1、應(yīng)用背景

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，用的最多的電子產(chǎn)品，比如電腦、手機(jī)等，一般都有開關(guān)機(jī)鍵，當(dāng)我們想開機(jī)或者關(guān)機(jī)的時(shí)候，我們就必須長按（比如5s）才會(huì)產(chǎn)生動(dòng)作響應(yīng)。

圖1 應(yīng)用場景

這樣設(shè)計(jì)的目的就是防止誤操作，防止不小心碰到了，然后就開關(guān)機(jī)了，影響體感。

今天給大家分享一種按鍵防誤觸延時(shí)開關(guān)電路。

2、電路分析

該電路主要由PMOS管，NPN三極管和按鍵組成。由按鍵S1和軟件GPIO1來控制MOS管Q1的通斷，達(dá)到控制設(shè)備開關(guān)機(jī)的效果。

圖2 電路

電路分析：

步驟一：

按鍵S1按下，MOS柵極被拉低，Vgs=Vg-Vs=VA-12V＜0V。

通過設(shè)定電阻R3，R4的阻值，為PMOS的Vgs提供一個(gè)合適的電壓，因?yàn)椴煌琈OS的gs不同，超過其工作范圍，管子可能會(huì)壞。

阻值設(shè)定好后，MOS導(dǎo)通（電流流向路徑①），電源12V向后級供電，比如DC/DC芯片，運(yùn)放，單片機(jī)或電路其他部分；

圖3 按鍵S1按下，電流方向

步驟二：

后級電路通電后，單片機(jī)開始工作，單片機(jī)的GPIO1產(chǎn)生一個(gè)高電平，從而三極管Q2開通，MOS管Q1柵極被拉低，MOS導(dǎo)通，完成供電自鎖。自鎖后，電路就就一直有電。

圖4 Q2導(dǎo)通，電流方向

整個(gè)電路的工作過程很簡單，那它是怎么做到防誤觸延時(shí)開關(guān)的呢？

細(xì)心的同學(xué)可能有注意到，圖中還有一個(gè)GPIO2信號檢測口：

當(dāng)按鍵S1松開時(shí)，GPIO2被3.3V拉高，為3.3V高電平；

當(dāng)按鍵S1閉合時(shí)，形成如圖所示的電流回路，GPIO2被拉低，為0.7V低電平；

圖5 按鍵S1按下，GPIO2檢測電壓發(fā)生變化

由上可知，單片機(jī)另外提供一個(gè)GPIO口用來檢測控制信號（按鍵輸入），我們可以設(shè)定一個(gè)時(shí)間，比如按鍵按下5s，即GPIO2從高電平變?yōu)榈碗娖?s后，再觸發(fā)GPIO1產(chǎn)生一個(gè)高電平，即使松開按鍵S1，MOS也會(huì)沿著電流路徑②，從打開MOS，為后級負(fù)載供電。

這種情況下，在5s內(nèi)GPIO1不是高電平，如果松開按鍵，Q1就不會(huì)打開，達(dá)到防誤觸開機(jī)的效果。

同理，當(dāng)我們想關(guān)機(jī)時(shí)，假設(shè)長按5s關(guān)機(jī)，按下按鍵S1，單片機(jī)GPIO2檢測到信號從高電平變?yōu)榈碗娖?s后，再觸發(fā)GPIO1產(chǎn)生一個(gè)低電平，這時(shí)松開按鍵，就可以關(guān)機(jī)了。

可以看出開關(guān)延時(shí)都是軟件來做的，單片機(jī)開個(gè)定時(shí)器和IO口中斷就可以解決。

可能有同學(xué)會(huì)問，圖中D1，D2的作用是什么，可以不要嗎？

圖6 D1，D2的作用

①假設(shè)沒有D1，即：D1短路。

當(dāng)GPIO1為高電平時(shí)，Q2導(dǎo)通，GPIO2被拉低，MOS導(dǎo)通，此時(shí)按鍵不管怎么按都GPIO2都為低，即按鍵失靈，無法控制。

圖7 沒有D1，電流方向

如果有D1，就可以隔離三極管集電極低電平對于GPIO2控制檢測口的影響，

即：當(dāng)GPIO1為高電平時(shí)，Q2導(dǎo)通時(shí)，GPIO2不會(huì)產(chǎn)生變化，起到隔離作用。只能通過按鍵的開關(guān)來改變GPIO2的高低電平，進(jìn)而通過控制按鍵按下的時(shí)間長短，來控制開關(guān)機(jī)。

②假設(shè)沒有D2，即：D2短路。

圖8 沒有D2，電流方向

當(dāng)按鍵松開、Q2關(guān)閉時(shí)，電流會(huì)沿著如圖箭頭所示路徑，主電源12V會(huì)對單片機(jī)電源3.3V造成沖擊，從而損壞單片機(jī)。

加上二極管D2，可隔離電源對于IO口和單片機(jī)電源的沖擊。

另外二極管選型，選用普通的二極管即可。