一种按键状态检测硬件电路的制作方法

1.本实用新型涉及检测电路技术领域，更具体的说，涉及一种按键状态检测硬件电路。


背景技术：

2.车载控制器在汽车工程中是指用于控制车身电器系统的电子控制单元(electronic control unit，ecu)，是汽车的重要组成部分之一。
3.目前，车载控制器的主控芯片在对按键面板上的各个按键状态进行检测时，主控芯片的电源vcc通过电阻r伸出gpio引脚，gpio引脚作为主控芯片引脚与按键连接，主控芯片通过判断gpio(general-purpose input/output，通用输入/输出口)电平状态来判断相应按键是打开(h)还是闭合(l)。
4.现有技术中，每个按键需要一个独立的gpio引脚。但是，随着车载控制器的功能越来越多，所需主控芯片引脚的数量也越来越多，而对按键面板中按键状态检测的需求也越来越多，因此，如何在实现对多按键状态检测的同时减少所需的主控芯片引脚的数量，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型公开一种按键状态检测硬件电路，以实现对多按键状态检测的同时减少所需的主控芯片引脚的数量。
6.一种按键状态检测硬件电路，包括：车载控制器和按键面板，所述车载控制器包括：主控芯片、上拉电阻和开关管，所述按键面板包括：检测电阻、多个按键以及与所述按键等数量的按键串阻，其中，所述检测电阻以及各个所述按键串阻的阻值均不同；
7.所述主控芯片具有一个adc引脚和一个gpio引脚，所述主控芯片用于采集不同所述按键按下时所述adc引脚处的电压值，以及采集按键故障时所述gpio引脚处表征按键状态的gpio电平状态；
8.所述上拉电阻的一端连接电源，所述上拉电阻的另一端连接所述adc引脚；
9.所述adc引脚通过各个并联连接的按键支路接地，每个所述按键支路包括：一个所述按键串阻以及与所述按键串阻串联连接的一个所述按键；
10.所述gpio引脚与所述开关管的控制端连接，所述开关管的输入端通过所述检测电阻连接所述adc引脚，所述开关管的输出端接地。
11.可选的，所述主控芯片上集成有adc模数转换器，所述adc模数转换器的输入端作为所述主控芯片的所述adc引脚。
12.可选的，所述主控芯片上集成有gpio电路，所述gpio电路的输出端作为所述主控芯片的所述gpio引脚。
13.可选的，所述开关管为三极管。
14.可选的，所述上拉电阻、所述检测电阻和各个所述按键串阻为精度1％的电阻。
15.可选的，多个所述按键包括：ecall按键、bcall按键和wifi功能开关按键；
16.与所述按键等数量的所述按键串阻包括：第一按键串阻、第二按键串阻和第三按键串阻，其中，所述检测电阻、所述第一按键串阻、所述第二按键串阻和所述第三按键串阻的阻值均不相同；
17.所述第一按键串阻与所述ecall按键串联连接构成一条按键支路，所述第二按键串阻与所述bcall按键串联连接构成一条按键支路，所述第三按键串阻与所述wifi功能开关按键串联连接构成一条按键支路。
18.可选的，当仅按下所述ecall按键且所述开关管关断时，所述adc引脚处的分压电压值为v1；
19.当仅按下所述bcall按键且所述开关管关断时，所述adc引脚处的分压电压值为v2；
20.当仅按下所述wifi功能开关按键且所述开关管关断时，所述adc引脚处的分压电压值为v3；
21.当所述开关管导通，所述ecall按键、所述bcall按键和所述wifi功能开关按键均正常连接时，所述adc引脚处的分压电压值为v4；
22.当所述开关管导通，所述ecall按键、所述bcall按键和所述wifi功能开关按键出现按键开路时，所述adc引脚处的分压电压值为v5；
23.当所述开关管导通且仅所述ecall按键短路时，所述adc引脚处的分压电压值为v6；
24.当所述开关管导通且仅所述bcall按键短路时，所述adc引脚处的分压电压值为v7；
25.当所述开关管导通且仅所述wifi功能开关按键短路时，所述adc引脚处的分压电压值为v8；
26.当所述开关管导通，所述ecall按键和bcall按键均短路时，所述adc引脚处的分压电压值为v9；
27.当所述开关管导通，所述ecall按键和所述wifi功能开关按键均短路时，所述adc引脚处的分压电压值为v10；
28.当所述开关管导通，所述bcall按键和所述wifi功能开关按键均短路时，所述adc引脚处的分压电压值为v11；
29.当所述开关管导通，所述ecall按键、所述bcall按键和所述wifi功能开关按键均短路时，所述adc引脚处的分压电压值为v12；
30.其中，v1≠v2≠v3≠v4≠v5≠v6≠v7≠v8≠v9≠v10≠v11≠v12。
31.从上述的技术方案可以看出，本实用新型公开了一种按键状态检测硬件电路，包括：车载控制器和按键面板，车载控制器包括：主控芯片、上拉电阻和开关管，按键面板包括：检测电阻、多个按键以及与按键等数量的按键串阻，主控芯片具有一个adc引脚和一个gpio引脚，adc引脚通过各个并联连接的按键支路接地，每个按键支路包括：一个按键串阻以及与按键串阻串联连接的一个按键，gpio引脚通过开关管与检测电阻连接。由于检测电阻以及各个按键串阻的阻值均不同，因此，当按下不同的按键时，每个按键对应的分压电压值不同，根据adc引脚采集的分压电压值即可确定被按下的按键；而当检测按键故障时，通
过导通开关管，即可使检测电阻工作，此时，根据adc引脚采集的分压电压值即可确定按键处于正常连接还是发生故障。本实用新型通过一个adc引脚和一个gpio引脚即可实现多按键状态检测，从而大大减少了所需的主控芯片引脚的数量。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
33.图1为本实用新型实施例公开的一种按键状态检测硬件电路图；
34.图2为本实用新型实施例公开的另一种按键状态检测硬件电路图。
具体实施方式
35.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做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。
36.本实用新型实施例公开了一种按键状态检测硬件电路，包括：车载控制器和按键面板，车载控制器包括：主控芯片、上拉电阻和开关管，按键面板包括：检测电阻、多个按键以及与按键等数量的按键串阻，主控芯片具有一个adc引脚和一个gpio引脚，adc引脚通过各个并联连接的按键支路接地，每个按键支路包括：一个按键串阻以及与按键串阻串联连接的一个按键，gpio引脚通过开关管与检测电阻连接。由于检测电阻以及各个按键串阻的阻值均不同，因此，当按下不同的按键时，每个按键对应的分压电压值不同，根据adc引脚采集的分压电压值即可确定被按下的按键；而当检测按键故障时，通过导通开关管，即可使检测电阻工作，此时，根据adc引脚采集的分压电压值即可确定按键处于正常连接还是发生故障。本实用新型通过一个adc引脚和一个gpio引脚即可实现多按键状态检测，从而大大减少了所需的主控芯片引脚的数量。
37.参见图1，本实用新型实施例公开的一种按键状态检测硬件电路图，该电路包括：车载控制器10和按键面板20。
38.其中，车载控制器10包括：主控芯片(图1中未示出)、上拉电阻r1和开关管q1，按键面板20包括：检测电阻r2、多个按键(比如，图1中的key1、key2、key3、
……
keyn，n为正整数)以及与按键等数量的按键串阻(r3、r4、r5、
……
rn 2)，其中，检测电阻r2以及各个按键串阻的阻值均不同。
39.主控芯片具有一个adc(analog-to-digitalconverter，模数转换器)引脚和一个gpio引脚p2。
40.主控芯片用于采集不同按键按下时adc引脚p1处的电压值，以及采集按键故障时gpio引脚p2处表征按键状态的gpio电平状态。
41.在实际应用中，由于检测电阻r2以及各个按键串阻的阻值均不同，因此，当按下不同的按键时，每个按键对应的分压电压值不同，从而主控芯片的adc引脚p1可以检测到不同
的分压电压值，依据分压电压值可以确定被按下的按键。
42.上拉电阻r1的一端连接电源vcc，上拉电阻r1的另一端连接adc引脚p1。
43.adc引脚p1通过各个并联连接的按键支路接地，每个按键支路包括：一个按键串阻以及与按键串阻串联连接的一个按键。比如图1中按键key1与按键串阻r3串联连接构成一条按键支路，按键key2与按键串阻r4串联连接构成一条按键支路，按键key3与按键串阻r5串联连接构成一条按键支路，按键keyn与按键串阻rn 2串联连接构成一条按键支路。
44.gpio引脚p2与开关管q1的控制端连接，开关管q1的输入端通过检测电阻r2连接adc引脚p1，开关管q1的输出端接地，gpio引脚p2通过输出高电平或是低电平，控制开关管q1的导通和关断，从而实现检测电阻r2接地与否。
45.在实际应用中，在检测按键故障时，gpio引脚p2输出高电平使开关管q1导通，从而检测电阻r2与其它按键串阻并联连接。此时，通过采集adc引脚p1处的分压电压值即可确定按键处于正常连接、短路还是开路状态。当按键处于正常连接时，gpio引脚p2输出低电平使开关管q1关断。
46.综上可知，本实用新型公开了一种按键状态检测硬件电路，包括：车载控制器10和按键面板20，车载控制器10包括：主控芯片、上拉电阻r1和开关管q1，按键面板20包括：检测电阻r2、多个按键以及与按键等数量的按键串阻，主控芯片具有一个adc引脚p1和一个gpio引脚p2，adc引脚p1通过各个并联连接的按键支路接地，每个按键支路包括：一个按键串阻以及与按键串阻串联连接的一个按键，gpio引脚p2通过开关管q1与检测电阻r2连接。由于检测电阻r2以及各个按键串阻的阻值均不同，因此，当按下不同的按键时，每个按键对应的分压电压值不同，根据adc引脚p1采集的分压电压值即可确定被按下的按键；而当检测按键故障时，通过导通开关管q1，即可使检测电阻r2工作，此时，根据adc引脚p1采集的分压电压值即可确定按键处于正常连接还是发生故障。本实用新型通过一个adc引脚p1和一个gpio引脚p2即可实现多按键状态检测，从而大大减少了所需的主控芯片引脚的数量。
47.需要说明的是，本实用新型中主控芯片上集成有adc模数转换器，adc模数转换器的输入端作为主控芯片的adc引脚p1。
48.另外，主控芯片上集成有gpio电路，gpio电路的输出端作为主控芯片的gpio引脚p2。
49.较优的，开关管q1为三极管。
50.本实施例中，按键可以包括：ecall按键、bcall按键和wifi功能开关按键等。
51.为进一步提高按键状态检测硬件电路的检测精度，本实施例中，上拉电阻r1、检测电阻r2和各个按键串阻优选精度为1％的电阻。
52.为便于理解按键状态检测硬件电路的工作原理，本实用新型还提供了一个具体实施例，如下：
53.参见图2，本实用新型实施例公开的另一种按键状态检测硬件电路图，相对于图1所示实施例而言，本实施例中仅包括三个按键，分别为key1、key2和key3，key1为ecall按键，key2为bcall按键，key3为wifi功能开关按键，以及三个按键串阻，分别为：r3、r4和r5，检测电阻r2、第一按键串阻r3、第二按键串阻r4和第三按键串阻r5的阻值均不相同，其中，key1与r3串联连接构成一条按键支路，key2与r4串联连接构成一条按键支路，key3与r5串联连接构成一条按键支路。
54.按键状态检测功能实现的过程如下：
55.(1)当检测按键故障时，主控芯片通过gpio引脚p2向开关管q1输出高电平，使开关管q1导通，主控芯片通过检测adc引脚p1处的分压电压值，经过adc模数转换器，即可得到当前检测到的电压值，通过将该电压值与预设的电压和按键状态对照表进行比对，主控芯片即可确定所有按键处于正常连接状态、短路状态还是开路状态。
56.(2)当检测按键处于正常连接时，主控芯片通过gpio引脚p2向开关管q1输出低电平，使开关管q1关断，在按下不同按键时，主控芯片通过检测adc引脚p1处的分压电压值，经过adc模数转换器，即可得到当前检测到的电压值，通过将该电压值与预设的电压和按键状态对照表进行比对，主控芯片即可确定当前被按下的按键。
57.其中，假设按键1为ecall按键，按键2为bcall按键，按键3为wifi功能开关按键，则预设的电压和按键状态对照表参见表1所示。
58.表1
[0059][0060]
需要特别说明的是，图2所示实施例，r1～r5所选电阻值为非固定值，只需要满足v1≠v2≠v3≠v4≠v5≠v6≠v7≠v8≠v9≠v10≠v11≠v12条件的阻值即可。
[0061]
在进行按键状态时，adc引脚p1采集的分压电压值的计算方法如下(暂时忽略三极管压降)：
[0062]
(1)按键key1:(gpio默认低，q1关断)
[0063]
v1＝vcc*r3/(r1 r3)
[0064]
(2)按键key2:(gpio默认低，q1关断)
[0065]
v2＝vcc*r4/(r1 r4)
[0066]
(3)按键key3:(gpio默认低，q1关断)
[0067]
v3＝vcc*r5/(r1 r5)
[0068]
(4)按键正常连接：(gpio引脚输出高电平，q1打开，无人为操作)
[0069]
v4＝vcc*r2/(r1 r2)
[0070]
(5)按键开路：(gpio引脚输出高电平，q1打开，无人为操作)
[0071]
v5＝vcc
[0072]
(6)按键短路：(gpio引脚输出高电平，q1打开，无人为操作)
[0073]
key1短路：v6＝vcc*(r2//r3)/(r1 r2//r3)
[0074]
key2短路：v7＝vcc*(r2//r4)/(r1 r2//r4)
[0075]
key3短路：v8＝vcc*(r2//r5)/(r1 r2//r5)
[0076]
key1，key2短路：v9＝vcc*(r2//r3//r4)/(r1 r2//r3//r4)
[0077]
key1，key3短路：v10＝vcc*(r2//r3//r5)/(r1 r2//r3//r5)
[0078]
key2，key3短路：v11＝vcc*(r2//r4//r5)/(r1 r2//r4//r5)
[0079]
key1，key2，key3短路：
[0080]
v12＝vcc*(r2//r3//r4//r5)/(r1 r2//r3//r4//r5)
[0081]
实例举例
[0082]
在实际应用中，利用adc引脚和gpio引脚两个引脚，外加按键电路，可以实现ecall按键，bcall按键，wifi功能开关按键等多种功能的开关输入检测。
[0083]
假设，vcc采用车载蓄电池12v供电，电阻阻值以及各按键状态对应电压关系如表2和表3。将对应关系预设到控制器内部，在检测到不同的电压时，即可判断当前按键的状态。
[0084]
表2
[0085]
参数值vcc12vr110kr233kr33.3kr45.1kr515kr230k
[0086]
表3
[0087][0088]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意
在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0089]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0090]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。