旋轉編碼開關信號轉換電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種旋轉編碼開關信號轉換電路，包括：旋轉編碼開關，具有第一管腳和第二管腳，在該旋轉編碼開關旋轉時分別產生第一信號和第二信號；濾波電路，連接該第一管腳，用以對該第一信號進行濾波，獲得第一濾波信號；D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的時鐘輸入端輸入該第一濾波信號，該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端連接該第二管腳，使該第二信號在該第一濾波信號的觸發(fā)下，獲得第三信號；延時電路，用以對該第一濾波信號進行延遲，獲得第一延遲信號；第一反相器，用以對該第三信號進行反相，得到第四信號；第一或門，分別輸入該第一延遲信號和該第四信號，并輸出第一旋轉信號；以及第二或門，分別輸入該第一延遲信號和該第三信號，并輸出第二旋轉信號。
【專利說明】旋轉編碼開關信號轉換電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉編碼開關信號轉換電路。
【背景技術】
[0002]在各種電子儀器及設備中，通常要用到按鍵、旋鈕(即旋轉編碼開關)等外部輸入設備。
[0003]按鍵的原理比較簡單:按下時，兩個引腳接通，否則不通。按鍵的處理也比較容易，一般可以用循環(huán)掃描法進行檢測。也可直接將按鍵的兩個引腳分別連接在通用鍵盤編碼芯片的相應行、列控制引腳上。一旦按鍵被按下，行、列引腳接通，鍵盤編碼芯片就會產生標準鍵值信號，將按鍵要求傳給上位機以做進一步處理。
[0004]旋轉編碼開關相對要復雜一些。圖1是旋轉編碼開關的示意圖。參照圖1所示，編碼開關一般有5個引腳。一側兩個引腳4、5是按壓開關，與按鍵類似，開關按下時接通，否則不通；另一側三個引腳1、2、3是旋轉開關，一般中間的引腳3接地，另外兩個引腳1、2都進行上拉。圖2A、2B分別是編碼開關正、反向旋轉時產生的脈沖信號圖。分別參照圖2A、2B所示，當正、反向旋轉時，另外兩個引腳1、2將產生不同的脈沖信號?？梢妼τ诓煌D方向，兩個信號的先后次序不同。
[0005]在實際使用中，編碼開關的按壓通常直接作為按鍵，比較容易處理。而編碼開關的旋轉需要根據(jù)產生的脈沖信號(例如圖2A、2B)，判斷出到底是向哪個方向轉動，才能做出相應的處理。因此，需要一種旋轉編碼開關信號轉換電路，以實現(xiàn)將脈沖信號轉換為旋轉方向并據(jù)此進行控制。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種旋轉編碼開關信號轉換電路。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提出一種旋轉編碼開關信號轉換電路，包括:
[0008]旋轉編碼開關，具有第一管腳和第二管腳，該第一管腳和該第二管腳在該旋轉編碼開關旋轉時分別產生第一信號(P’ )和第二信號(STIN)；
[0009]濾波電路，連接該第一管腳，用以對該第一信號進行濾波，獲得第一濾波信號(PIN)；
[0010]D觸發(fā)器,該D觸發(fā)器的時鐘輸入端輸入該第一濾波信號,該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端連接該第二管腳，使該第二信號在該第一濾波信號的觸發(fā)下，獲得第三信號(ST)；
[0011]延時電路，用以對該第一濾波信號進行延遲，獲得第一延遲信號(P);
[0012]第一反相器，用以對該第三信號進行反相，得到第四信號(/ST)；
[0013]第一或門，分別輸入該第一延遲信號和該第四信號，并輸出第一旋轉信號(RL)；以及
[0014]第二或門，分別輸入該第一延遲信號和該第三信號，并輸出第二旋轉信號(RR)。[0015]在本發(fā)明的一實施例中，該D觸發(fā)器是下降沿觸發(fā)的。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，該旋轉編碼開關信號轉換電路還包括第二反相器，用以對該第一濾波信號進行反相，得到反相信號(PU)。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，該D觸發(fā)器是上升沿觸發(fā)的。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中，該旋轉編碼開關信號轉換電路還包括整形電路，連接于該第二反相器和該D觸發(fā)器之間，用以對該反相信號進行整形。
[0019]在本發(fā)明的一實施例中，該旋轉編碼開關信號轉換電路還包括:第一單穩(wěn)態(tài)電路，輸入該第一旋轉信號，并輸出時間寬度可控的第一開關控制信號；第二單穩(wěn)態(tài)電路，輸入該第二旋轉信號，并輸出時間寬度可控的第二開關控制信號。
[0020]在本發(fā)明的一實施例中，該旋轉編碼開關信號轉換電路還包括:模擬開關，用以將該第一開關控制信號和該第二開關控制信號轉換為按鍵信號。
[0021]本發(fā)明由于采用以上技術方案，使之能夠將旋轉編碼開關正向、反向旋轉產生的信號準確地轉換成不同的按鍵信號，作為后續(xù)控制之用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0023]圖1是旋轉編碼開關的示意圖。
[0024]圖2A、2B分別是編碼開關正、反向旋轉時產生的脈沖信號圖。
[0025]圖3A、3B、3C示出本發(fā)明一實施例的旋轉編碼開關信號轉換電路圖。
[0026]圖4A、圖4B示出本發(fā)明一實施例的旋轉編碼開關信號轉換電路的工作時序圖。
[0027]圖5示出本發(fā)明一實施例的旋轉編碼開關信號轉換電路的工作過程。
【具體實施方式】
[0028]圖3A、3B、3C是本發(fā)明一實施例的旋轉編碼開關信號轉換電路圖。參照圖3A、3B、3C所示，電路中包含旋轉編碼開關11、與非門12、D觸發(fā)器13、反相器14、或門15、與非門
16、與非門17、以及模擬開關18。
[0029]圖4A、4B示出本發(fā)明一實施例的旋轉編碼開關信號轉換電路的工作時序圖，其中圖4A中旋轉編碼開關進行正轉，圖4B中旋轉編碼開關進行反轉。結合參照圖4A和圖4B所示，旋轉編碼開關11 (下文簡稱為編碼開關)具有5個引腳，本實施例將關注其中的1-3引腳。I腳信號(P’)平時為高電平，旋轉時將產生低電平脈沖信號，將該信號用R4、C1組成的濾波電路進行阻容濾波整形后得到信號PIN。
[0030]與非門12在此被用作反相器，PIN經與非門12反相，并可選地由電容C7 (在此作為整形電路)濾波整形后(變?yōu)樾盘朠II)接至D觸發(fā)器13的CLK腳。在D觸發(fā)器13中，用PII信號脈沖的前沿(使用前沿的原因見后面的說明)控制鎖存編碼開關的2腳STIN信號，獲得信號ST。當向某一方向旋轉時，可獲得高電平的ST信號，而反向旋轉時，ST就為低電平，這樣就可將兩個旋轉方向區(qū)分開來。
[0031]在本實施例中，PIN信號反相的原因是由于D觸發(fā)器13是上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器。如果使用下降沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，則PIN信號不需反相，直接接D觸發(fā)器的CLK腳，用其信號脈沖的前沿鎖存STIN以獲得ST信號。
[0032]實際工作中編碼開關產生的P’、STIN信號并不像圖2那樣干凈，而是在脈沖的前、后邊沿幾百微秒的范圍內有很多尖峰、裂谷，甚至是極窄的脈沖，這些都會使D觸發(fā)器13產生誤動作。通過整形電路使PIN脈沖的后沿變得比較光滑(幾乎沒有干擾信號)，前沿也有一定的改善，但不能完全消除干擾，因此用其前沿來鎖存STIN，通過后續(xù)電路的引入，可以消除干擾帶來的影響。同樣道理，如果整形電路使PIN脈沖的前沿變光滑，而后沿存在干擾，就應用后沿做鎖存控制信號，不再詳細說明。
[0033]反相器14和電阻R5、電容C4組成延時電路。PIN經反相器14先進行反相，經電阻R5、電容C4后，再進行反相產生信號P，P的波形與PIN相同，但在時間上有一個延遲。實際使用中，會有先向一個方向旋轉，后反方向旋轉的情況，使用延時電路的目的就是確保旋轉時產生的P的低電平脈沖落后于ST電平變換的時刻，以免造成后續(xù)電路的誤動作。
[0034]P與ST為一組信號，P與ST的反相信號/ST為另一組信號，它們對應于不同的轉向。比如，若正向旋轉時ST為低電平，P產生低電平脈沖信號，二者邏輯或后生成的脈沖信號RR經單穩(wěn)態(tài)電路后就可用于控制一個模擬開關；而反向轉時ST為高電平，經反相為低電平，與P產生的低電平脈沖信號邏輯或后生成的信號RL經單穩(wěn)態(tài)電路后用于控制另一個模擬開關。當朝某一方向旋轉時，此二信號(RR、RL)只能有一個有效，反向旋轉時另一個有效，從而將兩種旋轉方向完全鑒別開來。此鑒向功能是通過或門15、與非門16和與非門17來實現(xiàn)的。與非門16的一個部分作為ST信號的反相器，獲得反相信號/ST。
[0035]上述RR、RL等信號不能直接用于控制模擬開關，因為編碼開關每次實際產生的脈沖信號有寬有窄，如果直接控制模擬開關，開關的通斷時間也有長有短。對于時間長的，后續(xù)的按鍵識別電路(不在本電路內，可能為單片機、也可能是前述的鍵盤編碼芯片)還可以識別；時間短的，就可能被作為抖動而消除，從而出現(xiàn)雖然旋鈕轉動，系統(tǒng)卻沒有反應的情況。因此，將上述RL、RR信號作為觸發(fā)脈沖，分別觸發(fā)兩個單穩(wěn)態(tài)電路。其中一個單穩(wěn)態(tài)電路由第一與非門16和電容C20、電阻R17構成。另一單穩(wěn)態(tài)電路由第二與非門17和電容C25、電阻R19構成。本領域技術人員可以理解，在實際實施時，單穩(wěn)態(tài)電路可有其它構成。
[0036]單穩(wěn)態(tài)電路平時為穩(wěn)態(tài)，旋鈕轉動時產生的觸發(fā)脈沖使之翻轉為暫態(tài)，維持一段時間后又重新回到穩(wěn)態(tài)，暫態(tài)的持續(xù)時間取決于電路本身，與觸發(fā)脈沖無關。這里單穩(wěn)態(tài)電路的主要作用:產生時間寬度可控的脈沖信號(比如調節(jié)C20、R17的大小，就可以獲得不同時間寬度的脈沖信號)，不受編碼開關信號寬窄的影響，便于后續(xù)按鍵識別電路進行識別；產生的脈沖信號的時間寬度較寬，可達幾十毫秒甚至更寬，而前面已經提到，PIN脈沖前沿幾百微秒的范圍內有很多干擾，而這些干擾均位于單穩(wěn)態(tài)電路的分辨時間以內，不會對電路造成影響，從而消除了干擾帶來的不利影響。
[0037]最后，單穩(wěn)態(tài)電路產生的暫態(tài)脈沖反相后(如果前面單穩(wěn)態(tài)電路產生的暫態(tài)脈沖是高電平脈沖則無需反相)用來作為模擬開關的開關控制信號I和開關控制信號2。如圖3C中所示，開關控制信號作用在模擬開關18的控制引腳IN上，當有高電平暫態(tài)脈沖時，模擬開關的COM腳和NO腳就接通，暫態(tài)結束，就關斷，從而完全模擬了按鍵動作。編碼開關旋轉步進一格，相當于按鍵一次，如連續(xù)旋轉，就相當于多次按鍵。
[0038]圖5示出本發(fā)明一實施例的旋轉編碼開關信號轉換過程。參照圖5所示，過程如下:[0039]步驟501，將旋轉編碼開關旋轉信號輸出端子之一輸出的第一信號P’(為脈沖信號)經過整形，得到某一邊沿較為光滑，而另一邊沿仍存在一定干擾(干擾難以完全消除)的脈沖信號PIN。
[0040]步驟502，用脈沖信號PIN的存在干擾的信號邊沿控制觸發(fā)器，鎖存編碼開關由于旋轉而在另一輸出端子產生的信號STIN以獲得與旋轉方向對應的高、低電平穩(wěn)定的第二信號ST。
[0041]步驟503，將脈沖信號PIN經延時后獲得低電平脈沖信號P。延時的目的是使該延時脈沖落后于由于編碼開關旋轉方向變化而使第二信號ST發(fā)生電平變換的時刻。
[0042]步驟504，將電平穩(wěn)定的第二信號ST及其反相信號分別與步驟503的延時脈沖P組成兩組信號，通過鑒向電路區(qū)分為對應于不同旋轉方向的兩個低電平脈沖的旋轉信號RL、RR。當旋轉編碼開關朝任一方向旋轉時，只能有一個低電平脈沖信號，從而將兩種旋轉方向完全鑒別開來。
[0043]步驟505。將步驟504的兩個低電平脈沖信號RL、RR作為觸發(fā)脈沖，分別觸發(fā)兩個單穩(wěn)態(tài)電路，產生暫態(tài)持續(xù)時間可控的兩個開關控制信號。后者同樣是脈沖信號。
[0044]步驟506，將暫態(tài)持續(xù)時間可控的兩個開關控制信號分別作為兩個模擬開關的控制信號。暫態(tài)持續(xù)時，模擬開關接通；暫態(tài)結束時，模擬開關關斷。這樣，就將旋轉編碼開關正、反向旋轉時產生的相位不同的信號轉換成為兩個開關通斷的信號，類似于按鍵，且通斷時間可控，方便了后續(xù)電路的處理。
[0045]綜上所述，本發(fā)明實施例的旋轉編碼開關信號轉換電路通過整形、鎖存、時延、鑒向、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)、模擬開關等電路的應用，能夠將旋轉編碼開關正向、反向旋轉產生的信號轉換成不同的按鍵信號。而且在較佳實施例中，按鍵時間可控，同時能夠消除由于編碼開關自身產生的各種干擾對后續(xù)電路造成的誤動作。不僅方便了后續(xù)電路的處理，也更加穩(wěn)定可靠。同時本發(fā)明實施例僅使用常見的與、或、非門等數(shù)字芯片、模擬開關及電阻、電容等器件，不需要單片機或可編程邏輯器件的輔助處理，也不需要編制程序，裝配及調試容易，且具通用性，方便推廣。
[0046]雖然本發(fā)明已參照當前的具體實施例來描述，但是本【技術領域】中的技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權利要求書的范圍內。
【權利要求】
1.一種旋轉編碼開關信號轉換電路，包括: 旋轉編碼開關，具有第一管腳和第二管腳，該第一管腳和該第二管腳在該旋轉編碼開關旋轉時分別產生第一信號(P’ )和第二信號(STIN)； 濾波電路，連接該第一管腳，用以對該第一信號進行濾波，獲得第一濾波信號(PIN)； D觸發(fā)器，該D觸發(fā)器的時鐘輸入端輸入該第一濾波信號，該D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端連接該第二管腳，使該第二信號在該第一濾波信號的觸發(fā)下，獲得第三信號(ST)； 延時電路，用以對該第一濾波信號進行延遲，獲得第一延遲信號(P)； 第一反相器，用以對該第三信號進行反相，得到第四信號(/ST)； 第一或門，分別輸入該第一延遲信號和該第四信號，并輸出第一旋轉信號(RU ;以及 第二或門，分別輸入該第一延遲信號和該第三信號，并輸出第二旋轉信號(RR)。
2.如權利要求1所述的旋轉編碼開關信號轉換電路，其特征在于，該D觸發(fā)器是下降沿觸發(fā)的。
3.如權利要求1所述的旋轉編碼開關信號轉換電路，其特征在于，還包括第二反相器，用以對該第一濾波信號進行反相，得到反相信號(PU)。
4.如權利要求3所述的旋轉編碼開關信號轉換電路，其特征在于，該D觸發(fā)器是上升沿觸發(fā)的。
5.如權利要求3所述的旋轉編碼開關信號轉換電路，其特征在于，還包括整形電路，連接于該第二反相器和該D觸發(fā)器之間，用以對該反相信號進行整形。
6.如權利要求1所述的旋轉編碼開關信號轉換電路，其特征在于，還包括: 第一單穩(wěn)態(tài)電路，輸入該第一旋轉信號，并輸出時間寬度可控的第一開關控制信號； 第二單穩(wěn)態(tài)電路，輸入該第二旋轉信號，并輸出時間寬度可控的第二開關控制信號。
7.如權利要求6所述的旋轉編碼開關信號轉換電路，其特征在于，還包括模擬開關，用以將該第一開關控制信號和該第二開關控制信號轉換為按鍵信號。
【文檔編號】H03M11/04GK104009761SQ201310058704
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月25日 優(yōu)先權日:2013年2月25日
【發(fā)明者】顧良 申請人:中國電子科技集團公司第五十研究所