一种ad键盘电路及ad按键自适应调整方法
【专利摘要】本发明提供一种AD键盘电路及AD按键自适应调整方法，电路包括：多个按键的一端并联并连接模数转换器的电压采集端口，所述电压采集端口经上拉电阻接电源，多个按键的另一端分别连接多个串联电阻的分压点；方法包括：当新获取的按键电压值与列表中任一电压值相比超出正常误差，记录该电压值，否则，将与新获取电压值同一功能响应预设区间的电压值的记录次数加一；当被记录的电压值个数等于按键个数，并且每个电压值的记录次数大于或等于设定次数时，执行功能响应预设区间调整。本发明实现了自动识别并适应电子产品个体及使用环境影响造成的差异，自动纠正串键、按键失效及按键功能错位的情况，提高AD键盘的设计容量及AD按键的抗干扰能力。
【专利说明】—种AD键盘电路及AD按键自适应调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及AD键盘【技术领域】，具体涉及一种AD键盘电路及AD按键自适应调整方法。
【背景技术】
[0002]在电子产品中，键盘有多种形式，如独立按键、矩阵键盘、编码键盘、触摸键盘、AD键盘等。本发明涉及的是AD键盘。AD键盘具有电路设计简单、节省1 口资源等优点，在电子产品设计中被广泛使用。AD键盘的设计原理是:利用串联电阻分压设计，将参考电压分成若干份，再将若干个按键的一端分别连到不同的分压点上，另一端并联并与模数转换器的电压采集端口相连；不同按键按下时，模数转换器会采集到不同的电压。微处理器正是通过不同的电压来区分不同的按键。图1所示为现有的AD键盘电路图。
[0003]人们希望能够在同一个AD输入端口上设计尽量多的按键，因为AD端口本身是一个很重要的资源。但是，偏置电压不能够被无限细分，因为AD键盘稳定工作的前提条件是AD输入端口能检测到稳定的电压反馈。模数转换本身存在精度问题，加上环境干扰，温度漂移，物料偏差，工艺误差等原因，生产的每一个或每一批产品中会存在差异，AD键盘的设计必须考虑每个分压值的波动范围。电子设计中不得不通过减少每个AD端口的按键数量的方式来兼容理论上存在的个体偏差，达到稳定可靠的目的。尽管如此，在大批量生产中，或在使用过程中，仍然避免不了串键(即某一按键的实际反馈电压匹配到了理想设计中相邻按键的电压值)或按键失效的情况发生，因为各种导致电压检测不稳定的因素有一定的机率呈现叠加效果，这使得实际采样电压值偏离理想电压值，并超过了可容纳的偏差范围，从而出现了串键或按键失效情况。
[0004]串键或按键失效对于一个电子产品的影响是致命的，直接造成了功能失效或混舌L令用户无法正常使用该产品。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种AD键盘电路及AD按键自适应调整方法，实现了自动识别并适应电子产品个体及使用环境影响造成的差异，自动纠正串键、按键失效及按键功能错位的情况，提高AD键盘的设计容量及AD按键的抗干扰能力。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为:
[0007]本发明一方面提供一种AD键盘电路,多个按键的一端并联并连接模数转换器的电压采集端口，所述电压采集端口经上拉电阻接电源，多个按键的另一端分别连接多个串联电阻的分压点。
[0008]进一步地，任意两个按键按下时，这两个按键之间的电阻被短路。
[0009]本发明另一方面提供一种AD按键自适应调整方法，包括:
[0010]识别到有按键按下时，在列表中记录当前按键电压值，并按大小排序编号；
[0011]当新获取的按键电压值与所述列表中任一电压值相比超出正常误差，记录该电压值，否则，将与新获取电压值同一功能响应预设区间的电压值的记录次数加一；
[0012]当被记录的电压值个数等于按键个数，并且每个电压值的记录次数大于或等于设定次数时，执行功能响应预设区间调整。
[0013]进一步地，当任意多个按键同时按下时，记录多个按键中单个按键电压最低的值。
[0014]本发明的有益效果是:提供一种AD键盘电路及AD按键自适应调整方法，能够自动地识别并适应电子产品个体及使用环境影响造成的差异，如适应因模数转换本身存在精度问题、环境干扰、温度漂移、物料偏差、工艺误差等原因，使产品存在的差异；通过调整按键电压值对应的功能响应预设区间，本发明还能自动纠正串键、按键失效及按键功能错位的情况，从而提高AD键盘的设计容量及AD按键的抗干扰能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是现有的AD键盘电路图；
[0016]图2是本发明的AD键盘电路图；
[0017]图3是传统的AD按键响应正常模型示意图；
[0018]图4是传统的AD按键响应失效模型示意图；
[0019]图5是记录排序应用于图4中的失效模型的示意图；
[0020]图6是本发明的AD按键自适应调整方法的实施流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
[0022]如图2所示，本实施例一方面提供一种AD键盘电路，多个按键的一端并联并连接模数转换器的电压采集端口，所述电压采集端口经上拉电阻接电源，多个按键的另一端分别连接多个串联电阻的分压点。
[0023]图2中以一条AD线设计五个按键Keyl?Key5为例，模数转换器的电压采集端口 AD_key连接到AD转换口输入端。Rl?R6为固定电阻，可根据实际情况配置电阻值，令每个按键单独按下时可得到符合一定比例的电压值。该AD键盘电路特征在于，任一按键按下时，其上拉电阻都为同一个电阻(如图2中Rl);任意两个按键按下时，这两个按键之间的电阻会被短路。该AD键盘电路设计的目的在于:在同一条AD线上的按键做任意操作时(任意一个或多个按键按下)，最多只能产生跟按键数量相等数量的稳定的电压值。如图2中，进行任意操作，稳定电压值的数量有且只有5个。稳定的电压值是指按键按稳后所采到的电压值，并且约定在偏差允许范围内的不同电压值也为同一个值。
[0024]本发明另一方面提供一种AD按键自适应调整方法，包括:
[0025]识别到有按键按下时，在列表中记录当前按键电压值，并按大小排序编号；
[0026]当新获取的按键电压值与所述列表中任一电压值相比超出正常误差，记录该电压值，否则，将与新获取电压值同一功能响应预设区间的电压值的记录次数加一；
[0027]当被记录的电压值个数等于按键个数，并且每个电压值的记录次数大于或等于设定次数时，执行功能响应预设区间调整。
[0028]在本发明的实施例中，当任意多个按键同时按下时，记录多个按键中单个按键电压最低的值。
[0029]按键识别是传统AD键盘设计的最大瓶颈，因为MCU唯一能识别的是某一根线上采集回来并被数字化后的电压。在对比预先定义的范围之前，MCU无法得知该电压代表哪个按键被按下，也无法知道该电压是否是一个无效的电压，更无法知道响应同一个功能(串键)的两个电压是否属于异常现象。
[0030]图3展不了传统的AD按键响应方案:图3中左侧图表表不随机按下一个按键时的实测电压及对应AD值，右侧图表表示在代码里预定义的各按键的范围(功能响应预设区间)及对应响应功能。只要设计合理，电路稳定，任意单个按键按下时都能响应预期的、对应的功能。
[0031]但如果在批量生产中，某一台机器上的偏置电压漂移严重；又或者在特定环境下，某一按键分压电阻阻值变化较大，其结果是，整体采样电压发生了偏移或单个按键电压发生了偏移。而这个偏移量一旦超过了预设范围就会出现最大按键失效、按键功能错位或串键的现象。
[0032]图4是传统的AD按键响应失效模型示意图；图4以单个按键电压偏移为例展示了按键串键现象:图1中的Key3理想电压3.5V负偏移到了 3.24V，该按键与Key4都响应了功能2。而此时MCU并不知道有两个按键响应了同一个功能，更不知道是Key3串了 Key2还是key2串了 Key3。另外，同一 AD线上的不同按键可能会被同时按下，这可能会产生不同于任何一个按键单独按下时的电压值。
[0033]为了解决上述问题，本发明结合图2的AD键盘电路对不同的按键进行识别，并对失效模型进行识别，然后对预设范围(功能响应预设区间)做相应的调整以适应AD键盘电路的实际情况。
[0034]I)按键的识别。要对失效模型进行识别，这要求首先能识别出失效模型中的不同按键。在这里我们需要引入一个“正常误差”概念。所谓正常误差，指对同一节点的电压进行多次采样，由于环境干扰，采样精度等原因，每次采样得到的数值可能不是同一个值而是在一个小范围内波动。这个“小范围”的具体数值是个经验值，可根据实际电路情况有进行定义。实际上在单个产品中，一旦PCB贴片完成，不管按键失效或者不失效，其对应采样电压都会相对稳定，被固定在某一“小范围”内。因此我们经常能看到一个按键有问题的产品按键永久有问题，一个没问题的产品，按键永久没问题。即使有个产品时而正常时而失效，也不违背这个事实，只不过恰好这个“小范围”正好分布在两个按键定义区之间。
[0035]为了进一步说明，还以图1为例，在某一 AD键盘中定义的正常误差为“0.05V”，借助这个“正常误差”，来区分不同的按键。如果真存在两个不同的按键电压值分布在同一正常误差范围内，那么这个可能是生产控制或设计本身出了严重问题，这不属于本专利严究的范围。如图4中的失效模型中，电压值3.24V跟3.0V都指向了同一个功能，但由于这两个电压差超过了 0.05V，因此软件能判断出这是两个不同的按键。
[0036]2)按键对应。能判断出不同的按键还是无法解决问题，如图4的失效模型中，电压值3.24V跟3.0V都响应了功能2，可知是串键，但并不知道是电压值3.24V不对还是3.0V不对。这需要有一种方法能将失效模型中的电压跟电路上的按键对应起来。
[0037]由于在具体产品中，每一根AD线上的按键数量是固定的，因此随机任意单个按键按下时，最多产生的稳定电压的数量就是按键的数量。可在按键按下时，将去抖动后的电压记录下来，并按大小排序及偏号。其中相同的电压值不重复记录，即新获取的电压值如果与记录表中任一个电压值相差为“正常误差”将不会被重复记录。这样如果只是单个按键操作，最后排好序的电压值可跟具体按键一一对应。图5展示的是记录排序应用于图4中的失效模型。从图5中我们可以很容易判断出一号按键也就是3.24V电压是失效电压，因此功能2跟功能I所对应的范围可做相应的调整。
[0038]当同一根AD线上的不同按键被同时按下时，其产生的电压可能不同于任一单个按键按下的电压并且跟任一单键电压相比超出“正常误差”，这会对记录及排序造成干扰。而图2所设计的电路原理图正是为了解决此问题。从图2可以看出，任意多个按键同时按下时，电压采样会服从其中单个按键电压最低的
[0039]值。这即使有多个按键同时按下，其数据也不影响记录及调整方法。
[0040]3)触发时机。根据上述方法，通过调整“预设范围(功能响应预设区间)”可以解决按键不起作用(常见于电压值最大的按键)、串键、按键功能错位的问题。但必须是所有按键的电压都被MCU采样并记录。因此该策略触发机制是，记录电压个数η =按键个数N，并且出现以下情况之一:(I)同一功能对应了两个按键，(2)存在功能对应不上按键。作为非一次性起作用的方案，当记录电压个数η =按键个数时N，进行处理调整，或不调整，之后清空记录数据进行下一次记录。当然为确保调整的正确性，可采取多次记录的方式进行对t匕，再实施调整。
[0041]该AD按键自适应调整方法实施后，可在出产品出厂功能检测时被触发；也可以在产品长时间使用、器件老化、环境干扰等造成失效时，用户有意或无意地按完所有按键时触发调整方法。
[0042]图6以一根AD线设计5个按键为例，设定为只有每个有效电压区间都出现3次之后才执行调整。如图6所示，本发明的AD按键自适应调整方法的实施流程如下:
[0043]初始化清空记录列表；
[0044]识别是否有按键按下，如是，与记录列表的电压值逐个比较；如否，重新识别是否有按键按下；
[0045]判断当前电压跟记录列表中任一电压相比是否都超出正常误差，如是，记录该电压值，如否，跟当前电压同一区间的电压记录次数加一；
[0046]判断被记录的电压个数是否等于设定个数，如否，重新识别是否有按键按下，如是，贝丨J:
[0047]判断每个电压记录次数是否均大于或等于设定次数，如否，重新识别是否有按键按下，如是，执行区间调整。
[0048]以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种AD键盘电路，其特征在于:多个按键的一端并联并连接模数转换器的电压采集端口，所述电压采集端口经上拉电阻接电源，多个按键的另一端分别连接多个串联电阻的分压点。
2.根据权利要求1所述的AD键盘电路，其特征在于:任意两个按键按下时，这两个按键之间的电阻被短路。
3.—种AD按键自适应调整方法，其特征在于，包括: 识别到有按键按下时，在列表中记录当前按键电压值，并按大小排序编号； 当新获取的按键电压值与所述列表中任一电压值相比超出正常误差，记录该电压值，否则，将与新获取电压值同一功能响应预设区间的电压值的记录次数加一； 当被记录的电压值个数等于按键个数，并且每个电压值的记录次数大于或等于设定次数时，执行功能响应预设区间调整。
4.根据权利要求3所述的AD按键自适应调整方法，其特征在于: 当任意多个按键同时按下时，记录多个按键中单个按键电压最低的值。
【文档编号】H03M11/00GK104363022SQ201410538098
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】陈家伶, 王满红 申请人:惠州市德赛西威汽车电子有限公司