電視機的按鍵功能是用什么電路實現的呢?實踐出真知,咱們先從電視機里把這個按鍵電路找出來。
拿這臺海信電視機下手:
按鍵在背面,靠左邊:
放大了看,共7個實體按鍵:
拆開看內部的電路,放平電視,開拆:
打開后蓋:
按鍵板從后殼拆了下來,發現按鍵板通過3根電線(圖中用藍紫色標出的線)連接到液晶電視控制板:
按鍵板確實是只接了3根線:
還需要進一步拆開:
拆開,拿出綠色的按鍵板:
按鍵板的背面:
現在算是把電路實物找出來了,只用了3根線就實現了7個按鍵。
一、電路原理
3根線實現7個按鍵,什么原理?
直接上電路原理圖!不同電視廠家的設計會有一點差異,但基本都是這個原理:
原理圖很簡單,“液晶電視控制板”上的主控芯片有ADC功能,用ADC偵測電壓的大小來判斷。
1、當只按下開關SW1時,由于電阻R1和R3對3.3V進行分壓,ADC偵測到的電壓為0.073V:
2、當只按下開關SW2時,ADC偵測到的電壓為0.767V:
3、當只按下開關SW3時,ADC偵測到的電壓為1.650V:
4、當只按下開關SW4時,ADC偵測到的電壓為2.222V:
基于上述原理,只需2根信號線就可以實現4個按鍵的功能,見下圖:
①下圖右側的ADC信號線“MCU_ADC1”;
②下圖右側的地線“GND"。
再增加一個“MCU_ADC2",就可以3根線實現8個按鍵,比這臺海信電視的7個按鍵還要多,見下圖:
①ADC信號線“MCU_ADC1”;
②地線“GND";
③ADC信號線“MCU_ADC2”。
二、電路優化
實際在工程應用中,沒有這么簡單,還需要加入一些防護措施,以一組4個按鍵為例來說明。
1、首先加入防靜電措施。可以用TVS管來做靜電防護,見下圖的D1(圖中實際使用的是比TVS管更便宜的壓敏電阻,料號ICVL0518030FR)。靜電會被D1導到地:
2、這還不夠,再串接電阻R2,阻止靜電傳導到主控芯片:(由于ADC的輸入阻抗很高,R2對ADC電壓偵測的影響可以忽略不計)
3、最后加入小容量電容來消除按鍵的抖動,濾除高頻干擾:
最終電路見下圖,是經過量產驗證的電路:
三、繼續進階
以下的按鍵電路方案也是電視機上批量使用的方案,1個ADC搞定8個按鍵,參數可以照抄:
這個電路的巧妙之處在于,按鍵具有優先級之分。假設按下了按鍵SW1,那么再按下SW2-SW8中的任何一個都是不起作用的,即SW1的優先級最高,SW2次之,以此類推。
經過前面的分析,這個電路相信大家一看就懂^-^
四、總結
這種ADC按鍵電路在電視機中大量使用,導致了一些問題:按鍵在磨損或氧化后可能會出現導通電阻變大,進而導致ADC按鍵出現失靈、功能混亂的現象。
那為什么還在電視機中大量使用?
1、首先是可以節省電視機主控芯片的IO口;
2、其次是電視機的按鍵功能較少被使用,一般使用遙控器,問題相對不容易暴露;
3、最后是可以節省按鍵電路的成本?這個由于沒有仔細對比核算,不好下定論。但這種ADC按鍵電路多年來確實在電視機中大量使用,似乎已經成為一種慣例,所以是因為慣例而沿用?歡迎大家討論!
審核編輯:黃飛
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原文標題:電視三部曲之二:經典ADC按鍵電路
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