CN1034650A - 键盘识别装置 - Google Patents

Abstract

一种用以使键盘控制器(120，220)从多个键盘 型式中识别某特定键盘形式(100，200)的装置，该装 置包括中断键盘正常操作用的线路(120，220，240) 和在键盘数据线路(D1，D2，D3，D4)上产生表示键 盘型式的数字代码信号供键盘控制器(120，220)读 出之用的电路部分(R1，R2，R3，R4)。

Description

本发明涉及控制象电视接收机之类的电子设备用的一种键盘。

制造电子设备时，有了一个基本机架系统就可以创造出各种各样的机型，方法是赋予各特定机型以各种不同的特点。这通常需要为各不同的机型配备不同的用户控制器，例如键盘。这是因为若单一键盘通用于所有的机型，则对那些特点较少的机型来说，键盘是浪费的。此处型式设计方面的考虑也很重要，而各种机型的键盘可能需要涉及到不同的形式方面的因素。

尽管有许多键盘可用于各种不同的机型，但为经济实惠和便于设备维修起见，总希望仅一个控制器即可通用于所有的键盘，从而可以免除研制和采购独特键盘控制器而承担的额外开支。

从1986年1月21日颁发给Harger等人的美国专利4，566，034中可以了解到现行采用一公开控制器控制若干不同装置的方法的这种公知技术的情况。在这种方法中，将若干“外部带状导线”（“external    straps”）连接到微处理器的输入和输出端子上以确定适宜控制某特定装置的一系列特定操作。这样就可以将一个通用的遥控发射机控制器加以编程来控制各种各样的装置，从而缩减了制造厂家的设备费用。但在这当中，我们认识到，这种系统将连接器的各端子和控制器的各输入端口专用于这种固定不变任务的方式，并不能最有效地利用这些端子和输入端口。因此需要有一个能更有效地利用控制器的各端口和端子以便降低费用的控制装置。

1981年8月4日颁发给Juri    Tults和美国专利4，282，516公开了对键盘的各输入线路和显示线路进行多路复用以便更有效地利用各端子的作法。但该现有专利并没有涉及到键盘型式的识别问题。

使一个键盘控制器可将某一特定的键盘与多个可连接到其上的键盘加以区别的装置，包括中断键盘正常操作的线路和促使该键盘产生与键盘型式有关的特定数字代码、并将该数字代码在不是进行键盘正常操作的情况下加到键盘数据线路上去的线路。然后由键盘控制器读出该数字代码以确定键盘的型式。

图1例示了本发明采用扫描矩阵键盘的一个实施例的原理示意图。

图2例示了本发明采用二极管矩阵键盘的一个实施例的原理示意图。

图3是用以理解图1线路的工作情况的流程图。

参看图1。用虚线表示的键盘组件100包括例如具有16个键的键盘矩阵110。按压某一键钮时，四条输入线D1-D4中的某一特定线连接到四条输出线S1-S4中的某一特定线。举例说，按压键1可以使D1列与S1行的线连接起来，按压键12则可以使D4列与S3行的线连接起来。键盘组件100的输入线或“驱动”线D1-D4以及输出线或“检测”线S1-S4经由连接器的各端子耦合到键盘控制器120上。在正常工作的情况下，键盘控制器120依次和反复地将逻辑“1”电平信号加到各数据线路D1-D4上，紧接着就读取检测线路S1-S4以确定有否任何键而且是哪一个键处于按压状态。到此为止所介绍的键盘是公知技术，通常称之为扫描矩阵键盘。

现在介绍本发明能使一键盘控制器确定多个键盘组件中的哪一个系连接到其上的具体内容。键盘控制器120的端口1是个双向端口，如图1中的双头箭头所示。就是说，它可以从一输出端口转接到一高阻抗的输入端口。作为输出端口时，它能自动地将信号驱动到两个逻辑状态，从而在负载（pull-up）电阻或下拉（pull-down）电阻两端产生一输出信号。这种端口在本技术领域中通常叫做具有三态输出的双向端口。具有三态双向端口且适用于控制器120的器件有美国半导体有限公司出品的COPS420L型微处理器等。

各驱动线路D1-D4系通过各自的偏压电阻R1-R4耦合到相应的开关SW1-SW4（也装在键盘组件100上）的可动接点或滑动片上。开关SW1-SW4是这样地接线的：它们能按照可转接的方式给各驱动线路D1-D4提供等于数字逻辑1或数字逻辑0的电平。通过键盘组件导线P1和P2，各开关SW1-SW4的一个固定接点连接到对应于逻辑“1”电平的正电压源，另一个固定接点则连接到较低的电压源（例如地）上。

将开关SW1-SW4的各位置转换到各种状态，即有可能在驱动线路D1-D4上产生表示16个不同的可能存在的数字代码（从二进制数0000至二进制数1111）的逻辑电平电压。电阻R1-R4最好取适当的高阻值，使得当键盘控制器120的端口1在键盘正常读出工作方式下作为输出端口工作时，端口1受驱动的输出信号易于满足各逻辑电平电压，从而不致妨碍键盘的正常操作。

将现有的16个二进制代码中的一个代码分配给某一特定的键盘类型，就可以使键盘控制器120鉴别16种不同的键盘组件。确定哪一个键盘组件处于连接状态之后，键盘控制器120就不难确定分配给该连接到控制器120的特定键盘的是哪一种多功能组和与各键相对应的功能。本说明书中所使用的“键盘类型”一词是指某特定种类的键盘型式。

在某一适当时间，举例说，在第一次往接收机上通电时，确定哪一个键盘组件系连接到键盘控制器120的过程如下：在软件的控制下令端口1转接到其高阻抗输入状态，并经由线路D1-D4读入开关SW1-SW4的状态。应该指出，按压1-16的其中一个键盘开关并不会影响该读入过程，因为其有关的输入线路只连接到与控制器120的端口2的高阻抗输入端子连接的输出线路上。但按压一个以上在任何给定行中的按钮开关（例如按钮3和4）时，它们相应的输入线路（举例说D3和D4）会连接在一起，从而在编码开关SW3和SW4转接到相反的逻辑电平电压时会产生错误的代码。这类情况是不大可能发生的，但为防止因这种情况所引起的错误指示，可以在检验键盘类型之前或紧靠着之后读取键盘，以确保所有的按钮都不处在受按压的状态。

图3是举例说明防止这类错误读出可加以采取的步骤的流程图。在紧靠着读取端口1处的键盘类型数据之前或之后读取端口2处的数据的过程是如此之快，以致使使用者实际上不可能按压和放开某一键钮而使图1的线路不致检测出该动作。应该指出的是，当在端口2处读出的数据表明某一键钮处于按压状态（无论是在即将检验键盘类型之前或紧接着检验键盘类型之后处于按压状态）时，控制器又开始其检验程序。

尽管上面是以实际电气开关的形式显示和介绍开关SW1-SW4的，但这些开关各自的功能可以由连接在适当偏压电阻R1-R4的一端与偏压源之间的跨接线来完成。有了跨接线就无需购置实际开关。

图2中功能与图1中的元件类似的元件用同样的编号表示。

参看图2。键盘组件200包括一个二极管矩阵键盘210。这里所使用的“二极管矩阵键盘”一词是指采用二极管对应于各键钮的特定数字代码进行编码的键盘。一特定的二极管矩阵键盘可用表示键钮值的数字表示法对四条数据线路进行编码。举例说，按压键钮3可促使数据线路D2和D1显示逻辑1电平，按压键钮15可促使所有的数据线路D1-D4显示逻辑1电平，具体的作法是促使键盘210中适当连接着的一些二极管（图中未示出）导通。二极管矩阵键盘的一个实例参见1983年版的《RCA    Selectavision录象盘系统基本维护数据手册SJT    100/200/300》第42页。不用二极管而用多接点开关来对键钮的操作进行编码的类似矩阵键盘可代替二极管矩阵。1978年4月11日分布发给Smith的美国专利4，084，071公开了这种适用的矩阵键盘。

操作时，按压任何键钮促使0000和1111之间的适当二进制信号出现在数据线路D1-D4上，并促使选通或“键入”信号出现在图2中标有“选通”的线路上。选通信号出现在键盘控制器220的输入端子上时促使键盘控制器220往数据线路D1-D4上“输入”（即读入）二进制数据。到此为止所介绍的图2的装置是公知技术。

在图2的实施例中是这样实施本发明的：将键盘210的数据线路D1-D4经由三态缓冲器240耦合到键盘控制器220上。这里采用的“三态缓冲器”一词是指能自动驱使其输出端的信号处于逻辑1或逻辑0电压电平，并且能在其输出端呈现出高阻抗状态的缓冲放大器，因而模拟一个断路状态的开关。三态缓冲放大器的一个例子是美国新泽西州索墨韦尔的RCA有限公司制造的CD    4503型三态缓冲放大器。三态缓冲器240由键盘控制器220的输出端口（OP）经由标以“控制”的线路控制。各数据线路D1-D4经由各电阻R1-R4连接到一个相应的开关SW1-SW4的可动接点上。各开关SW1-SW4可以通过操作将逻辑1电平电压或逻辑0电平电压接到其各自的数据线路上。各电阻R1-R4最好具有适当的高阻值，使得加在其两端的偏压易为缓冲器240的驱动特性所满足，从而不致妨碍键盘的正常读出操作。

如就图1所指出的那样，开关SW1-SW4可通过操作使将十六个可能的二进制代码中的一个加到数据线路D1-D4上。前面还提到，这些二进制代码各个都可加以分配以便鉴别某一特定键盘的型式。想要读出键盘型式代码时，令键盘控制器220的输出端子OP处产生一控制信号。将此控制信号加到三态缓冲器240的控制输入端C上，以便促使三态缓冲器240停止对数据线路D1-D4的驱动并对那些数据线路呈现出高阻抗。在此情况下，经由电阻R1-R4耦合的二进制代码加到数据线路D1-D4上，使其可在键盘控制器220的端口1处加以读取。

和图1一样，图2的开关SW1-SW4可用连接到逻辑电平“1”和“0”电压源的跨接线代替。

这样，便介绍了一种能使某特定的键盘类型为一控制器所鉴别而无需由专用的多控制器输入端子来担当此任务的装置，具体的作法是使控制器经由一般的键盘数据线路读取独特的键盘型式代码。

图3示出适合用于图1的控制器120的控制程序的一部分。在需要检查键盘以便识别其型式时，图3所示的程序部分从“开始”处开始运行。端口1置为输入工作方式，使得在键盘110的数据线路上不提供信号。数据于是就在端口2输入，看是否有一个键被按压。如果有，在端口2反复地读数据，一直到该数据指示出：该键已被释放为止。然后，在端口1数据被读取并存储。该数据指示通过电阻R1-R4和开关SW1-SW4而加至数据线路D1-D4的键盘类型代码。端口2的数据再次被读取，看是否在端口1的数据读取期间已有一个键被按压。如果有，它可能已干扰了端口1出现的适当的键盘代码，程序将反覆往返循环，直至该键被释放为止。仅当在确定键盘型式的读取期间没有键钮被按压，程序才接纳键盘型式数据，并转入到正常的键盘操作。

Claims (12)

1、一种用以使键盘控制器(120)从多个键盘中识别某特定键盘(100，200)的装置，该装置包括：

多个键钮(110；210)，装在所述键盘(100；200)上，且可通过操作以实现耦合从而驱动连接到键盘数据线路(D1，D2，D3，D4)的各开关装置，其特征在于：

用于中断键盘正常工作的装置(120；220；240)；

用于产生与键盘形式有关的特定数字代码并将所述数字代码加到所述键盘(100；200)的所述数据线路(D1，D2，D3，D4)上，以便供所述控制器(120，220)在所述中断期间进行读出的装置(R1，R2，R3，R4，SW1，SW2，SW3，SW4)。

2、权利要求1的装置，其特征在于：

所述键盘组件（100）具有第一组耦合到各输入端子（D1，D2，D3，D4）的多个输入导线和第二组耦合到各输出端子（S1，S2，S3，S4）的多个输出导线;

其中各所述开关装置受驱动时将所述诸输入导线之一连接到所述输出导线之一上，形成导电通路，且其中当所述开关装置都不受驱动时，所述第一组和第二组导线之间就不形成导电通路;

所述键盘控制装置（120）具有输出端口（端口1）供往所述输入端子（D1，D2，D3，D4）上施加输出信号之用，还具有第一输入端口（端口2）供检测在所述输出端子（S1，S2，S3，S4）上有无信号，以便确定所述键盘组件（100）的所述开关装置的状态，所述控制器输出端口（端口1）在所述控制装置（120）不施加所述输出信号时表现出高阻抗;且

所述产生特定数字代码的装置包括阻抗装置（R1，R2，R3，R4），供将其中一个第一电位和第二电位加到所述键盘的其中一个所述输入导线上之用;

所述键盘控制装置（120）具有耦合到所述键盘组件（100）的所述输入端子（D1，D2，D3，D4）上的第二输入端口（端口1），供所述键盘控制器输出端口（端口1）处在所述高阻抗状态时检测所述阻抗装置（R1，R2，R3，R4）加到所述输入导线上的电位之用。

3、权利要求2的键盘装置，其特征在于，所述键盘控制装置（120）的双向端口（端口1）包括所述键盘控制装置的所述输出和所述第二输入端口。

4、权利要求2的键盘装置，其特征在于，所述阻抗装置（R1，R2，R3，R4）包括一个电阻，电阻的一端耦合到键盘输入导线（D1，D2，D3，D4）上，电阻的另一端耦合到参考电位的一点上。

5、权利要求2的键盘装置，其特征在于，所述产生特定数字代码用的装置（R1，R2，R3，R4，SW1，SW2，SW3，SW4）包括一个电阻（R1，R2，R3，R4）和一开关（SW1，SW2，SW3，SW4），该开关耦合到所述电阻的所述第二端供有选择地将所述电阻耦合到其中一个所述的第一电位源和所述第二电位源之用。

6、权利要求2的键盘装置，其特征在于，所述键盘输入和输出导线的数目分别为4。

7、权利要求6的键盘装置，其特征在于，所述键盘控制装置包括一微处理器。

8、权利要求1的装置，其特征在于，所述中断键盘正常操作的装置（220，240）包括与所述键盘数据线（D1，D2，D3，D4）串联的开关装置。

9、权利要求8的装置，其特征在于，所述开关装置（240）包括一个三态缓冲放大器，该放大器具有一控制输入端（C）供通过耦合而接收来自所述控制器（220）的控制信号（“控制”）。

10、权利要求9的装置，其特征在于，所述键盘组件（200）包括一矩阵键盘，用以对所述键钮的操作进行编码。

11、权利要求10的装置，其特征在于，所述矩阵键盘包括一个二极管矩阵，用以对所述键钮的所述操作进行编码。

12、权利要求10的装置，其特征在于，所述矩阵键盘包括具有多个接点的各个开关用以对所述键钮的所述操作进行编码。

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