CN106549676B - 低功耗矩阵键盘及应用该矩阵键盘的电源开关电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种低功耗矩阵键盘及应用该矩阵键盘的电源开关电路，所述矩阵键盘包括矩阵单元、触发器单元、行开关单元、列开关单元和行列开关控制单元，所述矩阵单元包括M条行线和N条列线，所述触发器单元包括M个行触发器和N个列触发器，每个所述行触发器的置位端连接一条行线，每个所述列触发器的置位端通过一个反相器连接一条列线。本发明实施例所提供的技术方案，通过采集行触发器和列触发器的输出端的电平值即可判断是否存在按键被按下以及被按下按键的位置，不再需要使用时钟振荡电路对矩阵键盘的行线和列线进行实时动态扫描，因此本发明实施例提供的矩阵键盘中仅存在较低的静态功耗，不存在动态功耗，功耗较低。

Description

低功耗矩阵键盘及应用该矩阵键盘的电源开关电路

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种低功耗矩阵键盘及应用该矩阵键盘的电源开关电路。

背景技术

待机是指电子设备在没有用户访问时，将当前处于运行状态的数据保存在内存中，所维持的一种休眠状态。由于待机时，电子设备仅对内存等一些必要的硬件模块进行供电，而对屏幕、硬盘等硬件模块停止供电，因此，当没有用户访问时，将电子设备设置为待机模式可以起到节能的效果。相反，当存在用户访问时，需要将电子设备唤醒，即将电子设备由待机模式调整为工作模式。

相关技术中，通常采用键盘触发电子设备的唤醒指令，其中，由于矩阵键盘可以节省处理器大量的I/O口，因此在电子设备中得到了广泛的应用。在矩阵键盘中，每条行线和列线的交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。在判断矩阵键盘中有无按键被按下时，可以先将全部行线置为低电平，然后扫描列线的状态。只要有一条列线的电平为低，则表示矩阵键盘中有按键被按下；若所有列线均为高电平，则表示矩阵键盘中没有按键被按下。当确定矩阵键盘中有按键被按下后，即可进一步确定被按下按键的位置。其方法可以为：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它行线为高电平。在确定某条行线为低电平后，再依次扫描各条列线的电平状态，若某条列线的电平为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是被按下的按键。

由于上述确定矩阵键盘触发状态的方式需要采用时钟振荡电路对矩阵键盘的行线和列线进行实时动态扫描，因此，当电子设备处于待机模式时，需要使时钟振荡电路保持在工作状态，进而造成电源开关电路的动态功耗过高，尤其是在电池供电的电路中，导致电子设备的待机时间较低。

发明内容

本发明实施例中提供了一种低功耗矩阵键盘及应用该矩阵键盘的电源开关电路，以解决现有技术中的电子设备在待机模式时，电源开关电路的动态功耗过高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种低功耗矩阵键盘，包括矩阵单元、触发器单元、行开关单元、列开关单元和行列开关控制单元；

所述矩阵单元包括M条行线和N条列线，每条所述行线和每条所述列线的交叉处通过一个按键相连；

所述触发器单元包括M个行触发器和N个列触发器，每个所述行触发器的置位端连接一条行线，每个所述列触发器的置位端通过一个反相器连接一条列线，M个所述行触发器和N个所述列触发器的复位端连接键盘复位端口；

M条所述行线通过所述行开关单元接低电平，所述行开关单元用于选通每条所述行线的强下拉或弱下拉状态；N条所述列线通过所述列开关单元接高电平，所述列开关单元用于选通每条所述列线的强上拉或弱上拉状态；

所述行列开关控制单元的输入端与M个所述行触发器的输出端相连，所述行列开关控制单元的输出端分别与所述行开关单元和所述列开关单元的使能输入端相连，所述行列开关控制单元被配置为：当M个所述行触发器的输出端均为低电平时，控制所述行开关单元和列开关单元的选通状态，使N条所述列线强上拉，M条所述行线弱下拉；当任一行触发器的输出端为高电平时，控制所述行开关单元和列开关单元的选通状态，使N条所述列线弱上拉，所述任一行触发器所对应的行线强下拉。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电源开关电路，包括上述第一方面所述的低功耗矩阵键盘、开关器件和开关器件控制单元；

所述开关器件用于连接电源和负载，所述开关器件控制单元的输出端与所述开关器件的控制端相连，所述开关器件控制单元的开机信号输入端与与N个所述列触发器的输出端相连，所述开关器件控制单元被配置为：当任一所述列触发器的输出端为高电平时，控制所述开关器件导通。

本发明实施例所提供的技术方案中，采用触发器锁存行线和列线的电平信号，当存在按键被按下时，通过分析触发器的输出端的信号值，即可判断矩阵键盘中哪个按键被按下，不再需要使用时钟振荡电路对矩阵键盘的行线和列线进行实时动态扫描，因此，当电子设备处于待机模式时，可以对时钟振荡电路停止供电，使电源开关电路仅保持较小的静态漏电功耗，尤其是在电池供电的电路中，可以大大提高电子设备的待机时间。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种2×2矩阵单元的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种低功耗矩阵键盘的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种低功耗矩阵键盘的电路结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种低功耗矩阵键盘的电路结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种低功耗矩阵键盘的电路结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电源开关电路结构示意图；

图1-图6中的符号表示为：101-矩阵单元，102-行开关单元，103-列开关单元，104-行列开关控制单元，105-触发器单元，106-键盘释放触发器，107-开关器件，108-开关器件控制单元，S1-键盘复位端口，S2-键盘释放端口，S3-关机信号输入端口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明实施例所涉及到的高电平和低电平为逻辑运算时的逻辑1和逻辑0。

本发明实施例所涉及到的矩阵单元101包括M条行线和N条列线，每条所述行线和每条所述列线的交叉处通过一个按键相连。其中，M和N的大小可以根据电子设备对按键数目的需要进行选择，由于在每条行线和每条列线的交叉处均通过一个按键相连，因此，具有M条行线和N条列线的矩阵单元101可以包括M*N个按键，为了描述简洁，在本发明实施例中均以2*2矩阵单元101(M＝2，N＝2)为例进行说明，但并不应当将其作为本发明保护范围的限制。

图1为本发明实施例提供的一种2×2矩阵单元101的结构示意图，如图1所示，在2×2矩阵单元101中包括两条行线LX0、LX1和两条列线LYO、LY1，行线LXO与列线LY0、LY1的交叉处分别连接按键K00、K01，行线LX1与列线LY0、LY1的交叉处分别连接按键K10、K11，正常状态下行线和列线不导通，当按键按下时，按键所在的横线和列线导通。例如，当按键K00按下时，横线LX0和列线LY0导通，进而横线LX0或列线LY0的电平状态会发生改变。

相关技术方案中，通过时钟振荡电路对行线和列线进行实时动态扫描，以确定矩阵单元101中是否存在按键被按下以及被按下按键的位置。以图1示出的2×2矩阵单元101为例，在相关技术中，先将行线LX0、LX1置为低电平，然后扫描列线LY0、LY1的电平状态。当列线LY0、LY1均为高电平时，说明不存在按键被按键，当列线LY0、LY1存在低电平时，说明存在行线和列线导通，即存在按键被按下。当确定存在按键被按下后，依次将行线LX0、LYO置为低电平，然后在依次扫描列线LY0、LY1的电平状态。假如当行线LX0置为低电平时，列线LY1同样为低电平，说明按键K01被按下。但是，由于该技术方案需要依据时钟振荡电路的动态扫描确定矩阵单元101中按键的触发状态，导致矩阵键盘的动态功耗过高。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种低功耗矩阵键盘，图2为本发明实施例提供的一种低功耗矩阵键盘的结构框图，如图2所示，本发明实施例提供的低功耗矩阵键盘除了矩阵单元101外，还包括触发器单元105、行开关单元102、列开关单元103和行列开关控制单元104。为了便于本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，以下结合具体的电路结构对各功能单元的工作原理以及连接关系进行详细说明，但应当指出的是，在电子电路技术领域，可替代的电子元器件种类繁多，本发明实施例中不可能一一列举，因此不能将本发明实施例所列举的具体电路结构作为本发明保护范围的限制。

图3为本发明实施例提供的一种低功耗矩阵键盘的电路结构示意图，图3中的矩阵单元101与图1相同，包括两条行线LX0、LX1和两条列线LYO、LY1，行线LXO与列线LY0、LY1的交叉处分别连接按键K00、K01，行线LX1与列线LY0、LY1的交叉处分别连接按键K10、K11。

行线LX0、LX1通过行开关单元102接低电平。在本发明实施例中，行开关单元102包括两个下拉电阻R3、R4和两个行传输门TLS3、TLS4，行线LX0通过下拉电阻R3接低电平，行传输门TLS3与下拉电阻R3并联，行线LX1通过下拉电阻R4接低电平，行传输门TLS4与下拉电阻R4并联。容易理解的是，在本发明实施例中，下拉电阻、行传输门与行线的数量相等，每条行线对应一个下拉电阻和一个行传输门。以行线LX0为例，当行传输门TLS3的使能输入端ENB输入高电平时，传输门TLS3导通，将下拉电阻R3短路，行线LX0的接地电阻较小，则行线LX0强下拉；当行传输门TLS3的使能输入端ENB输入低电平时，行传输门TLS3截止，行线LX0通过下拉电阻RS接低电平，接地电阻较大，则行线LX0被弱下拉。因此，通过控制行传输门的使能输入端即可控制行线的强下拉或弱下拉状态。也就是说，行开关单元102用于选通每条所述行线的强下拉或弱下拉状态。

列线LY0、LY1通过列开关单元103接电源DC的正极。在本发明实施例中，列开关单元103包括两个上拉电阻R1、R2和两个列传输门TLS1、TLS2，列线LY0通过上拉电阻R1接电源DC的正极，列传输门TLS1与上拉电阻R1并联，列线LY1通过上拉电阻R2接电源DC的正极，列传输门TLS2与上拉电阻R2并联。容易理解的是，在本发明实施例中，上拉电阻、列传输门与列线的数量相等，每条列线对应一个上拉电阻和一个列传输门。以列线LY0为例，当列传输门TLS1的使能输入端ENB输入高电平时，列传输门TLS1导通，将上拉电阻R1短路，列线LY0与电源DC的正极之间的电阻较小，则列线LY0被强上拉；当列传输门TLS1的使能输入端ENB输入低电平时，列传输门TLS1截止，将上拉电阻R1短路，列线LY0通过上拉电阻R1接电源DC的正极，则列线LY0被弱上拉。因此，通过控制列传输门的使能输入端即可控制列线的强上拉或弱上拉状态。也就是说，列开关单元103用于选通每条所述列线的强上拉或弱下拉状态。

在本发明实施例中，触发器单元105中包括两个行触发器RS3、RS4和两个列触发器RS1、RS2，行触发器RS3、RS4的置位端分别连接行线LX0、LX1，列触发器RS1、RS2的置位端分别通过反相器NOT1、NOT2连接列线LY0、LY1。容易理解的是，行触发器和行线的数量相等，每条行线连接一个行触发器的置位端；列触发器、反相器和列线的数量相等，每条列线通过一个反相器连接一个列触发器的置位端。

由于行线接低电平，因此将行线直接与行触发器的置位端相连可以保证行触发器的初始值为0；由于列线接高电平，因此将列线的电平值取反后再输入列触发器的置位端可以保证列触发器的初始值为0。也就是说，在没有按键被按下时，行触发器和列触发器锁存的值均为0，当行线或列线的电平发生变化时，相应的行触发器或列触发器锁存的值会变为1，因此，通过采集行触发器或列触发器的输出端的电平即可确定是否存在按键被按下以及被按下按键的位置，在下文中对其进行详细说明。

在本发明实施例中，行列开关控制单元104包括第一或运算模块和取反模块，其中所述第一或运算模块的输入端与M个所述行触发器的输出端相连，所述第一或运算模块的输出端与所述取反模块的输入端相连，所述第一或运算模块用于将M个所述行触发器的输出端的信号值进行或运算，并将所述或运算结果传输至所述取反模块；所述取反模块的输出端与N个所述列传输门的使能输入端相连，所述取反模块用于将所述或运算的结果取反，并将所述取反结果传输至N个所述列传输门的使能输入端。也就是说，通过第一或运算模块和取反模块将M个所述行触发器的输出端的信号值进行或运算，将所述或运算的结果取反后传输至所有所述列传输门的使能输入端。其用于指示，当M个所述行触发器的输出端均为低电平时，控制所述列开关单元103的选通状态，使N条所述列线强上拉；当任一个行触发器的输出端为高电平时，控制所述列开关单元103的选通状态，使N条所述列线弱上拉。

以图3所示的行列开关控制单元104为例，将第一或运算模块和取反模块结合为一个或非门NOR1(其中，或非门NOR1也可以使用一个或门和一个非门替代，本发明的保护范围并不局限于各元器件的具体表现形式)，行触发器RS3、RS4的输出端连接或非门NOR1的输入端，或非门NOR1的输出端连接列传输门TLS1、TLS2的使能输入端。当行触发器RS3、RS4输出端的电平值均为0时，或非门NOR1输出的电平值为1，列传输门TLS1、TLS2的使能输入端ENB输入高电平，列传输门TLS1、TLS2导通，则列线LY0、LY1强上拉；当行触发器RS3、RS4中的任意一个输出端的电平值为1时，或非门NOR1输出的电平值为0，列传输门TLS1、TLS2的使能输入端输入低电平，列传输门TLS1、TLS2截止，则列线LY0、LY1弱上拉。

另外，行列开关控制单元104还包括用于将每个所述行触发器的输出端的信号值传输至相应的所述行传输门的使能输入端的传输模块，所述传输模块的输入端和输出端分别连接所述M个所述行触发器的输出端和M个所述行传输门的使能输入端。其用于指示，当M个所述行触发器的输出端均为低电平时，控制所述行开关单元102的选通状态，使M条所述行线弱下拉；当任一个行触发器的输出端为高电平时，控制所述行开关单元102的选通状态，使所述任一行触发器所对应的行线强下拉。

以图3所示的行列开关控制单元104为例，行触发器RS3、RS4的输出端分别与行传输门TLS3、TLS4的使能输入端相连，即将行触发器RS3、RS4输出端的信号值分别传输至行传输门TLS3、TLS4的使能输入端。也就是说，通过行触发器RS3、RS4分别控制行传输门TLS3、TLS4的导通或截止状态。以行触发器RS3为例，当行触发器RS3输出端的电平值为0时，行传输门TLS3截止，则行线LX0弱下拉；当行触发器RS3输出端的电平值为1时，行传输门TLS3导通，则行线LX0强下拉。

由于每次按键被按下后，行触发器和列触发器所锁存的电平值会发生变化，在上次按键检测完成后为了便于下一次检测，需要将所有的行触发器和列触发器复位，因此，在本发明实施例中，所有行触发器和列触发器的复位端均连接键盘复位端口S1，当键盘复位端口S1接收到复位脉冲时，所有行触发器和列触发器锁存的电平值均被复位为0。

为了便于本领域技术人员更好地理解本技术方案，以下结合信号在图3所示电路结构中的传输过程，对按键触发状态的确定方法进行说明。

初始状态时，键盘复位端口S1接收复位脉冲，列触发器RS1、RS2和行触发器RS3、RS4锁存的电平值均为0(行触发器RS3、RS4的输出端X0、X1，列触发器RS1、RS2的输出端Y0、Y1均为低电平)。行触发器RS3、RS4输出端X0、X1的电平值经过或非门NOR1后转换为高电平，或非门NOR1将高电平传输至列传输门TLS1、TLS2的使能输入端，使列传输门TLS1、TLS2导通，则列线LY0、LY1强上拉；另外，行触发器RS3、RS4输出端X0、X1的低电平分别传输至行传输门TLS3、TLS4的使能输入端，使行传输门TLS3、TLS4截止，则行线LX0、LX1弱下拉。

假如按键KO1被按下，行线LX0和列线LY1导通。由于此时行线LX0处于弱下拉状态，列线LY1处于强上拉状态，因此当按键KO1被按下时，行线LX0的电平值转换为高电平，行触发器RS3被置位，其输出端X0的电平值变为1，或非门NOR1输出的电平值变为0，或非门NOR1将低电平传输至列传输门TLS1、TLS2的使能输入端，使列传输门TLS1、TLS2截止，则列线LY0、LY1弱上拉；另外，行触发器RS3的输出端X0的高电平传输至行传输门TLS3的使能输入端，使行传输门TLS3导通，则行线LX0强下拉。也就是说，此时行线LX0和列线LY1的上拉或下拉状态发生了反转(行线LX0变更为强下拉；列线LY1变更为弱上拉)，由于行线LX0和列线LY1仍处于导通状态，因此列线LY1的电平值转换为0，列线LY1的电平值经过反相器NOT2取反后转换为1，反相器NOT2将高电平传输至列触发器RS2的置位端，使列触发器RS2置位，其输出端Y1的电平值变为1。

也就是说，当按键K01被按下时，行触发器RS3的输出端X0和列触发器RS2的输出端Y1的电平值为1。相应地，当按键K00被按下时，行触发器RS3的输出端X0和列触发器RS1的输出端Y0的电平值为1；当按键K10被按下时，行触发器RS4的输出端X1和列触发器RS1的输出端Y0的电平值为1；当按键K11被按下时，行触发器RS4的输出端X1和列触发器RS2的输出端Y1的电平值为1。

综上所述，通过采集行触发器和列触发器的输出端的电平值即可判断是否存在按键被按下以及被按下按键的位置，不再需要使用时钟振荡电路对矩阵键盘的行线和列线进行实时动态扫描，因此本发明实施例提供的矩阵键盘中仅存在较低的静态功耗，不存在动态功耗，功耗较低。

另外，在集成电路中为了节约硬件资源，一个硬件单元可能在不同的时间具有不同的用途。本发明实施例提供的矩阵键盘中还包括键盘释放端口S2，以便将矩阵单元101在矩阵键盘中释放供其他功能模块调用。其中，所述键盘释放端口S2与所述行开关单元102和列开关单元103的连接关系被配置为：当所述键盘释放端口S2存在键盘释放信号时，控制所述行开关单元102和列开关单元103的选通状态，使所有的行线弱下拉，所有的列线弱上拉。即此时所有的行传输门和列传输门均处于截止状态，行线和列线的电平值不再受按键是否按下影响。

图4为本发明实施例提供的另一种低功耗矩阵键盘的电路结构示意图，其在图3的基础上添加了键盘释放端口S2和键盘释放触发器106/RS5，键盘释放端口S2连接在键盘释放触发器106/RS5的复位端。行列开关控制单元104中还包括与门AND1、AND2和AND3。其中，与门AND1的输入端分别连接或非门NOR1和键盘释放触发器106/RS5第一或运算模块的输出端，与门AND1的输出端连接列传输门TLS1、TLS2的使能输入端，则当键盘释放端口S2存在复位脉冲时，键盘释放触发器106/RS5的输出端的电平值为0，经过与门AND1的逻辑运算，与门AND1将低电平传输至列传输门TLS1、TLS2的使能输入端，使列传输门TLS1、TLS2截止，列线LY0、LY1弱上拉。另外，与门AND2的输入端分别连接行触发器RS4的输出端和键盘释放触发器106/RS5的输出端，与门AND2的输出端连接行传输门TLS4的使能输入端；与门AND3的输入端分别连接行触发器RS3的输出端和键盘释放触发器106/RS5的输出端，与门AND3的输出端连接行传输门TLS3的使能输入端，则当键盘复位端口S2存在复位脉冲时，键盘释放触发器106/RS5的输出端的电平值为0，经过与门AND2、AND3的逻辑运算，与门AND2、AND3分别将低电平传输至行传输门TLS4、TLS3的使能输入端，使列传输门TLS4、TLS3截止，行线LX0、LX1弱下拉。其中，键盘释放触发器106/RS5的输出端与所述行传输门和列传输门的连接关系可以简述为：当所述键盘释放触发器106/RS5的输出端为低电平时，每个所述行传输门和列传输门的使能输入端输入低电平，使M条所述行线弱下拉，N条所述列线弱上拉。

在上述实施例中，采用将M条行线弱下拉，N条列线弱上拉的方式将矩阵单元101释放，可以使得矩阵单元101被释放后，行线和列线上仍然具有确定的电平值，以满足相应外部电路的需求。但是，由于矩阵单元101被释放后行线和列线分别处于弱下拉和弱上拉状态，矩阵单元101并不是真正的完全释放，行线和列线上的弱下拉和弱上拉电平值会对外部电路造成一定的影响，使其对外部电路的驱动能力要求较高。针对这种问题，本发明实施例还提供了另一种低功耗矩阵键盘电路，当键盘释放端口S2存在键盘释放脉冲时，矩阵单元101与低功耗矩阵键盘电路完全断开，供外部电路调用。在本申请中的外部电路是指调用矩阵单元101的电路。

图5为本发明实施例提供的另一种低功耗矩阵键盘的电路结构示意图，其与图4的不同之处在于，在行开关单元102中还包括串联在行线中的行传输门TLS7、TLS8，在列开关单元103中还包括串联在列线中的列传输门TLS5、TLS6。

其中，行传输门TLS7在行线LX0中与下拉电阻R3串联，行传输门TLS3并联在行传输门TLS7和下拉电阻R3的两侧，行触发器RS3的置位端连接在行传输门TLS7和下拉电阻R3之间(其用于保证当行传输门TLS7断开后，行触发器RS3的置位端仍能保持稳定的低电平)；行传输门TLS8在行线LX1中与下拉电阻R4串联，行传输门TLS4并联在行传输门TLS8和下拉电阻R4的两侧，行触发器RS4的置位端连接在行传输门TLS8和下拉电阻R4之间。行传输门TLS7、TLS8的使能输入端ENB均与键盘释放触发器106/RS5的使能输入端ENB相连。容易理解的是，在本发明实施例中，每条行线对应两个行传输门，其中一个行传输门直接连接在行线和低电平之间，另外一个行传输门与下拉电阻串联后连接在行线和低电平之间。

列传输门TLS5在列线LY0中与上拉电阻R1串联，列传输门TLS1并联在列传输门TLS5和上拉电阻R1的两侧，行触发器RS1的置位端连接在列传输门TLS5和上拉电阻R1之间(其用于保证当列传输门TLS5断开后，列触发器RS3的置位端仍能保持稳定的高电平)；列传输门TLS6在列线LY1中与上拉电阻R2串联，列传输门TLS2并联在列传输门TLS6和上拉电阻R2的两侧，行触发器RS2的置位端连接在列传输门TLS6和上拉电阻R2之间。列传输门TLS5、TLS6的使能输入端ENB均与键盘释放触发器106/RS5的使能输入端ENB相连。容易理解的是，在本发明实施例中，每条列线对应两个列传输门，其中一个列传输门直接连接在列线和高电平之间，另外一个列传输门与上拉电阻串联后连接在列线和高电平之间。

当键盘释放端口S2存在复位脉冲时，键盘释放触发器106/RS5的输出端的电平值为0，对于行线LX0来说，行传输门TLS3、TLS7的使能输入端为低电平，行传输门TLS3、TLS7处于高阻态，则行线LX0相当于与矩阵键盘电路断开。基于同样的原理，行线LX1、列线LY0、LY1同样与矩阵键盘电路断开，则将矩阵单元101彻底释放。在本发明实施例中，当矩阵单元101被释放后，行线和列线中均不存在高低电平，所以对外部电路的驱动能力要求较低。本发明实施例中的其它器件以及连接关系可以参见图5所示实施例，为了节约篇幅，在此不再赘述。

需要指出的是，上述逻辑器件的连接关系仅是本发明实施例所列举的一种具体实现方式，本领域技术人员同样可以采用其它逻辑器件进行排列组合，但是本发明构思在于，当所述键盘释放端口S2存在键盘释放信号时，控制所述行开关单元102和列开关单元103的选通状态，使M条所述行线弱下拉或处于高阻态，N条所述列线弱上拉或处于高阻态，凡是不脱离本发明构思的技术方案均应当落入本发明的保护范围之内。

采用本发明实施例提供的技术方案，当电子设备中其它功能模块需要调用矩阵单元101时，向键盘释放端口S2发送键盘释放脉冲，使所有的行传输门和列传输门截止，矩阵单元101释放；当矩阵键盘需要使用时，向键盘复位端口S1发送键盘复位脉冲，使所有行传输门截止、所有列传输门导通，矩阵单元101复位。由于矩阵键盘在不工作时，可以将矩阵单元101释放，供其它功能模块调用，因此可以节省电子设备的硬件资源，提高硬件的利用效率。

在上述矩阵键盘的基础上，本发明实施例还提供了一种电源开关电路，该电源开关电路可以应用在电子设备中，当电子设备处于待机模式时，通过矩阵键盘上的按键将电子设备唤醒。本发明实施例所涉及的待机模式是指电子设备中的电源对负载停止供电；将电子设备唤醒是指使电子设备中的电源对负载开始供电。其中，负载可以包括电子设备中的各个功能模块，例如屏幕、硬盘等。

图6为本发明实施例提供的一种电源开关电路结构示意图，如图6所示，本发明实施例提供的电源开关电路除了图4所示的矩阵键盘外，还包括开关器件107和开关器件控制单元108。当然，也可以在图5所示的矩阵键盘的基础上添加开关器件107和开关器件控制单元108，其均应当处于本发明的保护范围之内。

其中，开关器件107包括输入端、输出端和控制端，开关器件107的输入端和输出端分别连接电源DC和负载；开关器件控制单元108包括开机信号输入端和输出端，开关器件控制单元108的输出端与所述开关器件107的控制端相连。由于在矩阵键盘中，当任一按键被按下时，相应的列触发器会输出高电平，为了使得任一按键被按下时电子设备可以被唤醒，所述开关器件控制单元108的开机信号输入端与N个所述列触发器的输出端相连，所述开关器件控制单元108被配置为：当任一所述列触发器的输出端为高电平时，控制所述开关器件107导通。

也就是说，矩阵键盘、开关器件控制单元108和开关器件107之间的连接只要满足逻辑关系“当任一所述列触发器的输出端为高电平时，控制所述开关器件107导通”即可实现本发明目的。

在本发明实施例一种可能的实现方式中，所述开关器件107被配置为：当所述开关器件107的控制端输入高电平信号时，所述开关器件107断开，当所述开关器件107的控制端输入低电平信号时，所述开关器件107导通；所述开关器件控制单元108被配置为：将N个所述列触发器的输出端的信号值进行或运算，将所述或运算的结果取反后传输至所述开关器件107的控制端。

具体实现中，所述开关器件控制单元108包括第二或运算模块和开关器件107触发器；所述第二或运算模块的输入端与N个所述列触发器的输出端相连，所述第二或运算模块的输出端与所述开关器件107触发器的复位端相连，所述第二或运算模块用于将N个所述列触发器的输出端的信号值进行或运算，并将所述或运算的结果传输至所述开关器件107触发器的复位端，所述开关器件107触发器的输出端连接所述开关器件107的控制端。例如，当矩阵件盘中任意一个按键被按下时，该按键所对应的列触发器输出高电平，第二或运算模块的运算结果为1，第二或运算模块将高电平传输至开关器件107触发器的复位端，开关器件107触发器输出低电平，开关器件107导通，电源DC对负载供电，电子设备被唤醒。

由于矩阵键盘、开关器件控制单元108和开关器件107之间需要满足特定的逻辑关系，因此，当其中一个功能单元调整后，其它的功能单元也需要相应调整。例如，当开关器件107被配置为“控制端输入高电平，所述开关器件107导通；控制端输入低电平，所述开关器件107断开”时，为了满足整个电路中特定的逻辑关系，开关器件控制单元108也需要进行相应的调整(可以在开关器件控制单元108的输出端设置反相器，对开关器件控制单元108输出的信号值取反后再传输至开关器件107)。在本发明实施例中不可能对各种逻辑连接进行穷举，但凡是可以满足上述逻辑关系的开关器件控制单元108和开关器件107均应当落入本发明的保护范围之内。下面以图5所示的开关器件107和开关器件控制单元108为例，对其工作原理进行示例性说明。

在图6中，开关器件107采用PMOS管，PMOS管的源极和漏极分别接电源DC和负载，PMOS管的栅极接开关器件控制单元108的输出端，当开关器件控制单元108的输出端为高电平时，PMOS管截止，负载断电；当开关器件控制单元108的输出端为低电平时，PMOS管导通，电源DC为负载供电。在本发明实施例中由于只有两个列触发器RS1、RS2，因此可以采用一个或门OR1作为第二或运算模块，或门OR1的输出端连接开关器件107触发器RS6的复位端，开关器件107触发器RS6的输出端连接PMOS管的栅极。假如按键K10被按下，则列触发器RS1输出高电平，经过或门OR1的逻辑运算后，或门OR1将高电平输出至开关器件107触发器RS6的复位端，开关器件107触发器RS6输出低电平，PMOS管导通，电子设备被唤醒，进入工作状态。

相反，当用户不使用电子设备时，为了节能，需要将电源与负载断开，使电子设备进入待机模式。相应地，本发明实施例提供的开关器件控制单元108还包括关机信号输入端口S3，所述开关器件控制单元108还被配置为：当所述关机信号输入端口S3存在关机信号时，控制所述开关器件107断开。在图6所示的实施例中，关机信号输入端口S3与开关器件107触发器RS6的置位端相连，当关机信号输入端口S3存在关机脉冲时，开关器件107触发器RS6置位，开关器件107触发器RS6将高电平输出至PMOS管的栅极，PMOS管断开，电子设备进入待机模式。

在本发明实施例中，由于电源开关电路中的矩阵键盘不需要使用时钟振荡电路对矩阵键盘的行线和列线进行实时动态扫描，因此，当电子设备处于待机模式时，可以对时钟振荡电路停止供电，使电源开关电路仅保持较小的静态漏电功耗，尤其是在电池供电的电路中，可以大大提高电子设备的待机时间。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种低功耗矩阵键盘，其特征在于，包括矩阵单元(101)、触发器单元(105)、行开关单元(102)、列开关单元(103)和行列开关控制单元(104)；

所述矩阵单元(101)包括M条行线和N条列线，每条所述行线和每条所述列线的交叉处通过一个按键相连；

所述触发器单元(105)包括M个行触发器和N个列触发器，每个所述行触发器的置位端连接一条行线，每个所述列触发器的置位端通过一个反相器连接一条列线，M个所述行触发器和N个所述列触发器的复位端连接键盘复位端口(S1)；

M条所述行线通过所述行开关单元(102)接低电平，所述行开关单元(102)用于选通每条所述行线的强下拉或弱下拉状态；N条所述列线通过所述列开关单元(103)接高电平，所述列开关单元(103)用于选通每条所述列线的强上拉或弱上拉状态；

所述行列开关控制单元(104)的输入端与M个所述行触发器的输出端相连，所述行列开关控制单元(104)的输出端分别与所述行开关单元(102)和所述列开关单元(103)的使能输入端相连，所述行列开关控制单元(104)被配置为：当M个所述行触发器的输出端均为低电平时，控制所述行开关单元(102)和列开关单元(103)的选通状态，使N条所述列线强上拉，M条所述行线弱下拉；当任一行触发器的输出端为高电平时，控制所述行开关单元(102)和列开关单元(103)的选通状态，使N条所述列线弱上拉，所述任一行触发器所对应的行线强下拉。

2.根据权利要求1所述的矩阵键盘，其特征在于，所述行开关单元(102)包括M个下拉电阻，每个所述下拉电阻分别串联在一条行线中，每个所述下拉电阻的两端分别并联一个行传输门；所述列开关单元(103)包括N个上拉电阻，每个所述上拉电阻分别串联在一条列线中，每个所述上拉电阻的两端分别并联一个列传输门。

3.根据权利要求2所述的矩阵键盘，其特征在于，所述行列开关控制单元(104)被配置为：将M个所述行触发器的输出端的信号值进行或运算，将所述或运算的结果取反后传输至所有所述列传输门的使能输入端；将每个所述行触发器的输出端的信号值传输至相应的所述行传输门的使能输入端。

4.根据权利要求3所述的矩阵键盘，其特征在于，所述行列开关控制单元(104)包括第一或运算模块、取反模块和传输模块；

所述第一或运算模块的输入端与M各所述行触发器的输出端相连，所述第一或运算模块的输出端与所述取反模块的输入端相连，所述第一或运算模块用于将M个所述行触发器的输出端的信号值进行或运算，并将所述或运算结果传输至所述取反模块；

所述取反模块的输出端与N个所述列传输门的使能输入端相连，所述取反模块用于将所述或运算的结果取反，并将所述取反结果传输至N个所述列传输门的使能输入端；

所述传输模块的输入端和输出端分别连接所述M个所述行触发器的输出端和M个所述行传输门的使能输入端，所述传输模块用于将每个所述行触发器的输出端的信号值传输至相应的所述行传输门的使能输入端。

5.根据权利要求1-4任一项所述的矩阵键盘，其特征在于，所述矩阵键盘还包括键盘释放端口(S2)，所述行开关单元(102)和所述列开关单元(103)还分别用于选通每条所述行线和列线的高阻态；

所述键盘释放端口(S2)与所述行开关单元(102)和列开关单元(103)的连接关系被配置为：当所述键盘释放端口(S2)存在键盘释放信号时，控制所述行开关单元(102)和列开关单元(103)的选通状态，使M条所述行线弱下拉或处于高阻态，N条所述列线弱上拉或处于高阻态。

6.根据权利要求5所述的矩阵键盘，其特征在于，所述键盘释放端口(S2)通过键盘释放触发器与所述行开关单元(102)和列开关单元(103)相连，所述键盘释放端口(S2)连接所述键盘释放触发器(106)的复位端，所述键盘释放触发器(106)的输出端与所述行开关单元(102)和列开关单元(103)的连接关系被配置为：当所述键盘释放触发器(106)的输出端为低电平时，控制所述行开关单元(102)和列开关单元(103)的选通状态，使M条所述行线弱下拉或处于高阻态，N条所述列线弱上拉或处于高阻态。

7.一种电源开关电路，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的低功耗矩阵键盘、开关器件(107)和开关器件控制单元(108)；

所述开关器件(107)用于连接电源和负载，所述开关器件控制单元(108)的输出端与所述开关器件(107)的控制端相连，所述开关器件控制单元(108)的开机信号输入端与N个所述列触发器的输出端相连，所述开关器件控制单元(108)被配置为：当任一所述列触发器的输出端为高电平时，控制所述开关器件(107)导通。

8.根据权利要求7所述的电源开关电路，其特征在于，所述开关器件控制单元(108)还包括关机信号输入端口(S3)，所述开关器件控制单元(108)还被配置为：当所述关机信号输入端口(S3)存在关机信号时，控制所述开关器件(107)断开。

9.根据权利要求7或8所述的电源开关电路，其特征在于，所述开关器件(107)被配置为：当所述开关器件(107)的控制端输入高电平信号时，所述开关器件(107)断开；当所述开关器件(107)的控制端输入低电平信号时，所述开关器件(107)导通；

所述开关器件控制单元(108)被配置为：将N个所述列触发器的输出端的信号值进行或运算，将所述或运算的结果取反后传输至所述开关器件(107)的控制端。

10.根据权利要求9所述的电源开关电路，其特征在于，所述开关器件控制单元(108)包括第二或运算模块和开关器件触发器；

所述第二或运算模块的输入端与N个所述列触发器的输出端相连，所述第二或运算模块的输出端与所述开关器件触发器的复位端相连，所述第二或运算模块用于将N个所述列触发器的输出端的信号值进行或运算，并将所述或运算的结果传输至所述开关器件触发器的复位端；

所述开关器件触发器的输出端连接所述开关器件(107)的控制端；

所述开关器件触发器的置位端连接所述关机信号输入端口(S3)。