[发明专利]用于GPIO接口的按键开关消抖电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于GPIO接口的按键开关消抖电路。

背景技术

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(General Purpose Input Output，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。

发明内容

本发明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。

本发明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。