“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(yīng)用在嵌入式儀器設(shè)備和手持式設(shè)備上。本文利用CPLD鑒相控制模擬開關(guān), 模擬手動(dòng)按鍵得到統(tǒng)一的PS/2碼，從而簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)，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(chǎn)品用得廣泛。本文就以Bourns公司的ENC產(chǎn)品為例，介紹其工作原理。

如圖1所示，Trimknob有兩個(gè)發(fā)光二極管及兩個(gè)光敏三極管，中間是可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的遮光板。當(dāng)旋轉(zhuǎn)Trimknob時(shí)，兩個(gè)光敏三極管會(huì)被遮光板有次序地遮擋而產(chǎn)生圖2所示的波形。

如果是順時(shí)針從位置#1旋轉(zhuǎn)到位置#2，通道A會(huì)比通道B相位超前半個(gè)周期；反之如果是逆時(shí)針從位置#3旋轉(zhuǎn)到位置#1, 通道B會(huì)比通道A相位超前半個(gè)周期。通過檢測(cè)通道A和通道B的相位就能判斷是順時(shí)針還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。通過記錄檢測(cè)通道A和通道B波形變化的次數(shù)就能得到轉(zhuǎn)動(dòng)位置變化數(shù)目。

2 Holtek HT82K628A簡(jiǎn)介

　　HT82K628A是臺(tái)灣Holtek公司為IBM PC/AT及兼容機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的專用鍵盤掃描控制芯片，支持101/102/104/109個(gè)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(gè)行列線對(duì)應(yīng)的鍵值，關(guān)于此芯片的更詳細(xì)的應(yīng)用，請(qǐng)見參考文獻(xiàn)[1]。

3 設(shè)計(jì)原理

通過一個(gè)鑒相電路，輸入為通道A、B，輸出為CW、 CCW。CW、CCW控制模擬開關(guān)SW1、SW2。SW1的數(shù)據(jù)端分別連接在C6和R7上，從表1可以看出C6、R7對(duì)應(yīng)F8鍵。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)位置，CW 輸出一個(gè)脈沖，模擬開關(guān)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(shí) 現(xiàn)

4.1 鑒相器的實(shí)現(xiàn)

　　由于本系統(tǒng)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(tài)機(jī)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(guān)的實(shí)現(xiàn)

　　一般手動(dòng)按下一個(gè)鍵的開關(guān)時(shí)間是20ms，所以設(shè)計(jì)中在CW、CCW輸出端加了一個(gè)單穩(wěn)電路作為時(shí)延，單穩(wěn)電路的輸出作為模擬開關(guān)MC74HC4066的控制。電路設(shè)計(jì)如圖5所示。

當(dāng)鑒相器產(chǎn)生一個(gè)CW脈沖，U1就會(huì)觸發(fā)產(chǎn)生一個(gè)20ms寬的脈沖，將U2的引腳1和2接通。從表1可以查出行列線C6、R7 對(duì)應(yīng)著鍵F8, 于是從HT82K628A的PS/2輸出口可以得到F8的PS/2碼。

5 結(jié) 論
　　該電路已經(jīng)運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用中，收到很好的效果。讀者可以根據(jù)這種思路, 采用輸入解碼控制模擬開關(guān)，合并到鍵盤矩陣掃描，得到統(tǒng)一的PS/2碼，從而簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)出更多更方便的用戶輸入方法。

參考文獻(xiàn):

[1]. CPLD datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/CPLD_1136600.html.
[2]. CCW datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/CCW_1864843.html.
[3]. MC74HC4066 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/MC74HC4066_1119348.html.