CN101310243B - 利用触摸方式的输入设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种利用触摸方式的输入设备。微计算机和键控制单元用串行方法进行通信，以通过减少所述微计算机和所述键控制单元之间的数据连接端口的数目来获得操作稳定性。另外，当提供了多于两组的键矩阵时，多个键控制单元可以连接到一个微计算机，以解决各键图案之间的干扰。此外，通过适当地利用所述键控制单元的资源并同时降低所述微计算机的负荷，提高了所述利用触摸方式的输入设备的操作可靠性。

Description

利用触摸方式的输入设备

技术领域

本发明涉及输入设备，更具体而言，涉及通过触摸方法来操作的输入设备。

背景技术

利用触摸屏方法(也称作玻璃触摸方法，glass touch method)的输入设备通常允许用户选择性地触摸输入设备表面的某个区域，以输入命令。这样的利用玻璃触摸方法的输入设备已被广泛地用作先进的家用电器和电子用品(例如微波炉、显示屏和电视)中的用于输入用户命令的设备。

如图1所示，一种公知的利用玻璃触摸方法的输入设备包括：键矩阵10，该键矩阵被配置有N×N个玻璃触觉传感器；键控制单元20，当发生人体或物体的接触时，该键控制单元向键矩阵10输出扫描输入信号，并接收从键矩阵10输出的扫描输出信号；以及微计算机30，通过与键控制单元20的并行数据通信，该微计算机输出键矩阵10的扫描输入信号并接收键矩阵10的扫描输出信号。在此，键矩阵10及键控制单元20(为触觉传感器芯片)构成一组。键矩阵10以及对键矩阵10的信号进行处理的键控制单元20被一起应用，以便被应用为某产品中的输入设备。

根据这样的配置的输入设备的操作如下所述。

微计算机30向键控制单元20输出扫描输入信号，以感测键矩阵10的键信号。键控制单元20根据其自身的逻辑向键矩阵10传递从微计算机30输出的扫描输入信号。该逻辑可以是对输入信号序列进行控制的形式。

此时，当用户触摸键矩阵10的某区域时，与所输入的扫描输入信号部分对应的玻璃触觉传感器的电容变成可变的，并且输出电信号。

从键矩阵10输出的键信号经由键控制单元20被传递到微计算机30的扫描输出信号端口中，而微计算机30将所输入的扫描输出信号识别为对应的键信号。

微计算机30被形成为与键控制单元20执行并行通信方法，以识别键矩阵10的键信号。通常，微计算机30需要具有关于键矩阵10的扫描输入信号端口和扫描输出信号端口。在图1中区域“A”示出正在微计算机30与键控制单元20间交换的扫描输入信号和扫描输出信号。该区域“A”执行并行通信方法。

举例而言，如果键矩阵10被配置有16个键(4×4)，则微计算机30需要4个扫描输入信号端口和4个扫描输出信号端口。也就是说，键控制单元20和微计算机30总共需要被连接用于输入和输出扫描信号的8个数据连接端口。

最近，由于家用电器和电子用品的功能已变得多样化，因此，需要有更多数目的键。根据常规方法，产品所需的键矩阵须以1、2、4或16个键构成。如果要求有64个键，则需要4组配置有16个键(4×4)的键矩阵。另外，因为微计算机30和键控制单元20须并行连接，所以，每组需要8个数据连接端口，也就是说，总共需要32个数据连接端口。这样就需要具有高级规格的微计算机，而且连接过程也很困难。也就是说，由于根据键的数目，需要包括很多数据连接端口的微计算机和键控制单元，因此，增加了产品成本，且输入设备的实施变得复杂而困难。

另外，由于玻璃触觉传感器是电容方法的键传感器，因此，在形成有多于两组的键矩阵的情况下，当对键信号进行处理时，由于各组之间的电容干扰，会产生噪声。因此，会产生键错误。

此外，当形成有多于两组的键矩阵时，疏忽地按压在一组键矩阵的边缘部分处设置的键矩阵可能会导致触摸到另一组键矩阵的边缘部分处的键图案。因此，可能在其之间产生干扰。

另外，由于键矩阵组的数目不断增长，因此，微计算机的处理负荷会增加，导致高的出错机会。与微计算机不同的是，由于键控制单元的资源尽管丰富却没有被适当地利用，因此，键控制单元的效率低。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是：通过减少微计算机与键控制单元之间的数据连接端口的数目，实现操作稳定性。

本发明的另一目的是：当提供了多于两组的键矩阵时，克服键图案之间的干扰。

本发明的又一目的是：通过降低微计算机的处理负荷、同时适当地利用键控制单元的资源，改善利用触摸方法的输入设备的操作可靠性。本发明的再一目的是：通过利用键控制单元而使键矩阵的状态数据被反馈，提高该设备的用户便利性。

技术方案

提供了一种利用触摸方式的输入设备，该输入设备包括：键矩阵；键控制单元，该键控制单元产生所述键矩阵的键触摸状态信息，所述键触摸状态信息包括至少来自在所述键矩阵中设置的多个键中的被触摸的键的信息；以及微计算机，该微计算机接收所述键矩阵的键触摸状态信息，并控制所述键控制单元，所述微计算机连接到所述键控制单元，其中所述微计算机和所述键控制单元利用串行通信方法来传递所述键矩阵的键触摸状态信息。其中该键矩阵被配置有以M×N的方式排列的玻璃触觉传感器；该键控制单元根据内部逻辑来识别所述键矩阵的键信号，并确定所述键矩阵的状态；以及该微计算机进行与所述键控制单元的数据通信以接收所述键矩阵的状态信息和键信号，根据输入的键信号来控制系统操作，并根据所述键矩阵的状态信息来控制所述键控制单元。

在本发明的另一方面，提供了一种利用触摸方式的输入设备，该输入设备包括：键矩阵；键控制单元，该键控制单元确定来自在所述键矩阵中设置的多个键中的被触摸的键的信息；以及微计算机，该微计算机连接到所述键控制单元，并控制所述键控制单元，其中连接所述微计算机和所述键控制单元、用于传递所述键矩阵的触摸状态信息的端口的数目小于在所述键矩阵中设置的多个键的数目。

在本发明的又一方面，提供了一种利用触摸方式的输入设备，该输入设备包括：键矩阵，该键矩阵被配置有以M×N的方式排列的玻璃触觉传感器；键控制单元，该键控制单元根据内部逻辑来识别所述键矩阵的键信号，并确定所述键矩阵的状态；以及微计算机，该微计算机进行与所述键控制单元的数据通信，以接收所述键矩阵的状态信息和键信号，根据输入的键信号来控制系统操作，并根据所述键矩阵的状态信息来控制所述键控制单元。

有益效果

根据本发明的实施例，微计算机与数据连接端口之间的数据连接端口的数目减少了。因此，可以使用低成本的微计算机来实现键矩阵，并且连接过程变得更容易。当存在大数目的键矩阵的图案时，这些优点会变得显著。

另外，甚至当提供多于两组的键矩阵时，也可去除在每组的边缘部分处设置的键按钮之间的干扰。

此外，由于键矩阵的状态数据可以被反馈到微计算机，因此，无疑可提高了用户便利性。

附图说明

图1示出一种根据常规方法的、利用玻璃触摸方法的输入设备的图；

图2示出一种根据本发明一个实施例的、利用玻璃触摸方法的输入设备的图；

图3所示的图示出图2所示的键控制单元与微计算机之间的通信线路；及

图4示出一种根据本发明一个实施例的、被配置有多于两个键矩阵的输入设备的图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例，所述附图示出了这些实施例的示例。本发明不应被视为局限于在此描述的实施例。对于本领域技术人员明显的是，在本发明中可以做出各种修改和变化，只要本发明的这些修改和变化落入所附权利要求及其等价的范围内，则本发明涵盖这些修改和变化。

参考图2和图3，下面描述一种根据本发明一个实施例的、利用玻璃触摸方法的输入设备。

参考图2，根据本发明的输入设备包括：键矩阵100，该键矩阵被配置有以M×N的方式排列的玻璃触觉传感器；键控制单元100，该键控制单元根据内部逻辑来识别键矩阵100的键信号并确定键矩阵100的状态；以及微计算机300，该微计算机从键控制单元200接收键矩阵100的键信号和状态数据，根据输入的键信号来控制系统操作，并根据键矩阵100的状态数据来控制键控制单元200。键控制单元200和微计算机300利用串行通信方法在彼此之间通信，以在键控制单元200与微计算机300之间传递数据。在图2中，区域“B”表示以串行方法进行通信的部分。该区域“B”在图3中放大并示出。

具体地，键控制单元200是用于进行关于键矩阵100的信号处理的触觉传感器芯片。在此，应用了能够与微计算机300进行串行数据通信的触觉传感器芯片。这样的键控制单元200响应于微计算机300的命令，利用内部逻辑来识别键矩阵100的键信号。另外，键控制单元200识别键矩阵100的错误状态，并反馈到微计算机300。

如图3所示，微计算机300包括：第一输入端口P_IN，用于接收来自键控制单元200的数据就绪信号；第二输入端口MISO，用于从键控制单元200接收键矩阵100的键信号和状态数据；第一输出端口P_OUT1，用于向键控制单元20输出命令就绪信号；第二输出端口MOSI，用于向键控制单元200输出关于键矩阵100的各种命令；以及时钟输出端口SCK，用于输出关于键控制单元200的各种时钟信号。

也就是说，输入端口和输出端口的数目与配置键矩阵100的键的数目无关。在微计算机300与键控制单元200之间的最少5个输入端口和输出端口使得关于键矩阵100的信号处理可以进行。可易于猜想的是，这个结果是从以串行方法在微计算机与键控制单元之间进行通信得出的。因此，相邻数据线路之间的干扰降低，从而提高了通信的可靠性。

另外，微计算机300还包括第三输出端口P_OUT2，以用作强制复位信号线，以使与键控制单元200的通信错误最少。例如，通过从微计算机300经由第三输出端口P_OUT2以有规则的间隔向键控制单元200输出强制复位信号，可以以有规则的间隔对通信状态进行初始化，以使与键控制单元200的通信错误最少。

此外，图4示出了一种利用玻璃触摸方法的、具有两个键矩阵组的输入设备。

参考图4，提供了两个键矩阵100、两个键控制单元200和一个微计算机。在输入设备被实施为具有两组或更多组的情况下，当对键矩阵100的信号进行处理时，一个键控制单元200可以被处理为变成被使能，而另一键控制单元200可以被处理为变成被禁止，使得相邻键控制单元200之间的噪声效应可以被最小化。也就是说，当输入设备被实施为利用两个或更多个键矩阵100时，可使用微计算机300的同步端口LINE SYNC来交替地操作不同的键控制单元200。在这种情况下，通过同步端口LINESYNC选择性地向键控制单元200输出操作信号(即使能信号和禁止信号)。当然，在这种情况下，微计算机300及键控制单元200进行串行通信。

可以将键控制单元200实施成：利用从微计算机300提供的外部中断信号而交替地变成被使能或被禁止。因此，当处理关于一个键矩阵100的键信号时，通过同步端口LINE SYNC在其他键矩阵中提供禁止信号。因此，可使键图案之间的干扰最小。

另外，通过提供执行串行通信的键控制单元200来减少微计算机300的数据逻辑端口的数目，输入设备可被实施为不受键矩阵100的键数目的限制。因此，如果产品需要56个键，也仅需要最少5个端口，因为这56个键可以被实施成一个图案。

然而，如果键的数目太大，考虑到键控制单元200的信号处理速度和处理负荷，可以将56个键分成包括24个键的第一键图案和包括32个键的第二键图案，如图4所示。因此，如果键的数目过分增长，则可应用图4所示的实施例。即使在键矩阵及键控制单元的数目增加的情况下，在微计算机与键控制单元之间进行串行通信的端口的数目也仅需要最少10个。因此，产生信号噪声的机会很小。

在本发明的实施例中，可以在微计算机300与键控制单元200之间传送的数据包括键矩阵100的键信号、包括一般和误差状态的状态信息、对于每个键的键信号的强制计算以及强制复位信号。

根据本发明的一个实施例，更为详细地描述如上配置的利用玻璃触摸方法的输入设备。

微计算机300通过第一输出端口P_OUT1输出命令就绪信号，以便尝试与键控制单元200进行通信。此时，键控制单元200响应于微计算机300的命令就绪信号，向微计算机300的第一输入端口P_IN反馈数据就绪信号，该数据就绪信号示出能够进行通信的状态。

然后，微计算机300通过第二输出端口MOSI以有规则的间隔传递命令，要求键矩阵100的键信号，以便识别用户通过键矩阵100的键选择。

键控制单元200根据微计算机300的命令向键矩阵100输出扫描输入信号，并从键矩阵100接收与该扫描输入信号对应的扫描输出信号。更详细而言，当用户触摸键矩阵100的任何键时，在扫描输入信号的部分期间，该键的电容变成可变的，并且输出包括对应的键信号的扫描输出信号。

此时，键控制单元200接收从键矩阵100输出的扫描输出信号，并识别键矩阵100的特定键信号以向微计算机300的第二输入端口MISO传递。因此，通过键控制单元200与微计算机300之间的串行数据通信，可以识别键矩阵100的键信号。

根据这样的方法，键控制单元200利用串行方法、通过在微计算机300与键控制单元200之间预定的相同端口接收键矩阵100的键状态。因此，可以减少可在并行通信方法期间产生的噪声所引起的误操作。

另外，当微计算机300通过第二输出端口MOSI向键控制单元200传递对应的命令以便识别键矩阵100的状态时，键控制单元200响应于微计算机300的命令，通过实施键控制单元100内预先存储的逻辑来识别键矩阵100的错误状态。例如，对错误状态进行检查，包括：相对于扫描输入信号是否从键矩阵100正常输出了扫描输出信号、键矩阵100的信号输出是否被延迟以及是否有多于两个键信号从键矩阵100输出。

当用于确定键矩阵100的错误状态的内部逻辑完成后，键控制单元200向微计算机300的第二输入端口MISO传递键矩阵100的状态信息。

然后，微计算机300根据从键控制单元200传递的状态信息来确定键矩阵100中的错误的发生。当键矩阵100中发生错误时，微计算机300再次向键控制单元200要求键矩阵100的键信号，或命令对键矩阵100的每个键的键信号进行强制校准。

因此，从键控制单元200提供的键矩阵100的状态信息可以用于确定产品缺陷的起因。例如，当关于一个键的信号太弱而不是缺陷时，可以针对该对应键降低用于确定键接触的临界值，使得通过对键的实际触摸而产生的弱信号不会被确定为缺陷。另外，由于键控制单元200自身可以执行各种处理(例如常常在微计算机300中进行的对键接触的识别)，因此，可以减轻微计算机300的负荷。因此，不需要昂贵的微计算机。尽管键控制单元200的处理负荷增加了，但这些处理负载可以由键控制单元200内部具有的处理器来处理。因此，不需要昂贵的元件。

另外，如图4所示，当键矩阵100和键控制单元200被实施为两组时，微计算机300通过同步端口LINE SYNC交替地向一个键控制单元输出使能信号并向另一键控制单元输出禁止信号。

此时，键控制单元200仅在从微计算机300输出的使能信号部分期间才执行关于键矩阵100的信号处理，而在禁止信号部分期间不进行键矩阵100的扫描输出。因此，由于不同的键控制单元200交替地工作，两组之间的干扰可以最小化。这样，可以设计多个键矩阵，而不必考虑相邻键图案的影响。

当提供了多于两组键矩阵100和键控制单元200时，可以使用相同的方法。将使能信号传递给一个键控制单元200，而将禁止信号传递给其他控制单元200。

根据实施例，当操作在键矩阵组的边缘部分处设置的键时，较少可能按压到在相邻键矩阵组的边缘部分处设置的另一个键。此外，该实施例的方法包括彼此之间进行串行通信的微计算机300和键控制单元200，其中执行与键控制单元200的通信的每组微计算机端口可以通过用于控制该组微计算机端口的同步端口LINE SYNC来控制。因此，关于实施例的现实性增加了。还可以利用并行通信方法而不是串行通信方法通过同步端口来进行使能/禁止控制。然而，在并行通信方法的情况下，端口之间的复杂连接甚至会变得更复杂。因此，在很多方面均不会获益。

另外，根据本发明的另一实施例，利用数目少于在键矩阵中设置的键的数目的微计算机端口可以允许在微计算机与键控制单元之间相互传递信息，例如传递键矩阵的键信号。因此，可以使用低成本的微计算机。本发明的概念还可以用向一个端口分发多个键信息的不同方法(代替串行通信方法)来实施。但是，为了将端口的数目降至最少，当然可以使用串行通信方法。

工业可应用性

根据本发明的实施例，实施了利用玻璃触摸方法的输入设备，其可以减少微计算机与键控制单元之间的数据连接端口的数目，使各键矩阵之间的干扰最小，提高关于噪声的可靠性，并识别和调整键矩阵的错误状态。

另外，由于不需要高成本的微计算机，因此可以实施较低成本的玻璃触摸控制器。

此外，当需要多个键时，由于较少可能同时触摸到多个键，因此可以提高用户便利性。

Claims (14)

1.一种利用触摸方式的输入设备，该输入设备包括：

键矩阵；

键控制单元，该键控制单元产生所述键矩阵的键触摸状态信息，所述键触摸状态信息包括至少来自在所述键矩阵中设置的多个键中的被触摸的键的信息；以及

微计算机，该微计算机接收所述键矩阵的键触摸状态信息，并控制所述键控制单元，所述微计算机连接到所述键控制单元，其中所述微计算机和所述键控制单元利用串行通信方法来传递所述键矩阵的键触摸状态信息，

其中该键矩阵被配置有以M×N的方式排列的玻璃触觉传感器；该键控制单元根据内部逻辑来识别所述键矩阵的键信号，并确定所述键矩阵的状态；以及该微计算机进行与所述键控制单元的数据通信以接收所述键矩阵的状态信息和键信号，根据输入的键信号来控制系统操作，并根据所述键矩阵的状态信息来控制所述键控制单元。

2.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述键矩阵的键触摸状态信息通过数目少于在所述键矩阵中设置的键的数目的端口来传递，所述端口设置在所述微计算机中。

3.根据权利要求1所述的输入设备，其中在所述键控制单元内存储有逻辑，该逻辑响应于所述微计算机的命令来确定所述键矩阵的错误状态。

4.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述微计算机包括：

第一输入端口P_IN，从所述键控制单元接收数据就绪信号；

第二输入端口MISO，从所述键控制单元接收所述键矩阵的键信号和状态信息；

第一输出端口P_OUT1，向所述键控制单元输出命令就绪信号；以及

第二输出端口MOSI，向所述键控制单元输出关于所述键矩阵的各种命令。

5.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述微计算机包括第三输出端口P_OUT2，该第三输出端口输出强制复位信号，以使与所述键控制单元的通信错误最少。

6.根据权利要求1所述的输入设备，其中至少两个键控制单元被连接到一个微计算机。

7.根据权利要求6所述的输入设备，其中所述微计算机包括第四输出端口LINE SYNC，该第四输出端口输出诸如使能信号和禁止信号的操作信号，用于控制所述键控制单元的操作。

8.根据权利要求6所述的输入设备，其中，当某个键矩阵工作时，操作相邻键矩阵的键控制单元不工作。

9.根据权利要求1所述的输入设备，其中连接所述微计算机和所述键控制单元、用于传递所述键矩阵的触摸状态信息的端口的数目小于在所述键矩阵中设置的多个键的数目。

10.根据权利要求9所述的输入设备，其中所述键控制单元包括预先存储在所述键控制单元中的用于确定被触摸的键的信息的逻辑以及用于确定所述键矩阵的错误状态的另一逻辑。

11.根据权利要求9所述的输入设备，其中包括多个键矩阵和键控制单元，并且由于所述微计算机的控制，当某个矩阵和键控制单元工作时，其他键矩阵和键控制单元不工作。

12.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述键控制单元执行预置的逻辑，以根据从所述键矩阵输出的信号来确定所述键矩阵的错误状态。

13.根据权利要求1所述的输入设备，其中所述微计算机根据从所述键控制单元输入的所述键矩阵的状态信息来控制所述键控制单元，以再次接收所述键矩阵的键信号，或强制校准所述键矩阵的每个键的键信号。

14.根据权利要求1所述的输入设备，其中当配置了多于两组的键矩阵和键控制单元时，通过所述微计算机来交替操作所述键控制单元，以防止相邻组之间的干扰。

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