用于GPIO接口的按键开关消抖电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路，该消抖电路包括充电电路、放电电路和电容器，当按键开关处于未按下状态时，放电电路处于断开状态，充电电路向电容器充电，当按键开关处于按下状态时，放电电路通过按键开关将电容器的电量向信号地放电，同时充电电路通过按键开关被旁路至信号地；另外，该消抖电路还包括缓冲器作为整形电路，利用缓冲器对电容器两端的电压波形进行整形，从而GPIO接口就获得波形质量良好的开关信号。本发明专利技术的消抖处理无需占用处理器或控制器资源，消抖电路结构简单，电路工作稳定、可靠，具有良好消抖效果。

Key switch and shake elimination circuit for GPIO interface

The invention discloses a debounce circuit for key switch GPIO interface, the debounce circuit comprises a charging circuit, a discharging circuit and a capacitor, when the button switch is not pressed, the discharge circuit is off, the charging circuit to charge the capacitor when the button switch is pressed, the discharge circuit through the key switch capacitor power signal to discharge at the same time, the charging circuit is bypassed to the signal through the key switch; in addition, the debounce circuit also includes a buffer as a shaping circuit for shaping the buffer voltage waveform on the capacitor, so as to obtain the GPIO interface switching signal waveform of good quality. The eliminating shake processing of the invention does not need to occupy the resources of the processor or controller, and the circuit of eliminating dithering circuit is simple, and the circuit is stable and reliable, and has good effect of eliminating dithering.

【技术实现步骤摘要】
用于GPIO接口的按键开关消抖电路
本专利技术涉及一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路。
技术介绍
在嵌入式系统的电路设计开发中，经常会使用处理器或控制器的GPIO(GeneralPurposeInputOutput，通用输入/输出)接口来检测外部输入开关信号如按键开关信号来作为reset(复位)信号、恢复出厂设置信号、模式切换信号等实现相关功能。如图1所示，机械按键开关在按压瞬间，因机械抖动会产生数个毫秒级抖动信号(见图1中按键的抖动信号)，未进行硬件消抖处理时，该抖动信号经过具有数字电路特性的GPIO接口后就变成了数个开关信号(见图1中未消抖的开关信号)，这时若直接使用这样的开关信号去执行后续操作将发生多次触发甚至出现不受控的状态。因此，在将GPIO接口用作按键开关信号输入的设计中，一般会采用软件消抖程序对按键开关产生的信号进行消抖处理或者在按键开关产生的信号输入到GPIO接口前就采用硬件消抖电路予以消抖处理。软件消抖程序需要占用处理器或控制器的资源，资源紧张时就无法实现；硬件消抖电路一般基于RC(电阻电容)滤波电路或者是稳态电路，其中RC滤波电路结构简单但消抖效果一般，而稳态电路消抖效果好但结构复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中软件消抖程序需要占用资源，而硬件消抖电路中RC滤波电路虽然结构简单但消抖效果一般、稳态电路虽然消抖效果好但结构复杂的缺陷，提供一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路，其特点是，包括充电电路、放电电路和电容器，所述充电电路包括输入端、控制端和输出端，所述放电电路包括输入端和输出端，所述充电电路的输入端与第一工作电源连接，所述电容器一端分别与所述充电电路的输出端、所述放电电路的输入端、所述GPIO接口连接，所述电容器另一端与信号地连接；按键开关一端分别与所述充电电路的控制端、所述放电电路的输出端连接，按键开关另一端与信号地连接；当按键开关处于未按下状态时，所述放电电路处于断开状态，所述充电电路向所述电容器充电；当按键开关处于按下状态时，所述放电电路通过按键开关将所述电容器的电量向信号地放电，同时所述充电电路通过按键开关被旁路至信号地。本方案中，当释放按键开关即按键开关处于非按下状态时，所述充电电路就向所述电容器充电，这时所述电容器两端的电压值就随着充电过程从零伏逐步升高，直至充满电，相应的，所述GPIO接口的电平也从低电平逐步过渡到高电平状态，从而利用充电过程平滑掉释放按键开关所产生的抖动毛刺信号；当按下按键开关即按键开关处于按下状态时，这时所述电容器两端的电压值就随着放电过程从充满电状态时的电压值逐步降低，直至放完电变为零伏，相应的，所述GPIO接口的电平也从高电平逐步过渡到低电平状态，从而利用放电过程平滑掉按下按键开关所产生的抖动毛刺信号。较佳地，所述用于GPIO接口的按键开关消抖电路还包括缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述电容器连接，所述缓冲器的输出端与所述GPIO接口连接，所述缓冲器的电源端与第二工作电源连接；其中，所述缓冲器对所述电容器的两端电压波形进行整形并驱动所述GPIO接口，通过所述缓冲器的整形作用，按键开关所产生的开关信号的边沿更陡峭，提高信号质量；当按键开关处于未按下状态时，所述放电电路处于断开状态，所述充电电路向所述电容器充电，随着所述电容器的电量增加到所述缓冲器的输入端的高电平阈值时，所述缓冲器的输出端输出表示按键开关处于未按下状态的电平信号；当按键开关处于按下状态时，所述放电电路通过按键开关将所述电容器的电量向信号地放电，同时所述充电电路通过按键开关被旁路至信号地，随着所述电容器的电量减少到所述缓冲器的输入端的低电平阈值时，所述缓冲器的输出端输出表示按键开关处于按下状态的电平信号。在本方案中，所述缓冲器的输出-输入关系可以为同相关系或者反相关系。当为同相关系时，在所述电容器两端电压值未超出所述缓冲器的输入端的低电平阈值时，所述缓冲器的输出端就相应输出低电平，该低电平就表示按键开关处于按下状态，在所述电容器两端电压值超出所述缓冲器的输入端的高电平阈值时，所述缓冲器的输出端就相应输出高电平，该高电平就表示按键开关处于未按下状态；当为反相关系时，表示按键开关状态的电平正好相反，在此不再累述。较佳地，所述用于GPIO接口的按键开关消抖电路还包括第一电阻器，所述缓冲器还包括使能端，所述使能端为低电平有效，所述缓冲器的输入端与所述使能端相连，所述第一电阻器并联于所述缓冲器的电源端和所述缓冲器的输出端之间。本方案中，所述缓冲器为带使能端的三态缓冲器，所述缓冲器的输出-输入关系在使能端有效情况下为同相关系，所以在所述电容器两端电压值未超出所述缓冲器的输入端的低电平阈值时，所述缓冲器使能有效，从而所述缓冲器的输出端就相应输出低电平，此时该低电平就表示按键开关处于按下状态，在所述电容器两端电压值一旦超出所述缓冲器的输入端的低电平阈值时，所述缓冲器就使能无效，这时所述缓冲器的输出端就呈现高阻抗状态，通过所述第一电阻器的上拉后使得所述GPIO接口获得高电平，从而该高电平就表示按键开关处于未按下状态。较佳地，所述充电电路包括第二电阻器、二极管，所述第二电阻器的两端分别作为所述充电电路的输入端和控制端，所述二极管阴极作为所述充电电路的输出端，所述二极管阳极与所述充电电路的控制端连接。本方案中，所述充电电路利用二极管单向导通特性，由于所述二极管在单向导通时阻抗低，所以对充电时间常数影响小，即充电时间常数主要由所述第二电阻器的电阻值和所述电容器的电容值决定，从而可根据实际电路的抖动情况通过调整所述第二电阻器的电阻值和所述电容器的电容值来获得合适的充电时间常数。另外，当按键开关未按下时，第一工作电源就通过所述第二电阻器、所述二极管向所述电容器充电；当按键开关按下时，所述放电电路将所述电容器的电量向信号地放电，同时第一工作电源通过所述第二电阻器后被旁路到信号地而不能通过所述充电电路向所述电容器充电，从而使得所述电容器的放电更彻底。较佳地，所述放电电路包括第三电阻器，所述第三电阻器的两端分别作为所述放电电路的输入端和所述放电电路的输出端。较佳地，所述第一工作电源的电压值满足所述缓冲器的输入端的输入电压特性要求，所述第二工作电源的电压值满足所述GPIO接口的输入电压特性要求。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提供的用于GPIO接口的按键开关消抖电路，消抖处理无需占用处理器或控制器资源，消抖电路结构简单，电路能稳定、可靠地工作，具有良好消抖效果。附图说明图1为按键的抖动情况和未消抖处理的波形示意图。图2为本专利技术较佳实施例的用于GPIO接口的按键开关消抖电路的示意图。图3为本专利技术较佳实施例的用于GPIO接口的按键开关消抖电路的按键开关的波形与消抖处理后GPIO接口处波形的示意图。具体实施方式下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。如图2所示，本实施例涉及一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路，该消抖电路包括充电电路1、放电电路2、缓冲器U1加第一电阻器R1构成的整形电路3和电容器C1，其中，所述充电电路1包括第二电阻器R2、二极管D1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路，其特征在于，包括充电电路、放电电路和电容器，所述充电电路包括输入端、控制端和输出端，所述放电电路包括输入端和输出端，所述充电电路的输入端与第一工作电源连接，所述电容器一端分别与所述充电电路的输出端、所述放电电路的输入端、所述GPIO接口连接，所述电容器另一端与信号地连接；按键开关一端分别与所述充电电路的控制端、所述放电电路的输出端连接，按键开关另一端与信号地连接；当按键开关处于未按下状态时，所述放电电路处于断开状态，所述充电电路向所述电容器充电；当按键开关处于按下状态时，所述放电电路通过按键开关将所述电容器的电量向信号地放电，同时所述充电电路通过按键开关被旁路至信号地。

【技术特征摘要】
1.一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路，其特征在于，包括充电电路、放电电路和电容器，所述充电电路包括输入端、控制端和输出端，所述放电电路包括输入端和输出端，所述充电电路的输入端与第一工作电源连接，所述电容器一端分别与所述充电电路的输出端、所述放电电路的输入端、所述GPIO接口连接，所述电容器另一端与信号地连接；按键开关一端分别与所述充电电路的控制端、所述放电电路的输出端连接，按键开关另一端与信号地连接；当按键开关处于未按下状态时，所述放电电路处于断开状态，所述充电电路向所述电容器充电；当按键开关处于按下状态时，所述放电电路通过按键开关将所述电容器的电量向信号地放电，同时所述充电电路通过按键开关被旁路至信号地。2.如权利要求1所述的用于GPIO接口的按键开关消抖电路，其特征在于，所述用于GPIO接口的按键开关消抖电路还包括缓冲器，所述缓冲器的输入端与所述电容器连接，所述缓冲器的输出端与所述GPIO接口连接，所述缓冲器的电源端与第二工作电源连接；当按键开关处于未按下状态时，所述放电电路处于断开状态，所述充电电路向所述电容器充电，随着所述电容器的电量增加到所述缓冲器的输入端的高电平阈值时，所述缓冲器的输出端输出表示按键开关处于未按下状态的电平信号；当按键开关处于按下状态时，所述放电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云，
申请(专利权)人：上海剑桥科技股份有限公司，浙江剑桥电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31