CN103345306B - 一种键盘电路和组合键识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种键盘电路，其包括至少两个按键、以及与所述至少两个按键一一对应的至少两个采样电阻。所述至少两个按键和采样电阻通过一采样端与键盘的模数转换器相连。所述采样端通过一上拉电阻连接至一电压源。所述至少两个采样电阻串联连接，该串联支路的一端与采样端相连。所述至少两个按键的一端接地，另一端分别与对应的采样电阻的远离采样端的一端相连。采用本发明的键盘电路后，无论采用何种方式按键，采样端采样到的分压值都是明确、稳定的，不会出现键值错乱的现象。此外，本发明的键盘电路可实现在一条A/D采样线上实现组合键。

Description

一种键盘电路和组合键识别方法

技术领域

本发明涉及一种键盘电路，尤其涉及一种用AD转换器实现的电阻分压式键盘电路和一种基于该键盘电路的组合键识别方法。

背景技术

按键作为人机交互的一个重要途径，是绝大部分的电子产品的重要组成部分。根据不同的应用场合，按键的设计、数量都有不同的要求，从电子技术角度来看，目前使用按键可分为以下三种类型：1）用IO（输入输出）口驱动的矩阵式键盘；2）用AD（模拟/数字）转换器实现的电阻分压式键盘，也叫单线AD键盘；3）模块式总线驱动键盘。

单线AD键盘，其原理是按不同的按键产生的电阻阻值不一样，其分配的电压也不一样，MCU通过电压值来识别不同的按键，电压值是个模拟量，理论可以无限细分，但AD转换是有风险的。在单个样品设计中，也许一个AD转换通道上能设计20个按键。但在大规模生产中由于器件或工艺存在偏差，以及干扰的存在，AD转化结果也会有一定的浮动范围。为了容纳这个浮动范围，避免“串键”现象，每个通道上设计6到7个按键比较合理，在很多汽车多媒体设备和家用电器中广泛使用，但是传统的电路设计存在同时按下两个按键时会串键和不能实现组合键的典型缺陷。

发明内容

基于此，有必要提供一种能防止串键的键盘电路。

一种键盘电路，包括至少两个按键、以及与所述至少两个按键一一对应的至少两个采样电阻，所述至少两个按键和采样电阻通过一采样端与键盘的模数转换器相连，所述采样端通过一上拉电阻连接至一电压源。所述至少两个采样电阻串联连接，该串联支路的一端与采样端相连。所述至少两个按键的一端接地，另一端分别与对应的采样电阻的远离采样端的一端相连。

进一步的，所述至少两个采样电阻的阻值相同。所述上拉电阻的阻值小于所述至少两个采样电阻中每个电阻的阻值。所述按键的数量小于等于10。

本发明的目的还在于提供一种基于上述键盘电路的组合键识别方法。该方法包括步骤：

当所述采样端在一预设时间段内采样到呈阶梯状下降的电压信号时，判断接收到组合键；

根据所述阶梯状下降的电压信号判断组合键的类型；以及

输出所述组合键事件。

进一步的，所述预设时间大于所述模数转换器的采样周期，小于所述模数转换器的两倍的采样周期。

采用本发明的键盘电路后，无论采用何种方式按键，采样端采样到的分压值都是明确、稳定的，不会出现键值错乱的现象。当最接近采样端的按键被按下，则可屏蔽排在它后面的按键，这时只要不松开这个按键，其他按键按下不会起作用，会被屏蔽掉，因此避免了串键的现象。此外，本发明的键盘电路可实现在一条A/D采样线上实现组合键。该电路简单，软件实现方便、算法简单。便于在不同系统和平台上移植复用，提高用户操作的合理性。

附图说明

图1为本发明一实施例的键盘电路的电路结构原理图。

图2为图1的键盘电路的不同按键事件发生时采样端的电压图。

图3为图1的键盘电路的按键动作的电压变化分析图。

图4为图1的键盘电路的组合按键的电压变化图。

图5为图2中键盘电路的另一组合按键的电压变化图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明的键盘电路作进一步详细描述。

本发明的键盘电路包括多个按键、与多个按键一一对应的多个采样电阻、模数转换器（ADC）和电压源。模数转换器可支持多条采样线，每条采样线可支持至少两个按键。而每条采样线上按键的总数取决于所采用模数转换器的采样精度以及供电电源的大小决定。一般采用3.3v供电和12位的模数转换器时，每条采样线的按键个数应小于或等于10，此时能保持很好的稳定性（因为当大批量生产时，还要考虑元器件的偏差值）。

以下以一条采样线为例进行说明，该采样线的末端定义为采样端A/D。如图1所示，一较佳实施例中，采样端A/D通过上拉电阻R0与电压源V1相连。六个按键K1、K2、K3、K4、K5和K6以及六个采样电阻R1至R6通过采样端A/D和上拉电阻R0与电压源V1相连。

该六个采样电阻R1至R6依次串联连接，构成一串联支路，该串联支路的一端（本实施例中为采样电阻R1的未与采样电阻R2的一端）与采样端A/D相连。按键K1至K6的一端接地，另一端分别与对应的采样电阻的远离采样端A/D的一端相连。

优选的，该条采样线下的所有采样电阻的阻值相同，不同采样线下的采样电阻的阻值优选不相同，如此每个按键按下后模数转换器接收到的电压都不同，容易识别按键，且每条采样线下的按键自上而下按压得到的电压值基本均匀增大，容易确保每个按键按下时采样端的电压能够均匀分布。当然，可以理解的，每条采样线下的采样电阻的阻值也可互不相同。上拉电阻的阻值最好小于每个采样电阻的阻值，因为上拉电阻的阻值与采样电阻在电路中成分压关系，上拉电阻的阻值越大，分到的压降就越大，从而采样电阻分到的压降就越小。

采用如此结构的键盘电路后，只要按键K1按下直接接地，可屏蔽排在按键K1后面的按键K2至K6，这时只要按键K1不松开其他按键K2至K6按下不会起作用。但是本发明键盘电路的缺点就是不能屏蔽排在按键之前的按键，例如按键K6按下后，前面的任意一个按键K1至K5按下，都会打断按键K6被按下的事件，同时被屏蔽掉。不过这也是本发明键盘电路的缺点，也是他的优点，虽然被屏蔽了，但是采样端A/D采样到的分压值却怎么都保持在一个稳定的键值上，不会出现键值错乱的现象。不管怎么操作按键，都能保证电压在一个稳定的键值上，这就为实现组合按键事件提供了可能性。

基于如图1所示的键盘电路，一种组合键识别方法主要包括步骤：

步骤S1，当采样端A/D在一预设时间段内采样到呈阶梯状下降的电压信号时，判断接收到组合键事件；

步骤S2，根据所述阶梯状下降的电压信号判断组合键的类型；以及

步骤S3，输出所述组合键事件。

预设时间应大于键盘模数转换器的采样周期，小于模数转换器的两倍的采样周期，如此可防止误触发组合键事件。上述步骤由与键盘电路相连的处理器执行。

下面我们继续分析键盘电路的特性。从电压变化上分析，采样端A/D主要有如图2所示的几种电压输出情况。

从图2中可以看出，只有第二（标记为②）和第三种情况（标记为③）下，当PASS_2发生（即按键K2按下的事件）时会丢失PASS_1（即按键K1被按下）的释放事件，因为在PASS_2按住期间PASS_1已经被屏蔽了，PASS_1在此期间释放是检测不到的。所以这种情况出现时可处理为PASS_2按下时提交PASS_1的释放事件。同时进入组合按键的监测机制。对于单键事件，除了特意操作，在实际操作中由于误操作出现这两种情况的概率很低，不会影响设计的可靠性、合理性。

针对按键事件可找到以下几点共性，即：有效按下事件电压变化过程S1和有效释放按键电压变化过程S2（如图3所示）。图3中，S0为无键按下的状态，S9为按键K1按下的状态。

组合按键实现过程分析：

组合按键的实现主要通过检测到联系的电压跌落，来判断组合键是否有效。如图4所示。分析：先按下按键K6不松开再按住按键K5，在按键K5松开前再按下按键K4，以此类推。可以按不同的设计要求设计不同的按键组合数。需要满足的要求是，该设计的组合键只能从远离采样端A/D的按键开始从下往上组合。且按键按下有先后顺序，并不是同时按，也不能顺序倒过来。按键操作顺序必须为先按按键K6再按按键K5接下来按按键K4……才能有效提交组合按键事件。

例如：某项目的人机交付面板上有7个按键，为了节约资源，只需要一条A/D采样通道，即可完成对7个按键的采样，但是在设计工程模式时，为了避免用户由于误操作进入工程模式，修改一些重要参数，改变产品性能的情况发生。对于工程模式需要设计比较隐蔽的进入方式。这时需要组合按键，例如可设计连续操作按键K6-> 按键K5-> 按键K4-> 按键K2的组合按键。按键组合按键K6-> 按键K5-> 按键K4 -> 按键K2的电压变化如图5所示。当系统在预定时间段内接收到如图5所示的阶梯状下降的电压时，则判断接收到组合按键，并向执行部件输出组合按键，使执行部件执行该组合按键对应的程序。

组合按键可以按照排在后边的按键号不大于排在其左边按键号的规则，以不同数量，不同顺序的组合出不同的组合键，例如：

按键K7-> 按键K5-> 按键K4-> 按键K2-> 按键K1;

按键K6-> 按键K4-> 按键K3-> 按键K2;

按键KEY 5-> 按键K4-> 按键K2-> 按键K1;

按键KEY 7-> 按键K4-> 按键K1;

等可按实际情况自由设计。

综上，采用本发明的键盘电路后，无论采用何种方式按键，采样端采样到的分压值都是明确、稳定的，不会出现键值错乱的现象。当最接近采样端的按键被按下，则可屏蔽排在它后面的按键，这时只要不松开这个按键，其他按键按下不会起作用，会被屏蔽掉，因此避免了串键的现象。此外，本发明的键盘电路可实现在一条A/D采样线上实现组合键。该电路简单，软件实现方便、算法简单。便于在不同系统和平台上移植复用，提高用户操作的合理性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种组合键识别方法，基于一种键盘电路，所述键盘电路包括至少两个按键、以及与所述至少两个按键一一对应的至少两个采样电阻，所述至少两个按键和采样电阻通过一采样端与键盘的模数转换器相连，所述采样端通过一上拉电阻连接至一电压源， 所述至少两个采样电阻串联连接，该串联支路的一端与采样端相连，所述至少两个按键的一端接地，另一端分别与对应的采样电阻的远离采样端的一端相连；其特征在于：包括步骤：

当所述采样端在一预设时间段内采样到呈阶梯状下降的电压信号时，判断接收到组合键；

根据所述阶梯状下降的电压信号判断组合键的类型；以及

输出所述组合键事件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个采样电阻的阻值相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上拉电阻的阻值小于所述至少两个采样电阻中每个电阻的阻值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按键的数量小于等于10。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时间大于所述模数转换器的采样周期，小于所述模数转换器的两倍的采样周期。