CN102843143A - 模数转换式键盘 - Google Patents
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Abstract
模数转换式键盘，其特征在于：具有一条或者一条以上的AD通道；每条AD通道包括一条信号采集线和一条地线，信号采集线的一端通过精密电阻连接VCC，线上从VCC一端开始依次串联有一个精密电阻和一个或者一个以上的按键电阻。每个按键电阻对应设置一个按键开关，每个按键开关对应于一个按键，按键开关的一端连接在所对应的按键电阻的后端，按键开关的另一端与地线连接。MCU对应每条AD通道设置一个模数转换通道检测端，该模数转换通道检测端与精密电阻的后端连接。该计算机键盘线路简单，不仅方便印刷线路，且能提高印刷线路时的成品率，同时降低企业生产成本的键盘。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种计算机键盘，特别涉及一种数模转换式键盘。
背景技术
现有键盘每一个按键由行列线交叉布局，通过矩阵扫描方式(如图1中所示)来获取按键接触信号，行列线路条数多，同时要考虑到每个按键的布局问题，往往在键盘设计和印刷线路图时，一条行线或者一条列线要求绕很长的线路，有时还受键盘机构限制，走线通不过，这些都给设计者带来极大的复杂度，同时提高了印刷线路膜的不良率，给生产厂家带来成本的增加。
发明内容
本发明提供一种模数转换式键盘，目的是解决现有技术问题，提供一种线路简单的计算机键盘，该键盘不仅方便印刷线路，且能提高印刷线路时的成品率，同时降低企业生产成本的键盘。
本发明解决问题采用的技术方案是：
模数转换式键盘，具有一条以上的AD(数模转换)通道。每条AD通道包括一条信号采集线和一条地线，信号采集线的一端通过精密电阻连接VCC(稳压电源)，信号采集线上从VCC一端开始依次串联有一个精密电阻和一个以上的按键电阻。每个按键电阻对应设置一个按键开关，每个按键开关对应于一个按键，按键开关的一端连接在所对应的按键电阻的后端，按键开关的另一端与地线连接。MCU(微型控制器)对应每条AD通道设置一个模数转换通道检测端，该模数转换通道检测端与精密电阻的后端连接。
还具有组合键通道，组合键通道一端与MCU的IO口连接，另一端连接到地线，组合键通道内串联有一个组合键。
还具有组合键通道，组合键通道一端与MCU的IO口连接，另一端连接到地线，组合键通道内并联有两个组合键。
还具有三对组合键Shift键、Ctrl键、Alt键，每种组合键根据需求分左右键，也可以只需其一。
不分左右键的组合键一端与MCU的IO口连接，另一端连接到地线。
分左右键的组合键，每个左右键的一端可以单独与MCU的IO口连接，或者左右键并联后与MCU的IO口连接，另一端连接到地线。
每种组合键组合方式可以与任何其他键进行组合。除了以上三种组合键外，如还要进行组合使用时，把需要进行组合的键不放在同一AD通道上。
本发明的有益效果：本发明中通过MCU(微型控制器)的AD(模数转换)通道检测每个按键接触产生不同的电压值来判断按键值。每个AD通道上的按键都是串联在一起，这样可以使线路简单化，同时方便印刷线路，提高印刷线路的成品率。由于简化了线路，使用的材料减少，而且印刷成品率提高减少了材料的浪费，从而降低企业生产成本。
附图说明
图1是现有技术矩阵扫描方式示意图；
图2是AD检测原理图；
图3是组合键通道一示意图；
图4是组合键通道二示意图；
图5是组合键通道三示意图；
图6是本实施例中键盘整体AD通道连接示意图；
图7是本发明具体线路连接图。
图中：1.信号采集线、2.地线、3.VCC、4.精密电阻、5.按键电阻、6.按键开关、7.模数转换通道检测端、8.IO口、9.组合键、11.地线、10.AD通道、20.组合键通道。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
模数转换过程包括量化和编码。量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制，它有2n个量级(n为位数)，可依次逐个编号。模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。直接法是直接将电压转换成数字量。它用数模网络输出的一套基准电压，从高位起逐位与被测电压反复比较，直到二者达到或接近平衡。控制逻辑能实现对分搜索的控制，其比较方法如同天平称重。先使二进位制数的最高位Dn-1＝1，经数模转换后得到一个整个量程一半的模拟电压VS，与输入电压Vin相比较，若Vin＞VS，则保留这一位；若Vin＜Vin，则Dn-1＝0。然后使下一位Dn-2＝1，与上一次的结果一起经数模转换后与Vin相比较，重复这一过程，直到使D0＝1，再与Vin相比较，由Vin＞VS还是Vin＜V来决定是否保留这一位。经过n次比较后，n位寄存器的状态即为转换后的数据。这种直接逐位比较型(又称反馈比较型)转换器是一种高速的数模转换电路，转换精度很高，但对干扰的抑制能力较差，常用提高数据放大器性能的方法来弥补。它在计算机接口电路中用得最普遍。间接法不将电压直接转换成数字，而是首先转换成某一中间量，再由中间量转换成数字。常用的有电压-时间间隔(V/T)型和电压-频率(V/F)型两种，其中电压-时间间隔型中的双斜率法(又称双积分法)用得较为普遍。模数转换器的选用具体取决于输入电平、输出形式、控制性质以及需要的速度、分辨率和精度。用半导体分立元件制成的模数转换器常常采用单元结构，随着大规模集成电路技术的发展，模数转换器体积逐渐缩小为一块模板、一块集成电路。
如图2至图6中本发明模数转换式键盘，具有一条或者一条以上的AD通道10。每条AD通道10包括一条信号采集线1和一条地线2，信号采集线1的一端连接VCC3，信号采集线1上从VCC3一端开始依次串联有一个精密电阻4和一个或者一个以上的按键电阻5。每个按键电阻5对应设置一个按键开关6，每个按键开关6对应于一个按键，按键开关6的一端连接在所对应的按键电阻5的后端，按键开关6的另一端与地线2连接。MCU对应每条AD通道10设置一个模数转换通道检测端7，该模数转换通道检测端7与精密电阻4的后端连接。还具有三个组合键通道20，每个组合键通道20一端连接MCU的一个IO口8，另一端连接地线11，组合键通道20内具有并联的一对组合键9。
实际上组合键通道20可以是一个、两个或者其他数量，本实施例中以正规的计算机键盘为例，因此是三个组合键通道20，即Shift键、Ctrl键、Alt键，如图3、图4、图5中的每个组合键通道20分别代表了Shift键、Ctrl键、Alt键的组合通道，每种组合键根据需求分左右键，也可以只需其一。也可以不分左右键的组合键一端与MCU的IO口连接，另一端连接到地线。其分左右键的组合键，每个左右键的一端可以单独与MCU的IO口连接，或者左右键并联后与MCU的IO口连接，另一端连接到地线。
不仅组合键通道20可以并联一对组合键9，还可以只连接一个组合键。连接时组合键通道内串联一个组合键，其组合键通道一端与MCU的IO口连接，另一端连接到地线。
每种组合键组合方式可以与任何其他键进行组合。除了以上三种组合键外，如还要进行组合使用时，把需要进行组合的键不放在同一AD通道上。
本发明采用微型控制器的AD检测电压来判断键盘的按键值，其AD检测原理如图2至图6中所示。由于在同一时间内只有一个按键按下是有效的且离VCC最近的优先级最高，当按键按下时，各个按键到AD点之间的电阻值都不相同，根据欧姆定律，则AD检测到的电压等于AD点到按键按下之间的电压，所以每个按键按下会产生不同的电压，根据AD检测到电压值可以判断出是那个按键按下。
同样可以把AD检测到的电压值转换为计算电阻值来判断那个键是否按下，VCC是MCU的稳压电源，为已知电压值，R0为精密电阻4，其电阻值是已知的，AD检测到的电压(Vad)也为已知数，则流过精密电阻R0的电流为(VCC-Vad)/R0，由于按键到AD点之间的电阻是串联关系，则其电流等于精密电阻流过的电流，从而可以计算出按键按下点到AD点之间的电阻值等于(Vad*R0)/(VCC-Vad)，当不同的按键按下时计算出不同电阻值，从而判断出哪个按键按下。
由于每个通道上在同一时间内只允许一个按键按下是有效的，出现组合的按键不能分布在同一个AD通道上，而键盘的Shift键、Ctrl键、Alt键是组合键，所以不能与其他任何普通键组合在一起，因此必须单独检测，直接用MCU的普通IO口8作为输入检测状态。而键盘的Shift键、Ctrl键、Alt键多为左右两个，因此每个组合键通道20中具有左右两个组合键，且并联在一起，如图3至5中所示的SW1和SW2、SW3和SW4、SW5和SW6分别为一组组合键。
每个AD通道10连接多少个按键及其按键电阻5数目要根据其MCU的AD采集条件而定。如图7是给出的其中一种方式，在该图中具有8条AD通道，每条AD通道10中连接的按键及按键电阻5数目不是全部相同的，其8条AD通道上连接的按键数目分别为10、10、9、10、10、11、11、11，按键电阻5的数目分别为10、10、9、10、10、11、11、11。与现有的矩阵扫描方式(如图1中所示)同样的数目按键数相比，线路少了许多，该线路中8条AD通道与3条组合键通道20及一条公共端一共只需12条线路，而矩阵扫描方式则需要24条，同样，布线也简单了许多。
Claims (3)
1.模数转换式键盘，其特征在于：具有一条或者一条以上的AD通道；每条AD通道包括一条信号采集线和一条地线，信号采集线的一端通过精密电阻连接VCC，信号采集线上从VCC一端开始依次串联有一个精密电阻和一个或者一个以上的按键电阻；每个按键电阻对应设置一个按键开关，每个按键开关对应于一个按键，按键开关的一端连接在所对应的按键电阻的后端，按键开关的另一端与地线连接；MCU对应每条AD通道设置一个模数转换通道检测端，该模数转换通道检测端与精密电阻的后端连接。
2.如权利要求1中所述的模数转换式键盘，其特征在于：还具有组合键通道，组合键通道一端与MCU的IO口连接，另一端连接到地线，组合键通道内串联有一个组合键。
3.如权利要求1中所述的模数转换式键盘，其特征在于：还具有组合键通道，组合键通道一端与MCU的IO口连接，另一端连接到地线，组合键通道内并联有两个组合键。
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