CN102184025A - 一种嵌入式系统的多功能键盘 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式系统的多功能键盘，它涉及按有序排列组成的并带有功能电路的键盘。它针对现有既需要既能够快速、准确的输入固定指令又需要高可信的嵌入式系统，而提出了包括4×4阵列组成的按键、数字模块、字母模块、系统模块和功能模块的多功能键盘；功能模块，用于接收4×4阵列组成的按键发送的注册指纹指令、对比指纹指令、清除指纹指令、显示电量指令、显示一号屏内容指令、显示二号屏内容指令、显示三号屏内容指令、显示四号屏内容指令、增加模块指令、刷新状态指令、增加模块的扩展指令和无线测试指令；并执行上述指令；其中第二行第四列的按键，用于发送模块切换指令给系统模块；此键盘是专门针对上述功能的嵌入式系统的需求。

Description

一种嵌入式系统的多功能键盘

技术领域

本发明涉及按有序排列组成的并带有功能电路的键盘。

背景技术

键盘是嵌入式系统中的最常用的输入设备。一般来说嵌入式实时操作系统要求能够快速响应用户指令，因此要求输入设备能够快速、直接。而嵌入式系统只需要一些固定的指令输入。

而现有键盘中缺少一种既能够快速、准确的输入固定指令又能够具有高可信的嵌入式系统的多功能键盘，用于所述键盘的系统是要求实现系统的高安全性、高可用性等。为了实现高安全性，系统需要SD卡认证、密码认证和指纹认证等多种身份认证方式；系统中还需要有四个计算模块，但为了节省成本只设置有一个显示模块，因此需要进行视频信号的切换来查看每个计算模块的工作进程。系统还需要通过无线设备与外界进行通信，因此需要随时查看无线设备是否正常等等。系统中许多这些功能的实现都要借助于键盘的协助来完成指令的发送或信息的输入来实现功能的启动。特别是那些查看系统状态的指令都是在紧急情况下执行的动作，因此要求这些指令能够快速、准确的输入。由此可见，该特定的嵌入式系统对键盘的功能需求如下：

身份认证密码认证阶段，要求可以通过该键盘输入用户密码；

系统进入计算状态之后，要求可以通过该键盘准确输入计算指令；

系统运行过程中，要求可以通过键盘快速输入某些特殊的功能指令。

但现有的嵌入式系统的键盘达不到上述功能。

发明内容

本发明针对现有既需要既能够快速、准确的输入固定指令又需要高可信的嵌入式系统，而提出了一种嵌入式系统的多功能键盘。

一种嵌入式系统的多功能键盘包括4×4阵列组成的按键、数字模块、字母模块和系统模块；

第一行第一列的按键，用于发送数字1指令给数字模块，还用于发送三个符号指令给字母模块，其中三个符号指令分别为符号点.、符号横杠-和符号斜杠/指令；

第一行第二列的按键，用于发送数字2指令给数字模块，还用于发送三个字母指令给字母模块，其中三个字母指令分别为字母a、字母b和字母c；

第一行第三列的按键，用于发送数字3指令给数字模块，还用于发送三个字母指令给字母模块，其中三个字母指令分别为字母d、字母e和字母f；

第一行第四列的按键，用于发送字母选择指令给字母模块；

第二行第一列的按键，用于发送数字4指令给数字模块，还用于发送三个字母指令给字母模块，其中三个字母指令分别为字母g、字母h和字母i；

第二行第二列的按键，用于发送数字5指令给数字模块，还用于发送三个字母指令给字母模块，其中三个字母指令分别为字母j、字母k和字母l；

第二行第三列的按键，用于发送数字6指令给数字模块，还用于发送三个字母指令给字母模块，其中三个字母指令分别为字母m、字母n和字母o；

第三行第一列的按键，用于发送数字7指令给数字模块，还用于发送四个字母指令给字母模块，其中四个字母指令分别为字母p、字母q、字母r和字母s；

第三行第二列的按键，用于发送数字8指令给数字模块，还用于发送三个字母指令给字母模块，其中三个字母指令分别为字母t、字母u和字母v；

第三行第三列的按键，用于发送数字9指令给数字模块，还用于发送四个字母指令给字母模块，其中四个字母指令分别为字母w、字母x、字母y和字母z；

第四行第一列的按键，用于发送取消指令给系统模块；

第四行第二列的按键，用于发送数字0指令给数字模块，还用于空格指令给字母模块；

第四行第三列的按键，用于发送删除指令给系统模块；

第四行第四列的按键，用于发送确定指令给系统模块；

数字模块，用于执行数字0至数字9指令，

字母模块，用于执行字母A至字母Z指令、符号点.、符号横杠-、符号斜杠/、空格指令和字母选择指令，

系统模块，用于执行模块切换指令、取消指令、删除指令和确定指令，

还包括功能模块，

第一行第一列的按键，还用于发送注册指纹指令给功能模块；

第一行第二列的按键，还用于发送对比指纹指令给功能模块；

第一行第三列的按键，还用于发送清除指纹指令给功能模块；

第一行第四列的按键，还用于发送显示电量指令给功能模块；

第二行第一列的按键，还用于发送显示一号屏内容指令给功能模块；

第二行第二列的按键，还用于发送显示二号屏内容指令给功能模块；

第二行第三列的按键，还用于发送显示三号屏内容指令给功能模块；

第二行第四列的按键，用于发送模块切换指令给系统模块，分别将系统切换到数字模块、字母模块或功能模块；

第三行第一列的按键，还用于发送显示四号屏内容指令给功能模块；

第三行第二列的按键，还用于发送增加模块指令给功能模块；

第三行第三列的按键，还用于发送刷新状态指令给功能模块；

第三行第四列的按键，用于给增加模块的指令占位，还用于发送增加模块的扩展指令给功能模块；

第四行第二列的按键，还用于发送无线测试指令给功能模块；

功能模块，用于执行注册指纹指令、对比指纹指令、清除指纹指令、显示电量指令、显示一号屏内容指令、显示二号屏内容指令、显示三号屏内容指令、显示四号屏内容指令、增加模块指令、刷新状态指令、增加模块的扩展指令和无线测试指令。

该键盘集中数字、字母、功能输入于一体，与一般的功能键盘相比，按键数量明显减少，占用面积小，布局结构清晰，而且能够更加快速、便利的输入指令，操作简单，使用方便，是典型的嵌入式输入设备，而针对特定的嵌入式系统又进行了对应的专属设计，更有针对性。另一方面一般的嵌入式系统需要对输入设备进行专门的驱动，而本设计中的键盘设备在自己的内部实现了编码解析，并将结果直接通过串口发送给嵌入式系统，所以不需要专门的驱动，只要能支持串口协议即可，大大的减少了系统内部的工作量。在按键的指令分配上，参考一般的嵌入式输入设备如手机键盘的设计及该键盘的功能需求，设计了如图1所示按键结构布局。此键盘是专门针对某种嵌入式系统的需求设计的，所以设计具有独特性和专用性。

附图说明

图1是按键结构示意图，图2是本发明的键盘电路结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括4×4阵列组成的按键、数字模块A、字母模块B、系统模块C和功能模块D，

第一行第一列的按键，用于发送数字1指令给数字模块A，还用于发送三个符号指令给字母模块B，其中三个符号指令分别为符号点.、符号横杠-和符号斜杠/指令；还用于发送注册指纹指令给功能模块D；

第一行第二列的按键，用于发送数字2指令给数字模块A，还用于发送三个字母指令给字母模块B，其中三个字母指令分别为字母a、字母b和字母c；还用于发送对比指纹指令给功能模块D；

第一行第三列的按键，用于发送数字3指令给数字模块A，还用于发送三个字母指令给字母模块B，其中三个字母指令分别为字母d、字母e和字母f；还用于发送清除指纹指令给功能模块D；

第一行第四列的按键，用于发送字母选择指令给字母模块B；还用于发送显示电量指令给功能模块D；

第二行第一列的按键，用于发送数字4指令给数字模块A，还用于发送三个字母指令给字母模块B，其中三个字母指令分别为字母g、字母h和字母i；还用于发送显示一号屏内容指令给功能模块D；

第二行第二列的按键，用于发送数字5指令给数字模块A，还用于发送三个字母指令给字母模块B，其中三个字母指令分别为字母j、字母k和字母l；还用于发送显示二号屏内容指令给功能模块D；

第二行第三列的按键，用于发送数字6指令给数字模块A，还用于发送三个字母指令给字母模块B，其中三个字母指令分别为字母m、字母n和字母o；还用于发送显示三号屏内容指令给功能模块D；

第二行第四列的按键，用于发送模块切换指令给系统模块C，分别将系统切换到数字模块A、字母模块B或功能模块D；

第三行第一列的按键，用于发送数字7指令给数字模块A，还用于发送四个字母指令给字母模块B，其中四个字母指令分别为字母p、字母q、字母r和字母s；还用于发送显示四号屏内容指令给功能模块D；

第三行第二列的按键，用于发送数字8指令给数字模块A，还用于发送三个字母指令给字母模块B，其中三个字母指令分别为字母t、字母u和字母v；还用于发送增加模块指令给功能模块D；

第三行第三列的按键，用于发送数字9指令给数字模块A，还用于发送四个字母指令给字母模块B，其中四个字母指令分别为字母w、字母x、字母y和字母z；还用于发送刷新状态指令给功能模块D；

第三行第四列的按键，用于给增加模块的指令占位，还用于发送增加模块的扩展指令给功能模块D；

第四行第一列的按键，用于发送取消指令给系统模块C；

第四行第二列的按键，用于发送数字0指令给数字模块A，还用于空格指令给字母模块B；还用于发送无线测试指令给功能模块D；

第四行第三列的按键，用于发送删除指令给系统模块C；

第四行第四列的按键，用于发送确定指令给系统模块C；

数字模块A，用于执行数字0至数字9指令，数字模块A通过“0-9”十个数字键进行输入数字指令，为了实现用户密码的输入；

字母模块B，用于执行字母A至字母Z指令、符号点.、符号横杠-、符号斜杠/、空格指令和字母选择指令，字母模块B为了实现计算指令的输入；在字母模块B，由于一个指令键上分配有三或四个字母，因此需要字母选择指令来确定到底选择哪个字母。

系统模块C，用于执行模块切换指令、取消指令、删除指令和确定指令，系统模块C为了实现对特殊功能指令的迅速输入，也将这些指令归总到一种模式下。

功能模块D，用于执行注册指纹指令、对比指纹指令、清除指纹指令、显示电量指令、显示一号屏内容指令、显示二号屏内容指令、显示三号屏内容指令、显示四号屏内容指令、增加模块指令、刷新状态指令、增加模块的扩展指令和无线测试指令。因此除了一般键盘的数字模块A和字母模块B外，该设备增加了功能模块D，只要选择在该功能模块D下，直接按下相应功能的按键就能实现对应的指令输入，省去了复杂的输入方式，使得用户在紧急状态下能快速进行操作。其中，实现指纹认证需要用到注册指纹指令，比对指纹指令和清除指纹指令三个功能指令；切换液晶屏显示内容切换时需要用到显示一号屏内容指令、显示二号屏内容指令、显示三号屏内容指令和显示四号屏内容指令四个功能指令来查看各个模块的运行状态；使用无线通讯设备时需要无线测试指令来进行查看无线设备是否正常；查看电源设备运行情况时需要通过显示电量指令来查看剩余电量，以便快没电时能快速进行充电或电池的更换。另外系统还需要通过增加模块指令来增加其他系统模块，通过刷新状态指令及时刷新模块的状态。为了实现扩展性还需要预留一个指令位以便实现功能扩充。所有这些指令都要求用户能够简单快速的输入，故将这些指令清晰的固定在键盘上，使得用户能够直接操作，不会混淆操作指令，从而避免严重后果的产生。

模块切换指令、取消指令、删除指令和确定指令在任何模式下都要使用，因此需要单独用键，不能与其他功能合用一个键。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于本实施方式中的键盘电路包括单片机，单片机的P1口作为连接键盘的I/O口，键盘的四根列线分别对应P1口的高四位端口，所述高四位端口为输入端口；键盘的四根行线分别对应P1口的低四位端口，所述低四位端口为输出端口。其中列线对应的P1.4-P1.7接分别通过上拉电阻连接到+5V。所采用的单片机为STC12C5612AD单片机。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

检测按键是否按下：将行线置为低电平，检测列线的状态，若有列的电平为低，则证明有按键闭合，否则无键按下。判断哪个按键被按下：对键盘的行线进行扫描。P1.0-P1.3按下述4种组合依次输出：[1 1 1 0]、[1 1 0 1]、[1 0 1 1]、[0 1 1 1]。在每组行输出时读取P1.4-P1.7，若全为“1”，则表示为“0”这一行没有键闭合，否则有键闭合。由此得到闭合键的行值和列值，然后可采用查表法将闭合键的行值和列值转换成所定义的键值。确定哪个键被按下后，判断此时输入的指令，输入指令采用一个变量typewriting来实现。

A、若是数字模块A，则按下相应按键后，即将按键对应指令从串口发送给嵌入式系统；

B、若为字母模块B，由于一个按键上对应好几个字母，连续按“字母选择”键确定到底选择哪个字母，然后键盘将会把相应字母的字符指令从串口发送个嵌入式系统；

C、若为功能模块C，则通过串口直接向系统发送按键上对应指令，嵌入式系统将立即采取响应措施。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

Claims (4)

1.一种嵌入式系统的多功能键盘，它包括4×4阵列组成的按键、数字模块(A)、字母模块(B)和系统模块(C)；

第一行第一列的按键，用于发送数字1指令给数字模块(A)，还用于发送三个符号指令给字母模块(B)，其中三个符号指令分别为符号点.、符号横杠-和符号斜杠/指令；

第一行第二列的按键，用于发送数字2指令给数字模块(A)，还用于发送三个字母指令给字母模块(B)，其中三个字母指令分别为字母a、字母b和字母c；

第一行第三列的按键，用于发送数字3指令给数字模块(A)，还用于发送三个字母指令给字母模块(B)，其中三个字母指令分别为字母d、字母e和字母f；

第一行第四列的按键，用于发送字母选择指令给字母模块(B)；

第二行第一列的按键，用于发送数字4指令给数字模块(A)，还用于发送三个字母指令给字母模块(B)，其中三个字母指令分别为字母g、字母h和字母i；

第二行第二列的按键，用于发送数字5指令给数字模块(A)，还用于发送三个字母指令给字母模块(B)，其中三个字母指令分别为字母j、字母k和字母l；

第二行第三列的按键，用于发送数字6指令给数字模块(A)，还用于发送三个字母指令给字母模块(B)，其中三个字母指令分别为字母m、字母n和字母o；

第三行第一列的按键，用于发送数字7指令给数字模块(A)，还用于发送四个字母指令给字母模块(B)，其中四个字母指令分别为字母p、字母q、字母r和字母s；

第三行第二列的按键，用于发送数字8指令给数字模块(A)，还用于发送三个字母指令给字母模块(B)，其中三个字母指令分别为字母t、字母u和字母v；

第三行第三列的按键，用于发送数字9指令给数字模块(A)，还用于发送四个字母指令给字母模块(B)，其中四个字母指令分别为字母w、字母x、字母y和字母z；

第四行第一列的按键，用于发送取消指令给系统模块(C)；

第四行第二列的按键，用于发送数字0指令给数字模块(A)，还用于空格指令给字母模块(B)；

第四行第三列的按键，用于发送删除指令给系统模块(C)；

第四行第四列的按键，用于发送确定指令给系统模块(C)；

数字模块(A)，用于执行数字0至数字9指令，

字母模块(B)，用于执行字母A至字母Z指令、符号点.、符号横杠-、符号斜杠/、空格指令和字母选择指令，

系统模块(C)，用于执行模块切换指令、取消指令、删除指令和确定指令，

其特征在于，还包括功能模块(D)，

第一行第一列的按键，还用于发送注册指纹指令给功能模块(D)；

第一行第二列的按键，还用于发送对比指纹指令给功能模块(D)；

第一行第三列的按键，还用于发送清除指纹指令给功能模块(D)；

第一行第四列的按键，还用于发送显示电量指令给功能模块(D)；

第二行第一列的按键，还用于发送显示一号屏内容指令给功能模块(D)；

第二行第二列的按键，还用于发送显示二号屏内容指令给功能模块(D)；

第二行第三列的按键，还用于发送显示三号屏内容指令给功能模块(D)；

第二行第四列的按键，用于发送模块切换指令给系统模块(C)，分别将系统切换到数字模块(A)、字母模块(B)或功能模块(D)；

第三行第一列的按键，还用于发送显示四号屏内容指令给功能模块(D)；

第三行第二列的按键，还用于发送增加模块指令给功能模块(D)；

第三行第三列的按键，还用于发送刷新状态指令给功能模块(D)；

第三行第四列的按键，用于给增加模块的指令占位，还用于发送增加模块的扩展指令给功能模块(D)；

第四行第二列的按键，还用于发送无线测试指令给功能模块(D)；

功能模块(D)，用于执行注册指纹指令、对比指纹指令、清除指纹指令、显示电量指令、显示一号屏内容指令、显示二号屏内容指令、显示三号屏内容指令、显示四号屏内容指令、增加模块指令、刷新状态指令、增加模块的扩展指令和无线测试指令。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式系统的多功能键盘，其特征在于键盘电路包括单片机，单片机的P1口作为连接键盘的I/O口，键盘的四根列线分别对应P1口的高四位端口，所述高四位端口为输入端口；键盘的四根行线分别对应P1口的低四位端口，所述低四位端口为输出端口。

3.根据权利要求2所述的一种嵌入式系统的多功能键盘，其特征在于其中列线对应的P1.4-P1.7接分别通过上拉电阻连接到+5V。

4.根据权利要求3所述的一种嵌入式系统的多功能键盘，其特征在于所采用的单片机为STC12C5612AD单片机。

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