薄膜键盘。方案、说明

薄膜键盘。无线电电子电气工程百科全书

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每个曾参与制造具有大量开关元件的设备的人都知道它是多么复杂和低技术。所以。在现代调谐放大器的面板上，开关的数量达到十几个，而在电子考官、电报码信号的自动发生器和个人电脑的控制台中，它往往达到几十甚至几百个。创建紧凑、可靠且易于制造的键盘是一项重大挑战。同时，开关单元的设计非常简单，可以显着简化键盘的制造。

一种这样的设计是所谓的薄膜键盘。它包括。三个主要元件（图 1）：基板 1、垫片 2 和金属化膜 3。基板是印刷电路板，其上形成固定触点。可移动触点通过薄膜3上的金属化形成，薄膜0,1由薄的——0,2...4mm——电介质（例如lavsan）金属化薄膜制成。整个结构由片状电介质或金属制成的夹持框架XNUMX固定。

薄膜键盘
Ris.1

关键标记或相应的象形符号应用于膜的外侧。每个键下方带有孔的垫圈将放置在基板和薄膜之间，当薄膜被按压时，可移动触点和固定触点可以闭合。决定触点之间间隙的垫片厚度通常选择在 0,3 ... 0,8 mm 的范围内。垫圈可以由任何绝缘片材制成。

这种键盘的特点是闭合力约为 0,5 ... 2 N。接触电阻为 0,1 ... 50 Ohm；它与设备的电子控制单元非常吻合。从图中可以看出，键盘可以做得很薄（小于 2 毫米），如有必要，可以粘在设备的前面板上。键盘的密封设计保证了触点组在各种操作条件下的可靠性。尽管接触器可以由独立的接触对组成，但它的优势在按键的矩阵寻址中最为明显，当薄膜和基板上的金属化以条线的形式同时为多个接触所共用时。

考虑一个字母数字薄膜键盘的特性，该键盘旨在将一组标准字符引入电报信号发生器或微型计算机。

键盘有 79 对触点，与电子单元 - 键盘控制器一起 - 生成标准的 7 位俄语和拉丁字母字符二进制代码，以及符合 KOI-XNUMX 表的服务字符代码。为了控制传输的正确性，控制器产生一个比特数与偶数的相加。

图 0,5 显示了由厚度为 2 ... 2 mm 的箔玻璃纤维制成的印刷电路板基板的图纸。 XNUMX，一个。按键的位置以及一排和排之间的键盘中心之间的距离最好选择接近标准。除了键盘焊盘外，板子的边缘还有方形焊盘，在组装好的接触器中，薄膜导线通过这些方形焊盘引出。方形区域的膜紧贴基材。

薄膜键盘
Ris.2

该膜由 52 µm 厚的镀铝 lavsan 薄膜切割而成。在苛性钠溶液 (10%) 中，使用刷子从薄膜上蚀刻掉多余的金属化层，仅留下线路导体（在图 2，b 中以黑色显示）。

总厚度约0,2毫米的垫片由两层平面光工膜制成。垫片上有直径约 18 毫米的圆孔。在细长键（“空格”等）下，垫圈中的孔以槽的形式制成。垫片的宽度应使其仅覆盖基板上的键盘（圆形和矩形）焊盘区域。关键标记可以应用到膜的外侧，用一层透明的 lavsan 薄膜保护它。用于粘贴书籍封面的粘性薄膜适用于此目的。

键盘部件一个在另一个之上，对齐并通过框架压缩成一个包装，在框架下方铺设一条 1 ... 2 毫米厚的泡沫橡胶条。在这种情况下，薄膜导体连接到基板的方形焊盘。基板上设有带孔的安装垫，用于将键盘连接到电子单元。为了减少操作过程中触点的氧化，最好在干燥的房间内组装键盘。

组装前，基材的工作表面应使用研磨膏或粉笔抛光，用乙醇或丙酮彻底冲洗，如有可能，应在垫子上涂上例如伍德合金。可以通过在烤箱中将组装好的键盘加热到 100...150 °C 来纠正膜的微小不平整。要密封组装键盘的周边，您可以使用 Elastosil 胶水或 SB-1 硅胶膏。

按键上描绘的符号代码由控制器生成（其示意图如图 3 所示），控制器以大约 80 Hz 的频率依次询问所有按键。为此，控制器提供了一个计数器 DD2、DD3，对时钟发生器的脉冲进行计数，在施密特触发器 DD1.1 上收集并以大约 20 kHz 的频率运行。写在计数器中的数字决定了键盘矩阵中按键的地址，即水平（连接到 DD6 多路复用器的输入 A-E 之一）和垂直（连接到输出 0-15 之一的数字） DD5 解码器）线，在其十字线上有一对闭合的按键触点。

图3（点击放大）

为了轮询键盘，地址DD5的最低四位的解码器根据键盘的最高三位的值交替设置键盘膜的其中一条线和多路复用器DD6的低电平。地址，将基板的其中一条线连接到触发器 DD4.2 的输入 S。如果计数器中记录了地址的一对触点打开，多路复用器的输出将被设置为高电平，因此触发器的状态不会改变。一旦在轮询过程中发现一对闭合的触点，DD6多路复用器的直接输出就会出现一个0信号，这会将DD4.2触发器设置为单一状态。同时，在当前的轮询周期中，充电到电源电压的电容C1将通过晶体管VT4放电。同时，缓冲寄存器 DD8 会记住与按下的键 [1] 对应的代码。

为了将密钥的地址转换为标准代码，使用了带有烧毁跳线的永久存储设备 DD7 [2]。它存储来自键盘控制器计数器的按键地址、KOI-7代码和奇偶校验位的值之间的对应表。使用 ROM 进行转码允许您在易于安装的基础上任意连接矩阵中的按键。

一旦 DD4.2 触发器设置为状态 1，DD0 寄存器的 DS8 输入端的低电压电平将允许向其写入密钥代码。编写代码后，DD8 寄存器的 INT 输出端会出现一个高电平 - OBF 信号 - 表示需要将代码从键盘控制器传输到信息接收设备。反过来，信息接收器通过 DO-D7 线路读取密钥代码，并在操作完成后向控制器发出“已接受”脉冲，指示接收下一个代码的可能性。

这种异步信息交换称为握手交换。为了在控制器输出端禁止更改代码，直到它被接收器读取，“就绪”信号的低电平通过二极管 VD2 馈送到反相器 DD1.2 的输入端，并且不允许在信息接收器以 STR 信号响应（“已接收”）之前，将接受按下键的下一个代码。在控制器中处理触点“弹跳”的方法与[3]中描述的完全一致。

如前所述，密钥代码表存储在 EEPROM 中。为简化存储设备中键盘上下寄存器的代码形成，由位地址A7的值选择了两个区域（页），即触发器DD4.1的状态。其中第一个包含大写字符表，第二个包含小写字符表。触发开关分别在按下 HP 和 BP 键后发生。

键盘上有功能键1-16和光标键，这些键的代码可以在编程（烧录）PROM时分配。为了进行烧录，您可以使用手持式编程器[4]，其中您应该移除分流可编程微电路功率输出的电容器，并将设置地址的开关数量增加到八个。

除了上面提到的那些，键盘控制器可以在按“U”键和字母键之一的同时生成 00H-1FH 范围内的特殊控制代码。在这种情况下，按键的代码表由 PROM 的 A8 位切换。

综上所述，需要注意的是，根据所述技术在业余条件下制作的薄膜键盘，由于薄膜的铝涂层非常薄，因此耐磨性相对较低，因此，在密集使用过程中，薄膜必须定期更换。

文学

Berezenko A. I.、Koryagii L. I.、Nazaryan A. R. 高速微处理器套件。- M .：无线电和通信，1981 年。
Lukyanov D. A. ROM - 无线电电子设备的通用元件。 - 微处理器工具和系统。 1986 年，M 1。
A. 库兹涅佐夫、D. 米特里、B. 佩恰特诺夫。键盘接口和 EMC 音调发生器。-无线电，1985 年，4。
A.普扎诺夫。运动器材中的ROM。-收音机。 1982 年，第 1 号。

作者：D. Lukyanov，莫斯科；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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