CN106681519A - 键盘电路及键盘控制系统 - Google Patents

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李春林
张立国
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Abstract

本发明涉及一种键盘电路及键盘控制系统。键盘电路与控制器的i个端口连接。各端口接入高电平。键盘电路包括i个第一按键、j个第二按键及j个按键控制单元，j为自然数。各第一按键的一端接地，不同第一按键的另一端分别与不同端口对应连接。各第二按键的一端接地，不同第二按键的另一端分别与不同按键控制单元的一端连接。各按键控制单元的另一端与所有端口中的m个端口连接。不同按键控制单元的另一端连接的一组端口的组合方式不同。各按键控制单元用于在与各自连接的第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平均被拉低至低电平。该键盘电路及键盘控制系统增加了通过不同的端口组合来识别是否被按下的按键，从而扩展了端口的利用率。

Description

键盘电路及键盘控制系统
技术领域
本发明涉及键盘技术领域，特别是涉及一种键盘电路及键盘控制系统。
背景技术
键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。随着微机系统应用领域的不断扩大，多按键的应用系统也越来越多。
传统的键盘电路中，一个按键通常对应一个控制器(例如：MCU(MicrocontrollerUnit，微控制单元))的端口，从而能够根据端口的电平来判断按键是否被按下。然而，由于控制器的端口数量有限，因此，在按键的需求数量较多的场合下，会导致控制器的端口资源不够分配的情况，而如果重新选择具有更多端口资源的控制器，又具有成本、研发周期、研发风险等方面问题的制约。
发明内容
基于此，有必要针对在按键的需求数量较多的场合下，会导致控制器的端口资源不够分配的情况的问题，提供一种键盘电路及键盘控制系统。
一种键盘电路，与控制器的i个端口连接，i为自然数，且i>1；各所述端口接入高电平；所述键盘电路包括i个第一按键、j个第二按键及j个按键控制单元；j为自然数，且j≤(2i-1-i)；
各所述第一按键的一端接地，且不同的所述第一按键的另一端分别与不同的所述端口对应连接；各所述第二按键的一端接地，且不同的所述第二按键的另一端分别与不同的所述按键控制单元的一端连接；各所述按键控制单元的另一端与所有所述端口中的m个所述端口连接；其中，2≤m≤i；并且，不同的所述按键控制单元的另一端连接的一组端口的组合方式不同；
各所述按键控制单元用于在与各自连接的所述第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平均被拉低至低电平。
在其中一个实施例中，对于任一所述按键控制单元：所述按键控制单元包括m个单向导电器件，且所述单向导电器件的数量与所述按键控制单元连接的所述端口的数量相同；各所述单向导电器件的第一端分别与连接于所述按键控制单元的另一端的不同端口连接，各所述单向导电器件的第二端分别与所述按键控制单元对应的所述第二按键连接；并且，所述单向导电器件导通时，电流由所述第一端流向所述第二端。
在其中一个实施例中，所述单向导电器件包括二极管。
在其中一个实施例中，各所述端口分别通过一个电阻接入所述高电平。
一种键盘控制系统，包括控制器及键盘电路，所述键盘电路与所述控制器的i个端口连接，i为自然数，且i>1；各所述端口接入高电平；所述键盘电路包括i个第一按键、j个第二按键及j个按键控制单元；j为自然数，且j≤(2i-1-i)；
各所述第一按键的一端接地，且不同的所述第一按键的另一端分别与不同的所述端口对应连接；各所述第二按键的一端接地，且不同的所述第二按键的另一端分别与不同的所述按键控制单元的一端连接；各所述按键控制单元的另一端与所有所述端口中的m个所述端口连接；其中，2≤m≤i；并且，不同的所述按键控制单元的另一端连接的一组端口的组合方式不同；
各所述按键控制单元用于在与各自连接的所述第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平均被拉低至低电平。
在其中一个实施例中，对于任一所述按键控制单元：所述按键控制单元包括m个单向导电器件，且所述单向导电器件的数量与所述按键控制单元连接的所述端口的数量相同；各所述单向导电器件的第一端分别与连接于所述按键控制单元的另一端的不同端口连接，各所述单向导电器件的第二端分别与所述按键控制单元对应的所述第二按键连接；并且，所述单向导电器件导通时，电流由所述第一端流向所述第二端。
在其中一个实施例中，所述单向导电器件包括二极管。
在其中一个实施例中，各所述端口分别通过一个电阻接入所述高电平。
上述键盘电路及键盘控制系统具有的有益效果为：在该键盘电路及键盘控制系统中，各第一按键的一端接地，且不同的第一按键的另一端分别与不同的端口对应连接，那么，各第一按键只要被按下，与其连接的唯一的端口与地接通，从而使得该端口的电平降至低电平。另外，各第二按键的一端接地，且不同的第二按键的另一端分别与不同的按键控制单元的一端连接，不同的按键控制单元的另一端与所有端口中的m个端口连接，不同的按键控制单元的另一端连接的一组端口的组合方式不同，并且，各按键控制单元用于在与各自连接的第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平被拉低至低电平。那么，任一第二按键被按下，总会有相应组合的端口的电平被同时拉低至低电平。因此，上述键盘电路及键盘控制系统在传统按键电路的基础上，又增加了通过不同的端口组合来识别是否被按下的按键，从而扩展了端口的利用率，能够在无需更换具有更多资源的控制器的前提下，适用于对按键的需求数量较多的场合。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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实施例的附图。
图1为一实施例提供的键盘电路的电路图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一实施例中，提供了一种键盘电路，如图1所示。该键盘电路与控制器的i个端口连接。控制器例如为MCU。端口例如为I/O端口(输入/输出)或GPIO(General Purpose InputOutput，通用输入/输出)端口。其中，i为自然数，且i>1。并且，各端口接入高电平。高电平的电压可以介于3.5～5V。因此，控制器的各端口在初始状态时电平均为高电平。
具体地，各端口分别通过一个电阻接入高电平。以i＝4为例，图1中MCU_GPIO1、MCU_GPIO2、MCU_GPIO3、MCU_GPIO4分别为MCU的4个GPIO端口，并且这4个GPIO端口分别对应通过电阻R4、电阻R3、电阻R2、电阻R1接入高电平MCU_VCC。
另外，键盘电路包括i个第一按键、j个第二按键及j个按键控制单元110。其中，j为自然数，且j≤(2i-1-i)。其中，第一按键和第二按键均为按键，只是与控制器的连接方式不同。若i＝4，则j≤11，也就是说，第二按键的个数最多可以为11，相当于这时只需要4个控制器的端口就可以检测15个按键是否被按下。
其中，各第一按键的一端接地，且不同的第一按键的另一端分别与不同的端口对应连接，即第一按键与控制器的端口是一一对应的关系。那么，任一个第一按键被按下后，由于各第一按键的一端接地，相当于将与该第一按键相连的控制器的端口与大地接通，从而使得该端口的电平被拉低至低电平，进而识别出哪个第一按键被按下。
另外，各第二按键的一端接地，且不同的第二按键的另一端分别与不同的按键控制单元110的一端连接，即第二按键与按键控制单元110也是一一对应的关系。各按键控制单元110的另一端与所有端口中的m个端口连接，即各按键控制单元110的另一端分别与一组端口连接。其中，2≤m≤i。并且，不同的按键控制单元110的另一端连接的一组端口的组合方式不同。
对于任意两组端口来说，组合方式不同是指这两组端口各自包括的端口的数量不同、这两组端口各自包括的端口的数量虽然相同但端口的序号存在不同、或者这两组端口各自包括的端口的数量和序号都不相同。因此，各按键控制单元110一一对应唯一的一组端口，并且，各按键控制单元与第二按键是一一对应的关系，从而使得每一组端口仅唯一对应一个第二按键。
另外，各按键控制单元110用于在与各自连接的第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平均被拉低至低电平。其中，低电平的电压可以为0～0.25V。
由于各按键控制单元110一一对应连接各第二按键，且各按键控制单元110一一对应唯一的一组端口，因此，在按键控制单元110的控制下，只要其中一个第二按键被按下，就会使得对应的一组端口的电平都拉低至低电平，从而能够准确识别出哪一个第二按键被按下。
以图1为例，按键K1至按键K4均为第一按键。按键K5至按键K15均为第二按键。按键K1至按键K4分别与端口MCU_GPIO1、端口MCU_GPIO2、端口MCU_GPIO3、端口MCU_GPIO4一一对应连接。按键K5至按键K15分别通过一个按键控制单元110与端口MCU_GPIO1、端口MCU_GPIO2、端口MCU_GPIO3、端口MCU_GPIO4这些GPIO端口中的其中唯一一组端口连接。举例来说：按键K5通过一个按键控制单元110与端口MCU_GPIO1、端口MCU_GPIO2连接；按键K15通过另一个按键控制单元110与端口MCU_GPIO1、端口MCU_GPIO2、端口MCU_GPIO3、端口MCU_GPIO4连接。
在实际应用中，若端口MCU_GPIO1、端口MCU_GPIO2、端口MCU_GPIO3、端口MCU_GPIO4中任一端口被拉低至低电平，即可判定相应的第一按键被按下，例如：如果端口MCU_GPIO1变为低电平，则可确定按键K1被按下。若端口MCU_GPIO1、端口MCU_GPIO2、端口MCU_GPIO3、端口MCU_GPIO4中任一组端口的所有端口的电平均降低至低电平，则可判定与该组端口对应的第二按键被按下，例如：按键K5被按下后，端口MCU_GPIO1及端口MCU_GPIO2则会被同时拉低，这时控制器就能判知按键K5已被按下。再如：按键K15被按下后，端口MCU_GPIO1、端口MCU_GPIO2、端口MCU_GPIO3、端口MCU_GPIO4会被同时拉低，这时控制器就能判知按键K15已被按下。
综上所述，上述键盘电路及键盘控制系统在传统按键电路的基础上，又增加了通过不同的端口组合来识别是否被按下的按键，从而扩展了控制器的端口的利用率，能够在无需更换具有更多资源的控制器的前提下，适用于对按键的需求数量较多的场合。
在其中一个实施例中，请继续参考图1，对于任一按键控制单元110来说，其具体的实现方式如下：按键控制单元110包括m个单向导电器件，且单向导电器件的数量与按键控制单元110连接的端口的数量相同。各单向导电器件的第一端分别与连接于按键控制单元110的另一端的不同端口连接，即各单向导电器件的第一端与该按键控制单元110对应的一组端口中的各端口一一对应连接。各单向导电器件的第二端分别与按键控制单元110对应的第二按键连接。由于每一个按键控制单元110与第二按键是一一对应的关系，因此按键控制单元110内包括的所有单向导电器件的第二端共同连接一个对应的第二按键。并且，单向导电器件导通时，电流由第一端流向第二端。
由于各第二按键均通过按键控制单元110与对应一组端口中的所有端口连接，因此，为了避免第二按键被按下后，各端口之间发生短路，采用单向导通器件来保证各端口的电流都只能流向大地。具体地，单向导电器件可以为二极管。这时，上述各单向导电器件的第一端、第二端分别为二极管的正极、负极。
需要说明的是，由于各第一按键仅与控制器的其中一个端口连接，当第一按键被按下后，仅使得一个端口与大地接通，而不会发生与其他端口之间短路的现象，因此，无需设置按键控制单元110，即可正常识别各第一按键是否被按下。
可以理解的是，按键控制单元110的具体实现方式不限于上述情况，只要能够在与各自连接的第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平被拉低至低电平即可。例如：单向导电器件也可以替换为其他类型具有单方向导电性能的器件。
在另一实施例中，提供了一种键盘控制系统，包括控制器及键盘电路，所述键盘电路与所述控制器的i个端口连接，所述i为自然数，且所述i>1。各所述端口接入高电平。所述键盘电路包括所述i个第一按键、j个第二按键及所述j个按键控制单元。所述j为自然数，且所述j≤(2i-1-i)。
各所述第一按键的一端接地，且不同的所述第一按键的另一端分别与不同的所述端口对应连接。各所述第二按键的一端接地，且不同的所述第二按键的另一端分别与不同的所述按键控制单元的一端连接。各所述按键控制单元的另一端与所有所述端口中的m个所述端口连接。其中，2≤m≤i。并且，不同的所述按键控制单元的另一端连接的一组端口的组合方式不同。
各所述按键控制单元用于在与各自连接的所述第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平均被拉低至低电平。
在其中一个实施例中，对于任一所述按键控制单元：所述按键控制单元包括所述m个单向导电器件，且所述单向导电器件的数量与所述按键控制单元连接的所述端口的数量相同；各所述单向导电器件的第一端分别与连接于所述按键控制单元的另一端的不同端口连接，各所述单向导电器件的第二端分别与所述按键控制单元对应的所述第二按键连接；并且，所述单向导电器件导通时，电流由所述第一端流向所述第二端。
在其中一个实施例中，所述单向导电器件包括二极管。
在其中一个实施例中，各所述端口分别通过一个电阻接入所述高电平。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (8)

1.一种键盘电路，与控制器的i个端口连接，i为自然数，且i>1；各所述端口接入高电平；其特征在于，所述键盘电路包括i个第一按键、j个第二按键及j个按键控制单元；j为自然数，且j≤(2i-1-i)；
各所述第一按键的一端接地，且不同的所述第一按键的另一端分别与不同的所述端口对应连接；各所述第二按键的一端接地，且不同的所述第二按键的另一端分别与不同的所述按键控制单元的一端连接；各所述按键控制单元的另一端与所有所述端口中的m个所述端口连接；其中，2≤m≤i；并且，不同的所述按键控制单元的另一端连接的一组端口的组合方式不同；
各所述按键控制单元用于在与各自连接的所述第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平均被拉低至低电平。
2.根据权利要求1所述的键盘电路，其特征在于，对于任一所述按键控制单元：所述按键控制单元包括m个单向导电器件，且所述单向导电器件的数量与所述按键控制单元连接的所述端口的数量相同；各所述单向导电器件的第一端分别与连接于所述按键控制单元的另一端的不同端口连接，各所述单向导电器件的第二端分别与所述按键控制单元对应的所述第二按键连接；并且，所述单向导电器件导通时，电流由所述第一端流向所述第二端。
3.根据权利要求2所述的键盘电路，其特征在于，所述单向导电器件包括二极管。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的键盘电路，其特征在于，各所述端口分别通过一个电阻接入所述高电平。
5.一种键盘控制系统，包括控制器及键盘电路，所述键盘电路与所述控制器的i个端口连接，i为自然数，且i>1；各所述端口接入高电平；其特征在于，所述键盘电路包括i个第一按键、j个第二按键及j个按键控制单元；j为自然数，且j≤(2i-1-i)；
各所述第一按键的一端接地，且不同的所述第一按键的另一端分别与不同的所述端口对应连接；各所述第二按键的一端接地，且不同的所述第二按键的另一端分别与不同的所述按键控制单元的一端连接；各所述按键控制单元的另一端与所有所述端口中的m个所述端口连接；其中，2≤m≤i；并且，不同的所述按键控制单元的另一端连接的一组端口的组合方式不同；
各所述按键控制单元用于在与各自连接的所述第二按键被按下后，使得与各自连接的所有端口的电平均被拉低至低电平。
6.根据权利要求5所述的键盘控制系统，其特征在于，对于任一所述按键控制单元：所述按键控制单元包括m个单向导电器件，且所述单向导电器件的数量与所述按键控制单元连接的所述端口的数量相同；各所述单向导电器件的第一端分别与连接于所述按键控制单元的另一端的不同端口连接，各所述单向导电器件的第二端分别与所述按键控制单元对应的所述第二按键连接；并且，所述单向导电器件导通时，电流由所述第一端流向所述第二端。
7.根据权利要求6所述的键盘控制系统，其特征在于，所述单向导电器件包括二极管。
8.根据权利要求5至7中任一权利要求所述的键盘控制系统，其特征在于，各所述端口分别通过一个电阻接入所述高电平。
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