接所述第二比较器的供电端；

所述第一长按信号输出端连接所述第一控制端；所述第一电容的第一端还连接所述第二控制端。

在进一步方案中，按键操作电路包括第一开关电路和第二开关电路，第一开关电路和第二开关电路受第一长按信号输出端和第一电容上的电压控制，通过设置第一开关电路常闭合，第二开关电路上电时闭合，相比现有技术需要MCU在关机状态下仍有电，本实用新型可以做到低功耗，甚至0功耗。

进一步地，所述按键操作检测电路还包括第三比较器、第三基准电压电路和第二长按信号输出端；

所述第一电容的第一端还连接所述第三比较器的一个输入端，所述第三比较器的另一个输入端连接所述第三基准电压电路的输出端，所述第三比较器的输出端连接所述第二长按信号输出端；

所述第二输出端还连接所述第三比较器的供电端；

所述第三基准电压电路输出的基准电压值大于所述第一基准电压电路输出的基准电压值且小于所述第二基准电压电路输出的基准电压值。

在进一步方案中，设置有第三比较器，对三种时长的按键按下信号进行区分，其中，电容充电时间比较短，电压只能上升到第一基准电压电路输出的电压值时，第一比较器输出短按信号；电容充电时间长至电压可上升到第三基准电压电路输出的电压值时，则第三比较器输出第二长按信号；电容充电时间长至电压可上升到第二基准电压电路输出的电压值时，则第二比较器输出第一长按信号。一般地，短按信号可执行音量加减或播放暂停等单一功能，第二长按信号可执行关机功能，第一长按信号可执行复位功能，提高本实用新型的实用性。

进一步地，所述第一电容的第一端还连接所述第二比较器的一个输入端，所述第二比较器的另一个输入端连接所述第二基准电压电路的输出端，具体为：

所述第一电容的第一端连接所述第二比较器的反相输入端，所述第二比较器的正相输入端连接所述第二基准电压电路的输出端；

所述第一开关电路还包括反相电路、第一P型MOS管；所述反相电路的输入端连接所述第一控制端，所述反相电路的输出端连接所述第一P型MOS管的栅极，所述第一P型MOS管的源极连接所述第一输入端，所述第一P型MOS管的漏极连接所述第一输出端。

进一步地，所述反相电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、反相供电端和第一NPN三极管；

所述第一电阻的第一端连接所述反相电路的输入端，所述第一电阻的第二端连接所述第一NPN三极管的基极，所述第一NPN三极管的集电极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述反相供电端，所述反相供电端连接所述第一输入端；所述第一NPN三极管的集电极还连接所述第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接所述反相电路的输出端；所述第一NPN三极管的发射极接地。

进一步地，所述第二开关电路还包括开机使能端、第一二极管、第二二极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二NPN型三极管、第二P型MOS管；

所述开机使能端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述第四电阻的第一端；所述第二控制端连接所述第二二极管的正极，所述第二二极管的负极连接所述第四电阻的第一端；

所述第四电阻的第二端连接所述第二NPN型三极管的基极，所述第二NPN三极管的集电极连接所述第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接所述第二输入端；所述第二NPN三极管的集电极还连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述第二P型MOS管的栅极；所述第二P型MOS管的源极连接所述第二输入端，所述第二P型MOS管的漏极连接所述第二输出端。

进一步地，其特征在于，所述按键操作检测电路还包括外部MCU供电端；所述外部MCU供电端连接所述第二开关电路的第二输出端。

附图说明

图1是现有技术的按键操作检测电路的示意图；

图2是本实用新型提供的按键操作检测电路的一个实施例的示意图；

图3是本实用新型提供的按键操作检测电路的另一个实施例的示意图；

图4是按键操作检测电路中的第一开关电路的一个实施例的示意图；

图5是按键操作检测电路中的第二开关电路的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，是本实用新型提供的按键操作检测电路的一个实施例的示意图。

本实施例的按键操作检测电路，包括电源端VCC、按键KEY、第一电容C1、第一比较器U1、第二比较器U2、第一基准电压电路11、第二基准电压电路12、短按控制信号输出端OUT1和第一长按信号输出端OUT2；

按键在按下时连通第一触点1和第二触点2；电源端VCC连接第一触点1，第二触点2连接第一电容C1的第一端KEY1；第一电容C1的第二端接地；

第一电容C1的第一端还连接第一比较器U1的一个输入端，第一比较器U1的另一个输入端连接第一基准电压电路11的输出端；第一比较器U1的输出端连接短按信号输出端OUT1；

第一电容C1的第一端KEY1还连接第二比较器U2的一个输入端，第二比较器U2的另一个输入端连接第二基准电压电路12的输出端；第二比较器U2的输出端连接第一长按信号输出端OUT2；

第一基准电压电路11输出的基准电压值小于第二基准电压电路12输出的基准电压值；

按键操作检测电路还包括充电电阻R7；

电源端VCC连接第一触点1，具体为：电源端VCC通过充电电阻R7连接第一触点1；其中，充电电阻R7的第一端连接电源端VCC，充电电阻R7的第二端连接第一触点1。

电阻R7是充电电阻，用于在按键按下后，给第一电容C1充电；

按键操作检测电路还包括放电电阻，放电电阻的第一端连接第一电容的第一端，放电电阻的第二端连接第一电容的第二端。

放电电阻R8是放电电阻，用于在按键松开后，给第一电容C1放电。

本实施例提供的按键操作检测电路，利用电容的电压不瞬变的特点完成按键长短的识别，具体地，当按键按下时间比较短，电容充电时间比较短，电压只能上升到第一基准电压电路输出的电压值，则第一比较器U1输出短按信号；通过短按信号输出端输出至MCU；

具体地，短按信号可以是高电平，也可以是低电平，本实用新型不对此限定，若要使短按信号为高电平，可以将KEY1结点连接至第一比较器的正相输入端，第一基准电压电路11的输出端连接至第一比较器的反相输入端；若要使短按信号为低电平，则将KEY1结点连接至第一比较器的反相输入端，第一基准电压电路11的输出端连接至第一比较器的正相输入端；

当按键按下时间比较长，电容充电时间比较长，电压能上升到第二基准电压电路输出的电压值，则第二比较器输出第一长按信号，通过第一长按信号输出端输出至MCU(第一长按信号的电平高低设置与短按信号的电平高低设置相类似)。MCU仅需延迟判断，如果短按信号消失仍未出现长按信号则执行短按信号对应的操作，如果短按信号一直持续到有长按信号出现，则根据长按信号执行操作，无需使用计时器。

参见图3，是本实用新型提供的按键操作检测电路的另一个实施例的示意图；

本实施例的按键操作检测电路，包括电源端VCC、按键KEY、第一电容C1、第一比较器U1、第二比较器U2、第一基准电压电路11、第二基准电压电路12、充电电阻R7、放电电阻R8、短按控制信号输出端OUT1和第一长按信号输出端OUT2；

按键在按下时连通第一触点1和第二触点2；充电电阻R7的第一端连接电源端VCC，充电电阻R7的第二端连接第一触点1，第二触点2连接第一电容C1的第一端KEY1；第一电容C1的第二端接地；放电电阻R8的第一端连接第一电容C1的第一端，放电电阻R8的第二端连接第一电容C1的第二端；

第一电容C1的第一端还连接第一比较器U1的一个输入端，第一比较器U1的另一个输入端连接第一基准电压电路11的输出端；第一比较器U1的输出端连接短按信号输出端OUT1；

第一电容C1的第一端KEY1还连接第二比较器U2的一个输入端，第二比较器U2的另一个输入端连接第二基准电压电路12的输出端；第二比较器U2的输出端连接第一长按信号输出端OUT2；

第一基准电压电路11输出的基准电压值小于第二基准电压电路12输出的基准电压值。

按键操作检测电路还包括第一开关电路L1和第二开关电路L2；

第一开关电路L1包括第一输入端IN1、第一输出端OUT11和第一控制端；第二开关电路L2包括第二输入端IN2、第二输出端OUT12和第二控制端；

所述电源端VCC连接所述第一输入端IN1，所述第一输出端OUT11连接所述第二输入端IN2，所述第二输出端OUT12连接所述第一比较器U1的供电端，所述第二输出端OUT12还连接所述第二比较器U2的供电端；

所述第一长按信号输出端OUT2连接所述第一控制端；所述第一电容C1的第一端KEY1还连接所述第二控制端。

按键操作电路包括第一开关电路和第二开关电路，第一开关电路和第二开关电路受第一长按信号输出端和第一电容上的电压控制，通过设置第一开关电路常闭合，第二开关电路上电时闭合，相比现有技术需要MCU在关机状态下仍有电，本实用新型可以做到低功耗，甚至0功耗。

按键操作检测电路还包括第三比较器U3、第三基准电压电路13和第二长按信号输出端OUT3；

所述第一电容C1的第一端KEY1还连接所述第三比较器U3的一个输入端，所述第三比较器U3的另一个输入端连接所述第三基准电压电路13的输出端，所述第三比较器U3的输出端连接所述第二长按信号输出端OUT3；

所述第二输出端OUT12还连接所述第三比较器U3的供电端；

所述第三基准电压电路13输出的基准电压值大于所述第一基准电压电路11输出的基准电压值且小于所述第二基准电压电路12输出的基准电压值。

本实施例设置有三个比较器，对三种时长的按键按下信号进行区分，其中，电容充电时间比较短，电压只能上升到第一基准电压电路输出的电压值时，第一比较器输出短按信号；电容充电时间长至电压可上升到第三基准电压电路输出的电压值时，则第三比较器输出第二长按信号；电容充电时间长至电压可上升到第二基准电压电路输出的电压值时，则第二比较器输出第一长按信号。一般地，短按信号可执行音量加减或播放暂停等单一功能，第二长按信号可执行关机功能，第一长按信号可执行复位功能，提高本实用新型的实用性。短按信号和第二长按信号之间可以由MCU做延时判断实现区分，当识别有短按信号后，如果出现第二长按信号则执行第二长按信号对应的操作，如果短按信号消失而第二长按信号仍未出现则执行短按信号对应的操作，而第一长按信号输出端可设置为复位功能，属于非常规情况下使用，一旦第一长按信号出现则可断开第一开关电路，断掉系统供电，无需MCU作区分判断。

进一步地，所述按键操作检测电路还包括外部MCU供电端VCC_M；所述外部MCU供电端VCC_M连接所述第二开关电路L2的第二输出端OUT12。

本实施例，通过两个开关电路为MCU和三个比较器供电，通过使开关电路在按键按下实现开机后常闭，按键长按关机或超长按复位后任意一个开关电路断开，即可实现整个系统断电。具体地，可设置KEY1结点通电后使系统上电，控制第二开关电路保持闭合，当系统掉电时才断开(系统掉电可由MCU输出信号实现)；同时第一开关电路在长按关机信号或超长按复位信号为指定电平时断开，其余情况下保持闭合。通过这样设置可以使系统在待机时实现低功耗，甚至0功耗。同时全部功能由模拟电路组成，可靠性高，不受程序影响。而现有技术依赖MCU的计时操作，当MCU或MCU的电源死机时，超长按按键功能失效，只能通过拆机断电解决。

下面通过图4和图5给出具体设置第一开关电路和第二开关电路的实施方式。

参见图4，是按键操作检测电路中的第一开关电路的一个实施例的示意图；

第一开关电路还包括反相电路、第一P型MOS管；其中，反相电路可由以下方案实现：

反相电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、反相供电端、第一NPN三极管Q3以及反相电路的输入端和输出端；第一电阻R1的第一端连接所述反相电路的输入端，所述第一电阻R1的第二端连接所述第一NPN三极管Q3的基极，所述第一NPN三极管Q3的集电极连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接所述反相供电端；所述第一NPN三极管Q3的集电极还连接所述第三电阻R3的第一端，所述第三电阻R3的第二端连接所述反相电路的输出端；所述第一NPN三极管Q3的发射极接地；

所述反相供电端连接所述第一输入端IN1；所述反相电路的输入端连接所述第一控制端CTRL1，所述反相电路的输出端连接所述第一P型MOS管Q1的栅极，所述第一P型MOS管Q1的源极连接所述第一输入端IN1，所述第一P型MOS管Q1的漏极连接所述第一输出端OUT11。

本实施例通过反相电路，使第一控制端CTRL1的信号为高电平时，拉低第一P型MOS管的栅极电压，即实现第一开关电路闭合，使IN1和OUT11连通。而在CTRL1的信号为低电平时，第一开关电路断开。由于要使第一开关电路在长按关机信号或超长按复位信号为指定电平时断开，其余情况下保持闭合，而第一控制端CTRL1受超长按信号控制，即第一长按信号，因此第一长按信号需以低电平输出，因此，KEY1结点应连接至第二比较器的反相输入端，即第一电容C1的第一端还连接所述第二比较器U2的一个输入端，所述第二比较器U2的另一个输入端连接所述第二基准电压电路12的输出端，具体为：

所述第一电容C1的第一端连接所述第二比较器U2的反相输入端，所述第二比较器U2的正相输入端连接所述第二基准电压电路12的输出端。

需要说明的是，本实施例采用低电平控制第一控制端CRTL1，在其他实施例中，也可以使用高电平控制CRTL1；采用高电平控制时，可选择不使用反相电路控制Q1，也可以将Q1替换为高电平导通的开关管，或者以其他电路形式实现第一开关电路。

参见图5，是按键操作检测电路中的第二开关电路的一个实施例的示意图。

所述第二开关电路还包括开机使能端CMD0、第一二极管D1、第二二极管D2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二NPN型三极管Q4、第二P型MOS管Q2；

所述开机使能端CMD0连接所述第一二极管D1的正极，所述第一二极管D1的负极连接所述第四电阻R4的第一端；所述第二控制端CTRL2连接所述第二二极管D2的正极，所述第二二极管D2的负极连接所述第四电阻R4的第一端；

所述第四电阻R4的第二端连接所述第二NPN型三极管Q4的基极，所述第二NPN三极管Q4的集电极连接所述第五电阻R5的第一端，所述第五电阻R5的第二端连接所述第二输入端IN2；所述第二NPN三极管Q2的集电极还连接所述第六电阻R6的第一端，所述第六电阻R5的第二端连接所述第二P型MOS管Q2的栅极；所述第二P型MOS管Q2的源极连接所述第二输入端IN2，所述第二P型MOS管Q2的漏极连接所述第二输出端。

按键按下后，KEY结点的电压为高电平，按键松开后，KEY结点的电压为低电平，但由于开机后MCU会输出开机使能信号CMD0持续拉高，因此Q6导通，Q4导通，第二开关电路闭合。在MCU识别到代表关机的第二长按信号后(具体地，MCU识别到短按信号时，不会立刻执行短按信号，如果短按信号消失未出现长按信号则执行短按信号，如果短按信号持续到长按信号出现，则执行长按信号)，CMD0才置低，第二开关电路断开。

通过上述第一开关电路和第二开关电路的设置，可实现在关机信号、超长按信号出现时，系统断开供电，而在开机状态下，若无长按信号和超长按信号，则系统一直保持供电，且无需计时器即能准确识别短按信号、关机信号(第二长按信号)和超长按信号(第一长按信号)。

本实用新型实施例提供的按键操作检测电路，利用电容的电压不瞬变的特点完成按键长短的识别，具体地，当按键按下时间比较短，电容充电时间比较短，电压只能上升到第一基准电压电路输出的电压值，则第一比较器输出短按信号，通过短按信号输出端输出至MCU；当按键按下时间比较长，电容充电时间比较长，电压能上升到第二基准电压电路输出的电压值，则第二比较器输出第一长按信号，通过第一长按信号输出端输出至MCU。MCU仅需延迟判断，如果短按信号消失仍未出现长按信号则执行短按信号对应的操作，如果短按信号一直持续到有长按信号出现，则根据长按信号执行操作，无需使用计时器。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本实用新型的保护范围。