CN100362566C - 键盘扫描电路与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种键盘扫描电路与方法，用于一需要同时输入按键的装置上，可于同一时间接受多个按键输入，其包含：多个键盘输出入端口，其可设定成一输入模式(Input mode)、一输出模式(Output mode)、以及一高阻抗模式(Floating mode)其中之一，用以接收一扫描信号输入；多个矩型阵列，是由该键盘输出入端口彼此之间互相交错连结而形成，其包含多个可检测输入接点及多个可同时检测输入接点；以及多个二极管，电连接于该键盘输出入端口与该矩型阵列之间，是作为该矩型阵列彼此之间信号的隔离。

Description

键盘扫描电路与方法
(1)技术领域
本发明有关一种键盘扫描电路与方法，尤指一种用于一需要同时输入按键的装置上的键盘扫描电路与方法。
(2)背景技术
在现今电子琴的键盘扫描电路上，大多使用单芯片(Micro Controller)输出入端口来进行最大网状键盘扫描(Maximal Matrix Keyboard Scan)以控制琴键部分，其同时只能够接受两个按键输入，如果再接受第三个按键输入，就可能会产生错误的键盘扫描现象。
请参阅图1，其是习知技术的电路结构示意图。如图所示为一4×4矩阵11，其由8个输出入端口互相交错连结而形成，该矩阵11共有16个按键，当有任何一个按键被按下时，其相对应的横线及纵线会导通，键盘扫描便是应用这种原理，将按键的值输入到单芯片10中。但此种键盘扫描电路存在着一个瑕疵，那就是在同一时间内只能够接受两个按键输入，如果有第三个按键输入，而该按键与前两个按键位置形成一直角三角形时，就一定会扫描出四个按键，而产生错误的按键判断。例如，当使用者同时按下key2、key3、key7时，扫描程序会自动扫描出key6，而产生错误判断，但是使用者并未按下key6这个按键，这是传统键盘扫描电路的一个盲点。
(3)发明内容
本发明的主要目的为提供一种键盘扫描电路和键盘扫描方法，用于一需要同时输入按键的装置上，可于同一时间接受多个按键输入。
根据本发明一方面的键盘扫描电路包括：多个键盘输出入端口，其可设定成一输入模式(Input mode)、一输出模式(Output mode)、以及一高阻抗模式(Floatingmode)其中之一，用以接收一扫描信号输入；多个矩型阵列，是由该键盘输出入端口彼此之间互相交错连结而形成，其包括多个可检测输入接点及多个可同时检测输入接点；以及多个二极管，电连接于该键盘输出入端口与该矩型阵列之间，是作为该矩型阵列彼此之间信号的隔离。
根据上述构想，其中该键盘扫描电路还包括一接地端，用以与该键盘输出入端口互相交错连结而形成该矩型阵列，以增加该可该检测输入接点数。
根据上述构想，其中该需要同时输入按键的装置为一具有黑白键的电子琴。
根据上述构想，其中该多个键盘输出入端口为一单芯片上的输出入端口。
根据上述构想，假设该多个键盘输出入端口为m，当2≤m≤6时，该二极管的数量为2m；而当m≥7时，该二极管的数量为4m。
根据上述构想，其中该键盘扫描电路是利用二极管的电流单向特性，以作为该矩型阵列彼此之间信号的隔离。
根据本发明另一方面的键盘扫描方法，用于一需要同时输入按键的装置上，可于同一时间接受多个按键输入，该装置具有一键盘扫描电路，而该键盘扫描电路包括：多个键盘输出入端口；一接地端；多个矩型阵列，是由该键盘输出入端口与该接地端之间互相交错连结而形成；以及多个二极管，电连接于该键盘输出入端口与该矩型阵列之间，而该键盘扫描方法的步骤包括：(a)选择该多个矩型阵列其中的一以进行扫描；(b)将该键盘输出入端口其中一部分设定成一输入模式(Input mode)，另一部分设定成一输出模式(Output mode)，其余部分则设定成一高阻抗模式(Floating mode)；(c)于一第一时间扫描该矩型阵列中与该接地端连结的输入接点；(d)于一第二时间扫描该矩型阵列中未与该接地端连结的输入接点；(e)检知设定成该输入模式的该键盘输出入端口，并依据其产生的电位变化，判断所按的键；以及重复步骤(a)至步骤(e)，以对该多个矩型阵列逐一进行扫描。
根据上述构想，其中该需要同时输入按键的装置为一具有黑白键的电子琴。
根据上述构想，其中该多个键盘输出入端口为一单芯片上的输出入端口。
根据上述构想，假设该多个键盘输出入端口为m，当2≤m≤6时，该二极管的数量为2m；而当m≥7时，该二极管的数量为4m。
根据上述构想，其中该键盘扫描方法是利用二极管的电流单向特性，以作为该矩型阵列彼此之间信号的隔离。
根据上述构想，其中该未与该接地端连结的输入接点为可同时该检测输入接点。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。
(4)附图说明
图1是习知技术的电路结构示意图。
图2是本发明键盘扫描电路的最小组成扫描细胞(Cell)电路结构示意图。
图3是本发明键盘扫描电路的最小组成扫描矩阵(Matrix)电路结构示意图。
图4是当键盘输出入端口为8时，本发明较佳实施例的电路结构示意图。
图5是当键盘输出入端口为3时，本发明较佳实施例的电路结构示意图。
图6是当键盘输出入端口为4时，本发明较佳实施例的电路结构示意图。
图7是当键盘输出入端口为5时，本发明较佳实施例的电路结构示意图。
图8是当键盘输出入端口为6时，本发明较佳实施例的电路结构示意图。
图9是当键盘输出入端口为7时，本发明较佳实施例的电路结构示意图。
(5)具体实施方式
请参阅图2，其是本发明键盘扫描电路的最小组成扫描细胞(Cell)电路结构示意图。其由2个可设定成输入模式(Input mode)、输出模式(Output mode)、或是高阻抗模式(Floating mode)等特性的键盘输出入端口P1、P2及4个二极管D21~D24所组合而成，并形成2个矩形阵列25、26、4个可该检测输入接点1~4、2个可同时该检测输入接点1、2。
假设将扫描时间分成T1、T2、T3、T4，于时间T1、T2时，将P1设定成输出模式，P2设定成输入模式，先扫描A矩阵25，时间T1时该检测接点4，时间T2时该检测接点2；而于时间T3、T4时，将P1设定成输入模式，P2设定成输出模式，再扫描B矩阵26，时间T3时该检测接点3，时间T4时该检测接点1。由于该电路中有加入二极管D21~D24做为A矩阵25与B矩阵26之间信号的隔离，所以当A矩阵25接点2有任何变化时，并不会影响到B矩阵26接点1，因此可以达到同时输入的目的。
请参阅图3，其是本发明键盘扫描电路的最小组成扫描矩阵(Matrix)电路结构示意图。其由4个可设定成输入模式、输出模式、或是高阻抗模式等特性的键盘输出入端口P1~P4及4个二极管D31~D34所组合而成，并形成1个矩形阵列35、6个可该检测输入接点1~6、2个可同时该检测输入接点(1、2、3、4接点中的任意2个接点)。
假设将扫描时间分成T1、T2，将P1、P2设定成输出模式，P3、P4设定成输入模式，于时间T1时该检测5、6接点，时间T2时该检测1、2、3、4接点。由于该电路中有加入二极管D31~D34做为A矩阵35与其它矩阵之间信号的隔离，所以当A矩阵25接点(1、2、3、4接点中的任意2个接点)有任何变化时，并不会影响到其它矩阵接点，因此可以达到同时输入的目的。
请参阅图4，其是当键盘输出入端口为8时，本发明较佳实施例的电路结构示意图。其由8个可设定成输入模式、输出模式、或是高阻抗模式等特性的键盘输出入端口P1~P8及32个二极管D41~D432所组合而成，并形成8个矩形阵列433~440、40个可该检测输入接点1~40、8个可同时该检测输入接点(1、2、3、4接点中的任意2个接点；5、6、7、8接点中的任意2个接点；9、10、11、12接点中的任意2个接点；13、14、15、16接点中的任意2个接点)。值得注意的是，该电路为一立体电路，采用跨接P1、P2、P5、P6及P3、P4、P7、P8的方式以增加矩形阵列433~440的数量，藉由增加矩形阵列433~440的数量，以增加可检测输入接点1~40及可同时检测输入接点的数量。
其中，该电路的扫描方法的步骤包括：(a)选择该8个矩型阵列433~440其中之一以进行扫描；(b)将该8个键盘输出入端口其中一部分设定成输入模式，另一部分设定成输出模式，其余部分则设定成高阻抗模式；(c)于一第一时间扫描该矩型阵列中与接地端连结的输入接点；(d)于一第二时间扫描该矩型阵列中未与接地端连结的输入接点；(e)检知设定成该输入模式的该键盘输出入端口，并依据其产生的电位变化，判断所按的键；以及重复步骤(a)至步骤(e)，以对该8个矩型阵列逐一进行扫描。
假设将扫描时间分成T1、T2，将P1、P2设定成输入模式，P7、P8设定成输出模式，先针对A矩阵433进行扫描，也就是该检测1、2、3、4、17、18接点，时间T1时先检测17、18接点，时间T2时再检测1、2、3、4接点。如同前述原理，由于该电路中有加入二极管D41~D432做为A矩阵433与其它矩阵434~440之间信号的隔离，所以当A矩阵433接点(1、2、3、4接点中的任意2个接点)有任何变化时，并不会影响到其它矩阵接点，因此可以达到同时输入的目的。在扫描完A矩阵433的后，接着对其它矩阵434~440逐一进行扫描。同理可证，其它矩阵也适用前述的扫描方式，以达到同时输入的目的。
本发明的键盘输出入端口的组合并不局限于8个，其架构可以放大或是缩小，其它较佳实施例的电路结构如图5至图8所示，运用同样的扫描原理，达到同时输入的目的。由图5至图8可推算出本发明需使用到的二极管数量，假设该多个键盘输出入端口为m，当2≤m≤6时，该二极管的数量为2m；而当m≥7时，该二极管的数量为4m。
表一(可检测输入接点数)
  输出入端口数量     2     3     4     5     6     7     8
  习知     2     3     4     6     9     12     16
  本发明     4     7     12     13     18     31     40
表二(可同时检测输入接点数)
  输出入端口数量     2     3     4     5     6     7     8
  习知     2     3     4     2     2     2     2
  本发明     2     4     4     6     6     8     8
表一及表二为本发明键盘扫描电路与习知键盘扫描电路的可检测输入接点数量及可同时检测输入接点数量比较表。由表一及表二可知，不论是在可检测输入接点数量或可同时检测输入接点数量上，本发明键盘扫描电路皆较习知键盘扫描电路为佳，尤其当键盘输出入端口数量愈多时，差异愈大。
综上所述，本发明有别于现今键盘扫描的方法，藉由最小可扫描细胞的精神，运用一直保持最小组成扫描矩阵，以及键盘输出入端口因时间的不同转换期对应的型态及瞬间暂态的原理，可由输入模式转为输出模式或是高阻抗模式，并利用二极管使各个最小可扫描矩阵之间不会互相干扰，解决同一时间多个按键输入的问题。本发明的键盘扫描方法能够该检测到更多于同一时间压下的按键数目，但是却不需要增加键盘输出入端口的数量，有效改善习知技术的缺失，是故具有产业价值，进而达成发展本发明的目的。

Claims (12)

1.一种键盘扫描电路，用于一需要同时输入按键的装置上，可于同一时间接受多个按键输入，其特征在于，包括：
多个键盘输出入端口，可设定成一输入模式、一输出模式、以及一高阻抗模式其中之一，用以接收一扫描信号输入；
多个矩型阵列，是由该键盘输出入端口彼此之间互相交错连结而形成，其包括多个可检测输入接点及多个可同时检测输入接点；以及
多个二极管，电连接于该键盘输出入端口与该矩型阵列之间，是作为该矩型阵列彼此之间信号的隔离。
2.如权利要求1所述的键盘扫描电路其特征在于，还包括一接地端，用以与该键盘输出入端口互相交错连结而形成该矩型阵列，以增加该可检测输入接点数。
3.如权利要求1所述的键盘扫描电路，其特征在于，该需要同时输入按键的装置为一具有黑白键的电子琴。
4.如权利要求1所述的键盘扫描电路，其特征在于，该多个键盘输出入端口为一单芯片上的输出入端口。
5.如权利要求1所述的键盘扫描电路，其特征在于，假设该多个键盘输出入端口为m，当2≤m≤6时，该二极管的数量为2m；而当m≥7时，该二极管的数量为4m。
6.如权利要求5所述的键盘扫描电路，其特征在于，是利用二极管的电流单向特性，以作为该矩型阵列彼此之间信号的隔离。
7.一种键盘扫描方法，用于一需要同时输入按键的装置上，可于同一时间接受多个按键输入，该装置具有一键盘扫描电路，而该键盘扫描电路包括：多个键盘输出入端口；一接地端；多个矩型阵列，是由该键盘输出入端口与该接地端之间互相交错连结而形成；以及多个二极管，电连接于该键盘输出入端口与该矩型阵列之间，其特征在于，该键盘扫描方法的步骤包括：
(a)选择该多个矩型阵列其中之一以进行扫描；
(b)将该键盘输出入端口其中一部分设定成一输入模式，另一部分设定成一输出模式，其余部分则设定成一高阻抗模式；
(c)于一第一时间扫描该矩型阵列中与该接地端连结的输入接点；
(d)于一第二时间扫描该矩型阵列中未与该接地端连结的输入接点；
(e)检知设定成该输入模式的该键盘输出入端口，并依据其产生的电位变化，判断所按的键；以及
重复步骤(a)至步骤(e)，以对该多个矩型阵列逐一进行扫描。
8.如权利要求7所述的键盘扫描方法，其特征在于，该需要同时输入按键的装置为一具有黑白键的电子琴。
9.如权利要求7所述的键盘扫描方法，其特征在于，该多个键盘输出入端口为一单芯片上的输出入端口。
10.如权利要求7所述的键盘扫描方法，假设该多个键盘输出入端口为m，当2≤m≤6时，该二极管的数量为2m；而当m≥7时，该二极管的数量为4m。
11.如权利要求7所述的键盘扫描方法，其特征在于，是利用二极管的电流单向特性，以作为该矩型阵列彼此之间信号的隔离。
12.如权利要求7所述的键盘扫描方法，其特征在于，该未与该接地端连结的输入接点可同时检测输入接点。
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