CN103391103B - 超低耗电唤醒电路装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超低耗电唤醒电路装置，其包含一键盘、一按键扫描电路、一储存单元、及一比较单元。于一特定时间，按键扫描电路依序由第1条扫描线至第N条扫描线输出扫描信号，而获得该N条扫描线的N笔按键扫描数据，该按键扫描电路对N笔按键扫描数据进行XOR处理，以产生一笔现行按键数据。该储存单元连接至该按键扫描电路，以暂存该现行按键数据为一先前按键数据。该比较单元连接至该按键扫描电路及该储存单元，其比较该现行按键数据与该先前按键数据，当两者相异时，该比较装置产生一唤醒信号。

Description

超低耗电唤醒电路装置

技术领域

本发明涉及按键扫描的技术领域，尤指一种超低耗电唤醒电路装置。

背景技术

随着科技的进步，电子技术已经由最早的真空管、电晶体，进展到积体电路晶片。其用途十分的广泛，也因此，电子产品也渐渐的成为现代人生活中不可或缺的生活必需品。许多的物品已经渐渐的被电子化。电子化的目的，无非是希望能够让人们使用上方便。

许多电子产品的控制方法，不外乎使用按键控制，例如电脑、手机等等。一般来说，键盘按钮的侦测扫描的方式以目前常用的技术来说，被分为两种。第一种是矩阵式扫描，第二种是三角式扫描。

图1是现有的三角式扫描键盘的电路示意图。请参考图1，此电路包括一三角式扫描键盘控制器100、六条垂直扫描线VS11～VS16、及六条水平扫描线HS11～HS16。三角式扫描键盘控制器100同样包括六个输入输出接脚IO0～IO5。当开始侦测键盘按钮时，控制水平扫描线HS11～HS16的输入输出接脚IO0～IO5会依照顺序输出扫描脉冲。较特别的是，当其中一个输入输出接脚IO0～IO5输出扫描脉冲时，其他剩下的输入输出接脚IO0～IO5则进行侦测。举例来说，当输入输出接脚IO0输出扫描脉冲，输入输出接脚IO1～I/O5则进行侦测。同样的，假设输入输出接脚IO0输出扫描脉冲，且按钮101被按下时，此时，垂直扫描线VS15会与水平扫描线HS11短路。因此，扫描脉冲会被输入输出接脚IO4所接收。三角式扫描键盘控制器100便可以判定按钮101被按下。

与矩阵式扫描键盘相比较，同样是6个输入输出接脚的键盘控制器，三角式扫描的键盘控制器100所能够控制的按钮数目为15，而矩阵式扫描键盘控制器所能够控制的按钮数目为9。换句话说，因积体电路(Integrated Circuit，IC)的输入输出(Input output，IO)资源考量，三角式扫描的键盘控制器可以使用较少的输入输出接脚。

然而，三角式扫描的键盘控制晶片所需消耗的电流，一般来说至少需数百uA到数mA，对于高耗电流系统尚可接受，但对于像遥控器等睡眠电流要求仅数uA，三角式扫描的键盘控制晶片便难以作到。

为降低电流消耗，美国专利第US 2010/0259424公开案中，其分别提供一第一时钟信号源以及一第二时钟信号源，其中第二时钟信号源的频率远低于第一时钟信号源的频率，在正常模式时，根据该第一时钟信号源的频率，依序对键盘控制晶片上的输入输出接脚输出一扫描脉冲，而在睡眠模式时，根据第二时钟信号源的频率，依序对上述输入输出接脚输出扫描脉冲。亦即，在睡眠模式时，使用频率较低的第二时钟信号源，以降低电流消耗。

然而，不论是矩阵式扫描键盘或是三角式扫描，当其按键因湿度或其他因素而卡键时，例如使用者使用遥控器选定节目后，坐在沙发上欣赏电视节目时，往往不小心会坐到遥控器，此会使得键盘控制晶片无法进入睡眠模式，因而浪费遥控器的电力。因此，键盘扫描技术实仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的主要是在提供一种超低耗电唤醒电路装置，以达到降低功率消耗的目的，从而可应用于手持式装置中，以延长手持式装置使用时间。同时节省储存装置容量。

依据本发明的一特色，本发明提出一种超低耗电唤醒电路装置，其包含一键盘、一按键扫描电路、一储存单元、及一比较单元。该键盘具有N条扫描线，该N条扫描线两两之间设有一按键，N为大于1的整数。该按键扫描电路连接至该N条扫描线，按键扫描电路于一特定时间，依序由该第1条扫描线至该第N条扫描线输出扫描信号，当一特定按键被按压时，该特定按键对应的两条扫描线短路，而获得该N条扫描线的N笔按键扫描数据，该按键扫描电路对N笔按键扫描数据进行处理，以产生一笔现行按键数据。该储存单元连接至该按键扫描电路，以暂存该现行按键数据为一先前按键数据。该比较单元连接至该按键扫描电路及该储存单元，其比较该现行按键数据与该先前按键数据，当两者相异时，该比较装置产生一唤醒信号。

附图说明

图1是现有的三角式扫描键盘的电路示意图。

图2是本发明超低耗电唤醒电路装置的方块图。

图3a和图3b是本发明按键扫描电路执行的示意图。

图4a和图4b是本发明按键扫描电路执行的另一示意图。

图5a和图5b是本发明按键扫描电路执行的又一示意图。

图6a和图6b是本发明按键扫描电路执行的再一示意图。

图7a和图7b是本发明按键扫描电路另一实施例的示意图。

图8a和图8b是本发明按键扫描电路执行的另一示意图。。

【主要元件符元说明】

三角式扫描键盘控制器100

垂直扫描线VS11～VS16 水平扫描线HS11～HS16

输入输出接脚IO0～IO5 按钮101

超低耗电唤醒电路装置200

键盘210 按键扫描电路220

储存单元230 比较单元240

微处理单元250 至少一功能区块260

键扫A、键扫B。

具体实施方式

本发明是一种超低耗电唤醒电路装置，其用于一键盘中。图2是该超低耗电唤醒电路装置200的方块图，该超低耗电唤醒电路装置200包含一键盘210、一按键扫描电路220、一储存单元230、一比较单元240、一微处理单元250及至少一功能区块260。

该键盘210具有N条扫描线211，该N条扫描线两两之间设有一按键213，N为大于1的整数。该键盘210是一三角式扫描键盘，其具有N×(N-1)/2个按键。于本实施例中，N为6，以方便说明。

该按键扫描电路220连接至该N条扫描线211，该按键扫描电路220于一特定时间，依序由该第1条扫描线至该第N条扫描线输出扫描信号，当一特定按键被按压时，该特定按键对应的两条扫描线短路，而获得该N条扫描线的N笔按键扫描数据，该按键扫描电路对N笔按键扫描数据进行处理，以产生一笔现行按键数据。

该储存单元230连接至该按键扫描电路220，以暂存该现行按键数据为一先前按键数据。该储存单元230是一N比特储存装置

该比较单元240连接至该按键扫描电路220及该储存单元230，其比较该现行按键数据与该先前按键数据，当两者相异时，该比较装置产生一唤醒信号wakeup。当该现行按键数据与该先前按键数据相同时，该比较单元240则不产生该唤醒信号wakeup。

该微处理单元250连接至该比较单元240及该键盘210，并具有一个睡眠模式(sleep mode)及一个工作模式(work mode)，当该比较单元240产生该唤醒信号wakeup时，该微处理单元250依据该唤醒信号wakeup，由该睡眠模式进入该工作模式，当该比较单元240不产生该唤醒信号wakeup时，该微处理单元250持续在该睡眠模式。该微处理单元250具有多个输出输入接脚，连接至该键盘210的N条扫描线211，以获得一使用者按压的按键，而进行后续处理。

当该微处理单元2850在该睡眠模时，该至少一功能区块260停止运作。

图3a和图3b是该按键扫描电路220执行的示意图。其没有按压按键时，该按键扫描电路220产生该笔现行按键数据。如图3a和图3b所示，00000x(A)中的“x”表示该按键扫描电路220由相对于输入输出接脚IO0的扫描线输出扫描脉冲，而其他相对于输入输出接脚IO1～IO5的扫描线则进行侦测。

该N笔按键扫描数据的每一笔按键扫描数据是N比特(6比特)，第i条扫描线与第j条扫描线之间的该按键被按压时，该对应的按键扫描数据的第i比特与第j比特为1b(二进制的1)，第i条扫描线与第j条扫描线之间的该按键若没被按压时，该对应的按键扫描数据的第i比特与第j比特为0b(二进制的0)。

由于没有按压按键，所以该N笔按键扫描数据分别为“00000x(A)”、“0000x0(B)”、“000x00(C)”、“00x000(D)”、“0x0000(E)”、及“x00000(F)”。

该按键扫描电路220对N笔按键扫描数据进行XOR处理，以产生该笔现行按键数据Save Data，该笔现行按键数据是N比特。该笔现行按键数据Save Data＝A^B^C^D^E^F＝000000，其中^代表XOR运算，而当在进行XOR运算时，“x”视为“0”。该储存单元230连接至该按键扫描电路220，以暂存该现行按键数据Save Data(＝000000)为一先前按键数据。

图4a和图4b是该按键扫描电路220执行的另一示意图。其是有一个按键被按压，该按键扫描电路220产生该笔现行按键数据。如图4a和图4b所示，其是在相对于输入输出接脚IO4及IO5的扫描线的按键被按压，所以该N笔按键扫描数据分别为“00000x(A)”、“0000x0(B)”、“000x00(C)”、“00x000(D)”、“1x0000(E)”、及“x10000(F)”。该笔现行按键数据Save Data＝A^B^C^D^E^F＝110000。

该比较单元240比较该现行按键数据Save Data(110000)与该先前按键数据Save Data(＝000000)，由于两者相异时，该比较装置240产生该唤醒信号wakeup。由于在图3a和图3b及图4a和图4b中，确实有一按键A被按压，故通过该唤醒信号wakeup，以将该微处理单元250由该睡眠模式唤醒，以进入该工作模式。

另一情形时，例如图4a和图4b中的按键A因气候潮湿而卡键、或是被使用者坐在沙发上欣赏电视节目时不小心会坐到遥控器而卡键，此时该笔现行按键数据Save Data为110000。历经一段预设时间后，若没有其他按键被按压，该笔现行按键数据Save Data仍为110000，故该比较装置240不会产生该唤醒信号wakeup，所以该微处理单元250可由该工作模式进入该睡眠模式，以节省电源。当然，该微处理单元250进入该睡眠模式后，该按键扫描电路220、该储存单元230、及该比较单元240仍持续工作，以扫描该键盘210上的按键。该按键扫描电路220的扫描频率可为4KHz。

图5a和图5b是该按键扫描电路220执行的又一示意图。其是有二个按键被按压，该按键扫描电路220产生该笔现行按键数据。如图5a和图5b所示，第一行(column)是表示A、B键同时压着，所以该N笔按键扫描数据分别为“00000x(A)”、“0100x0(B)”、“000x00(C)”、“00x000(D)”、“1x0010(E)”、及“x10000(F)”。该笔现行按键数据Save Data＝A^B^C^D^E^F＝100010。

第二行(column)是表示A键放开、B键压着，所以该N笔按键扫描数据分别为“00000x(A)”、“0100x0(B)”、“000x00(C)”、“00x000(D)”、“0x0010(E)”、及“x00000(F)”。该笔现行按键数据Save Data＝A^B^C^D^E^F＝010010。

第三行(column)是表示A键压着、B键放开，所以该N笔按键扫描数据分别为“00000x(A)”、“0000x0(B)”、“000x00(C)”、“00x000(D)”、“1x0000(E)”、及“x10000(F)”。该笔现行按键数据Save Data＝A^B^C^D^E^F＝110000。

由第一行、第二行、及第三行的该笔现行按键数据Save Data可知，本发明技术可以侦测一个、二个按键按压的各种情形。亦可避免卡键，而使该微处理单元250无法进入该睡眠模式，而浪费电源的情形。

图6a和图6b是该按键扫描电路220执行的再一示意图。其与图3a和图3b主要差别在于：于图3a和图3b中，该按键扫描电路220在扫描完该N条扫描线211后，该按键扫描电路220对所获得的N笔按键扫描数据进行XOR处理，而于图6a和图6b中，该按键扫描电路220在扫描完一条扫描线211后，该按键扫描电路220即对该条扫描线211的按键扫描数据进行XOR处理。在图3a和图3b中需储存该N条扫描线的N笔按键扫描数据，而在图6a和图6b中仅需储存一条扫描线的一笔按键扫描数据，可更节省记忆体。

图7a和图7b是该按键扫描电路220另一实施例的示意图。该N笔按键扫描数据形成一N×N的比特矩阵，该按键扫描电路220计算该N×N的比特矩阵的上三角形中1b的个数，以产生该笔现行按键数据，该笔现行按键数据是2比特。此时，该储存单元230是一2比特储存装置。上三角形中1b的个数为零个时，该笔现行按键数据为00b。上三角形中1b的个数为一个时，该笔现行按键数据为01b。上三角形中1b的个数为两个时，该笔现行按键数据为10b。其他情形，该笔现行按键数据均记录为11b。

如图7a和图7b所示，由于没有按键被使用者按压，所以在该N×N的比特矩阵的上三角形中，“1”的个数为0，故该笔现行按键数据为00b。该储存单元230暂存该现行按键数据Save Data(＝00)为一先前按键数据。

图8a和图8b是该按键扫描电路220执行的另一示意图。其是有一个按键被按压，该按键扫描电路220产生该笔现行按键数据。如图8a和图8b所示，其是在相对于输入输出接脚IO4及IO5的扫描线的按键被按压，所以该N笔按键扫描数据分别为“00000x(A)”、“0000x0(B)”、“000x00(C)”、“00x000(D)”、“1x0000(E)”、及“x10000(F)”。由于按键A被使用者按压，所以在该N×N的比特矩阵的上三角形中，”“1”的个数为1，故该笔现行按键数据为01b。

该比较单元240比较该现行按键数据Save_Data(＝00b)与该先前按键数据Save Data(＝01b)，由于两者相异时，该比较装置240产生该唤醒信号wakeup。由于在图7a和图7b及图8a和图8b中，确实有一按键A被按压，故通过该唤醒信号wakeup，以将该微处理单元250由该睡眠模式唤醒，以进入该工作模式。如同图3a和图3b及图4a和图4b一样，当卡键时，该比较装置240不会产生该唤醒信号wakeup，所以该微处理单元250可由该工作模式进入该睡眠模式，以节省电源。

多按键键盘如果有按键卡住，且直接进入睡眠模式时，会因为卡住的按键造成电流会有数百uA～数十uA的消耗，而本发明的技术则可将电流降至数uA。例如，拉下电阻(pull-down resistor)为10K欧姆、工作电压为3伏特、进入睡眠模式时有一个按键卡住，此时需消耗(3V/10K)*1＝300uA电流。而于本发明技术中，拉下电阻(pull-downresistor)为10K欧姆、工作电压为3伏特、进入睡眠模式时有一个按键卡住，该按键扫描电路220的扫描频率为4KHz，需扫描的按键数目为20个，故该卡住按键的扫描频率为4000Hz/20＝200Hz，假设该按键扫描电路220的一个计时器(scan timer)为10uS，故扫描时间(scan time)为10uS*200＝2m sec，因此该卡住按键于睡眠模式时消耗的电流为((3V/10K)*1*2m sec)≒0.6uA。假设该按键扫描电路220每个clock消耗1uA～2uA，因此总消耗电流约为1.6uA～3uA，远低于现有技术所消耗的电流(300uA)。同时，现有技术会无法进入睡眠模式、或是一进入睡眠模式后马上被唤醒、或是进入睡眠模式后就无法被唤醒起来正常工作.

由前述说明可知，现有技术在微处理单元进入睡眠模式前，需先记录各按键的状态，当有按键被按压时可以比较，以便产生唤醒信号wakeup。然而，当按键有15个时，则至少需要15比特以记录每个按键的装态。而本发明，只需6比特即可，甚至只需2比特即可。当按键数目越多时，本发明所需的比特数目与现有技术所需的比特数相差更大。例如有101按键时，现有技术至少需要101比特以记录每个按键的装态，而本发明只需15比特(15×14/2＝105)即可。同时，本发明超低耗电唤醒电路装置在按键卡住时，亦可让处理单元进入睡眠模式，以节省电源消耗，并达到降低功率消耗的目的，从而可应用于遥控器等手持式装置中。

由上述可知，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于现有技术的特征，极具实用价值。但是应注意的是，上述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种超低耗电唤醒电路装置，其包含：

一键盘，其具有N条扫描线，该N条扫描线两两之间设有一按键，N为大于1的整数；

一按键扫描电路，连接至该N条扫描线，该按键扫描电路于一特定时间，依序由第1条扫描线至第N条扫描线输出扫描信号，当一特定按键被按压时，该特定按键对应的两条扫描线短路，而获得该N条扫描线的N笔按键扫描数据，该按键扫描电路对N笔按键扫描数据进行处理，以产生一笔现行按键数据，其中，该N笔按键扫描数据的每一笔按键扫描数据是N比特，第i条扫描线与第j条扫描线之间的该按键被按压时，该对应的按键扫描数据的第i比特与第j比特为1b，该N笔按键扫描数据形成一N×N的比特矩阵，该按键扫描电路计算该N×N的比特矩阵的上三角形中1b的个数，以产生该笔现行按键数据，该笔现行按键数据是2比特；

一储存单元，连接至该按键扫描电路，以暂存该现行按键数据为一先前按键数据；以及

一比较单元，连接至该按键扫描电路及该储存单元，其比较该现行按键数据与该先前按键数据，当两者相异时，该比较单元产生一唤醒信号。

2.根据权利要求1所述的超低耗电唤醒电路装置，其中，当该现行按键数据与该先前按键数据相同时，该比较单元不产生该唤醒信号。

3.根据权利要求2所述的超低耗电唤醒电路装置，其还包含一微处理单元，该微处理单元连接至该比较单元及该键盘，并具有一个睡眠模式及一个工作模式，当该比较单元产生该唤醒信号时，该微处理单元依据该唤醒信号，由该睡眠模式进入该工作模式，当该比较单元不产生该唤醒信号时，该微处理单元持续在该睡眠模式。

4.根据权利要求3所述的超低耗电唤醒电路装置，其中，该键盘是一三角式扫描键盘，其具有N×(N-1)/2个按键。

5.根据权利要求1所述的超低耗电唤醒电路装置，其中，该储存单元是一2比特储存装置。

6.根据权利要求1所述的超低耗电唤醒电路装置，其中，该按键扫描电路的扫描频率为4KHz。

7.根据权利要求3所述的超低耗电唤醒电路装置，其还包含至少一功能区块，当该微处理单元在该睡眠模式时，该至少一功能区块停止运作。

8.一种超低耗电唤醒电路装置，其包含：

一键盘，其具有N条扫描线，该N条扫描线两两之间设有一按键，N为大于1的整数，该键盘是一三角式扫描键盘，其具有N×(N-1)/2个按键；

一按键扫描电路，连接至该N条扫描线，该按键扫描电路于一特定时间，依序由第1条扫描线至第N条扫描线输出扫描信号，当一特定按键被按压时，该特定按键对应的两条扫描线短路，而获得该N条扫描线的N笔按键扫描数据，该按键扫描电路对N笔按键扫描数据进行处理，以产生一笔现行按键数据，其中，该N笔按键扫描数据的每一笔按键扫描数据是N比特，第i条扫描线与第j条扫描线之间的该按键被按压时，该对应的按键扫描数据的第i比特与第j比特为1b，该N笔按键扫描数据形成一N×N的比特矩阵，该按键扫描电路对N笔按键扫描数据进行XOR处理，以产生该笔现行按键数据，该笔现行按键数据是N比特；

一储存单元，连接至该按键扫描电路，以暂存该现行按键数据为一先前按键数据；以及

一比较单元，连接至该按键扫描电路及该储存单元，其比较该现行按键数据与该先前按键数据，当两者相异时，该比较单元产生一唤醒信号。

9.根据权利要求8所述的超低耗电唤醒电路装置，其中，该储存单元是一N比特储存装置。