“單鍵飛梭”作為一種用戶輸入方法,其輸入方式靈活可靠,特別適合應用在嵌入式儀器設備和手持式設備上。本文利用cpld鑒相控制模擬開關, 模擬手動按鍵得到統一的ps/2碼,從而簡化軟件設計,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公司的產品用得最廣泛。本文就以bourns公司的enc產品為例,介紹其工作原理。

    如圖1所示,trimknob有兩個發光二極管及兩個光敏三極管,中間是可自由轉動的遮光板。當旋轉trimknob時,兩個光敏三極管會被遮光板有次序地遮擋而產生圖2所示的波形。

    如果是順時針從位置#1旋轉到位置#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動。通過記錄檢測通道a和通道b波形變化的次數就能得到轉動位置變化數目。

    2 holtek ht82k628a簡介

    ht82k628a是臺灣holtek公司為ibm pc/at及兼容機設計生產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的鍵值,關于此芯片的更詳細的應用,請見參考文獻[1]。

    3 設計原理

    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sw1、sw2。sw1的數據端分別連接在c6和r7上,從表1可以看出c6、r7對應f8鍵。順時針轉動一個位置,cw 輸出一個脈沖,模擬開關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 現

    4.1 鑒相器的實現

    由于本系統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。狀態機變化邏輯如下:

    state_diagram qstate

    state st0: cw = 0;

    ccw = 0;

    if (!ch_a&ch_b) then st1

    else if (ch_a&!ch_b) then st4

    else 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 模擬開關的實現

    一般手動按下一個鍵的開關時間是20ms,所以設計中在cw、ccw輸出端加了一個單穩電路作為時延,單穩電路的輸出作為模擬開關mc74hc4066的控制。電路設計如圖5所示。

    當鑒相器產生一個cw脈沖,u1就會觸發產生一個20ms寬的脈