CN109243362A - Led显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路及其驱动复用方法 - Google Patents

Led显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路及其驱动复用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED显示驱动与键盘按键输入检测复用电路及其驱动复用方法，包括控制模块、驱动模块、显示与输入单元和开关模块；所述控制模块分别与所述多个驱动模块相连接，还与所述开关模块相连接；所述多个驱动模块分别与多个显示与输入单元相连接；所述多个显示与输入单元分别与所述开关模块相连接；所述驱动模块包括按键检测电路、LED驱动电路和开关选通电路；所述显示与输入单元包括相互并联的两发光二极管和两按键，且所述两发光二极管反向并联；所述开关模块，用于接收来自控制模块的信号并配合所述驱动模块形成导通回路。本发明结构简单可靠，能有效提高元器件的利用率，实现PCB板单面走线，从而节约成本。

Description

LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路及其驱动复用 方法
技术领域
本发明涉及一种LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路及其驱动复用方法，属于集成电路技术领域。
背景技术
现如今，电脑、手机以及各种电子设备已及其普及，与之匹配的输入设备，如键盘也随处可见。
按照键盘的工作原理和按键方式的不同，可以划分为四种：
1、机械键盘(Mechanical)采用类似金属接触式开关，工作原理是使触点导通或断开，具有工艺简单、噪音大、易维护的特点；
2、塑料薄膜式键盘(Membrane)键盘内部共分四层，实现了无机械磨损。其特点是低价格、低噪音和低成本，已占领市场绝大部分份额；
3、导电橡胶式键盘(Conductive Rubber)触点的结构是通过导电橡胶相连；键盘内部有一层凸起带电的导电橡胶，每个按键都对应一个凸起，按下时把下面的触点接通；这种类型键盘是市场由机械键盘向薄膜键盘的过渡产品；
4、无接点静电电容键盘(Capacitives)使用类似电容式开关的原理，通过按键时改变电极间的距离引起电容容量改变从而驱动编码器；特点是无磨损且密封性较好。
通常的塑料薄膜键盘或者机械键盘需要分别对LED显示与键盘进行驱动。而且薄膜键盘的走线方式是按传统矩阵键盘式的驱动方法，需要在PCB板上双面走线。因此芯片电路结构复杂，引脚多。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路及其驱动复用方法，通过时分复用，实现一个驱动端驱动两路按键、两路LED显示，有效的减少了芯片引脚，实现单面PCB板走线，提高了元器件的利用率。
解决上述问题的技术方案为：一种LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，包括控制模块、驱动模块、显示与输入单元和开关模块；
所述控制模块分别与所述多个驱动模块相连接；所述控制模块还与所述开关模块相连接；所述多个驱动模块分别与多个显示与输入单元相连接；所述多个显示与输入单元分别与所述开关模块相连接；
所述控制模块，用于控制所述驱动模块与开关模块的选通，实现循环检测按键输入与LED显示驱动；
所述驱动模块，通过时分复用实现按键检测与LED显示的分别驱动；
所述显示与输入单元，用于LED显示和按键输入，包括相互并联的两个发光二极管和多个按键，且所述两发光二极管反向并联；
所述开关模块，用于接收来自控制模块的信号并配合所述驱动模块形成导通回路。
进一步的，所述驱动模块包括按键检测电路、LED驱动电路和开关选通电路；所述开关选通电路，接收来自控制模块的控制，通过时分复用实现所述按键检测电路与所述LED驱动电路的分别驱动；
所述按键检测电路，包括电流源和电压比较模块，所述电压比较模块通过所述开关选通电路里的开关与所述电流源连接，当所述开关选通电路接入电流源时，进行按键输入检测；
所述LED驱动电路，用于驱动所述显示与输入单元的LED显示。
进一步的，所述显示与输入单元包括相互并联的多个按键和两个发光二极管；每个所述按键与一电阻串联；并且所述两个发光二极管反向并联。
进一步的，所述开关模块包括开关驱动电路、开关器件S1和S2、VCC端和GND端；所述开关驱动电路分别与所述开关器件S1和S2连接；所述开关器件S1和S2串联，且所述开关器件S1一端与所述VCC端连接，另一端与所述开关器件S2一端连接，所述开关器件S2另一端与所述GND连接。
进一步的，还包括分别与控制模块相连接的上电复位电路模块、振荡电路模块和通讯模块；
所述上电复位电路模块，用于为所述控制模块提供上电复位；
所述振荡电路模块，用于为所述控制模块提供基准时钟；
所述通讯模块，用于将键盘扫描数据反馈给上位机，并接收来自上位机的LED显示指令同时将指令给到所述控制模块。
进一步的，所述通讯模块包括通讯接口，所述通讯接口可为I2C或SPI或UART或USB。
一种LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用方法，在一个驱动周期内，LED显示驱动与键盘按键扫描时分复用；
当处于LED显示周期内，开关模块配合LED显示驱动电路选择控制电流流向点亮正反并联的两发光二极管之一；当开关模块选择接地，LED显示驱动电路控制点亮负极与地相连接的发光二极管，当开关模块选择接电源，LED显示驱动电路控制点亮正极与电源相连接的发光二极管；
当处于按键扫描周期内，设电流源IS1电流为I，IS1的电流小于能点亮发光二极管的电流，两个电阻阻值为R1和R2，则
当按键K1被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*R1，
当按键K2被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*R2，
当按键K1、K2都被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*[R1*R2/(R1+R2)]，
通过检测驱动端电压值可以实现按键输入检测。
本发明的优点在于：每个驱动模块与开关模块对应一个显示与输入单元。设驱动模块有N个，开关模块固定为1个，则每个显示与输入单元对应2个LED与2个按键。所以LED显示驱动与键盘扫描复用电路共能驱动2*N个按键与LED。降低了成本，节约了资源；提高了元器件的利用率，同时可以减小芯片体积，方便PCB单面板走线，更顺应现代科技的发展趋势。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明电路结构示意图；
图2为驱动模块结构示意图；
图3为LED输出与按键输入驱动整体结构示意图；
图4为图3的电路结构示意图；
图5为键盘按键扫描示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1-5所示，一种LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，包括控制模块102、驱动模块101、显示与输入单元200、开关模块103、上电复位电路模块105、振荡电路模块104和通讯模块106；
上电复位电路模块105、振荡电路模块104和通讯模块106分别与控制模块102相连接；
上电复位电路模块105，用于为控制模块102提供上电复位；
振荡电路模块104，用于为控制模块102提供基准时钟；
通讯模块106，用于将键盘扫描数据反馈给上位机，并接收来自上位机的LED显示指令同时将指令给到控制模块102。
通讯模块包括通讯接口，通讯接口可为I2C、SPI、UART、USB等接口。
控制模块102分别与多个驱动模块101相连接；控制模块102还与开关模块103相连接；多个驱动模块101分别与多个显示与输入单元200相连接；多个显示与输入单元200分别与同一个开关模块103相连接；
控制模块102，用于驱动模块101与开关模块103的选通，实现循环检测按键输入与LED驱动显示；
驱动模块101包括按键检测电路112、LED驱动电路111和开关选通电路113；开关选通电路113，接收来自控制模块102的控制，通过时分复用实现按键检测电路112与LED驱动电路111的分别驱动；按键检测电路112，包括电流源IS1和电压比较模块，电压比较模块通过开关选通电路113的开关与电流源IS1连接，当开关选通电路113接入电流源IS1时，进行按键输入检测；LED驱动电路111，用于驱动显示与输入单元的200的发光二极管显示。驱动模块102通过驱动端与显示与输入单元200相连接。
如图4所示，显示与输入单元200包括电阻R1和R2、按键K1和K2以及发光二极管D1和D2；电阻R1与按键K1串联，电阻R2与按键K2串联，再分别与发光二极管D1和D2并联，并且发光二极管D1和D2反向并联。显示与输入单元200通过公共端与开关模块103相连接。
开关模块103，用于接收来自控制模块102的信号并配合驱动模块101形成导通回路。开关模块103包括开关驱动电路、开关器件S1和S2、VCC端、GND端以及ESD保护电路；ESD保护电路由两二极管D3和D4串联构成；开关驱动电路分别与开关器件S1和S2连接；开关器件S1和S2串联，且开关器件S1一端与VCC端连接，另一端与开关器件S2一端连接，开关器件S2另一
一种LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用方法，在一个驱动周期内，LED显示驱动与键盘按键扫描时分复用；
当处于LED显示周期内，开关模块配合LED显示驱动电路选择控制电流流向点亮正反并联的两发光二极管之一；
当开关模块选择接地，则负极与地相连接的发光二极管被选择点亮，当开关模块选择接电源，则正极与电源相连接的发光二极管被选择点亮；
当处于按键扫描周期内，设电流源IS1电流为I，IS1的电流小于能点亮发光二极管的电流，两个电阻阻值为R1和R2，则
当按键K1被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*R1，
当按键K2被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*R2，
当按键K1、K2都被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*[R1*R2/(R1+R2)]，
通过检测驱动端电压值可以实现按键输入检测。
在本实施例中R2的阻值为10kΩ；R1的阻值为15kΩ；IS1选用50uA的电流源。
当开关选通电路113接入50uA电流源时，公共端连接到GND，进行按键输入检测；如果开关选通电路113接入LED驱动电路，则开关模块103配合选通VCC或接地端，可进行LED显示驱动；
设定驱动端管脚数量为N，则LED与按键个数各为2*N，公共端通过开关连接至VCC或GND,所有的驱动端管脚电流流过公共端。
如图5所示，按键输入检测具体过程如下：
选通IS1 50uA恒流源，公共端连接到GND，开启参考电压输出与电压比较模块，因为输入电流恒定50uA，所以，电压比较模块同相输入端的电压仅与接入电路的电阻有关。按键的串联电阻为R1与R2，那么当且仅当K1按下，同相输入端电压为：
50uA*15kΩ＝750mV，
同理，当只有K2按下时，电压比较模块同相输入端电压为：
50uA*10kΩ＝500mV，
当K1与K2一起按下，则电压比较模块同相输入端电压为：
50uA*15kΩ*10kΩ/(15kΩ+10kΩ)＝300mV。
当K1与K2都断开，则电压比较模块同相输入端电压为0。
通过判断电压比较模块输出，输出逻辑值即可确定按键是否按下。
LED显示具体过程如下：
当S1与VCC连通，LED驱动电路111吸入电流，则D2被点亮，同理若S2与GND连通，LED驱动电路111输出电流，则D1被点亮。如果驱动电路不输出或者吸入电流则D1和D2均不能被选中点亮。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，其特征在于，包括控制模块、多个驱动模块、多个显示与输入单元和开关模块；
所述控制模块，分别与所述多个驱动模块以及所述开关模块相连接，用于控制所述驱动模块与所述开关模块的选通，实现循环检测按键输入与LED显示驱动；
所述驱动模块，用于分别驱动LED显示与按键检测；所述多个驱动模块分别与所述多个显示与输入单元相连接；
所述显示与输入单元，用于LED显示和按键输入，包括相互并联的两个发光二极管和多个按键，且所述两发光二极管反向并联；所述多个显示与输入单元分别与所述开关模块相连接；
所述开关模块，用于接收来自控制模块的指令并根据所述控制模块的指。
2.根据权利要求1所述的LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，其特征在于，所述驱动模块包括按键检测电路、LED驱动电路和开关选通电路；
所述开关选通电路，与所述控制模块相连接，接收来自控制模块的控制，通过时分复用实现所述按键检测电路与所述LED驱动电路的分别驱动；
所述按键检测电路，与所述控制模块相连接，包括电流源和电压比较模块，所述电压比较模块通过所述开关选通电路与所述电流源连接，当所述开关选通电路接入电流源时，进行按键输入检测；并将检测到的信息反馈给所述控制模块；
所述LED驱动电路，用于驱动所述显示与输入单元的LED显示。
3.根据权利要求1所述的LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，其特征在于，所述显示与输入单元包括相互并联的多个按键和两个发光二极管；每个所述按键与一电阻串联；并且所述两个发光二极管反向并联。
4.根据权利要求1所述的LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，其特征在于，所述开关模块包括开关驱动电路、开关器件S1和S2、VCC端和GND端；所述开关驱动电路分别与所述开关器件S1和S2连接；所述开关器件S1和S2串联，且所述开关器件S1一端与所述VCC端连接，另一端与所述开关器件S2一端连接，所述开关器件S2另一端与所述GND连接。
5.根据权利要求1所述的LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，其特征在于，还包括分别与所述控制模块相连接的上电复位电路模块、振荡电路模块和通讯模块；
所述上电复位电路模块，用于为所述控制模块提供上电复位；
所述振荡电路模块，用于为所述控制模块提供基准时钟；
所述通讯模块，用于将键盘扫描数据反馈给上位机，并接收来自上位机的LED显示指令同时将指令给到所述控制模块。
6.根据权利要求5所述的LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路，其特征在于，所述通讯模块包括通讯接口，所述通讯接口可为I2C或SPI或UART或USB。
7.根据权利要求1-6任一项所述的LED显示驱动与键盘按键扫描驱动复用电路的驱动复用方法，其特征在于，在一个驱动周期内，LED显示驱动与键盘按键扫描时分复用；
当处于LED显示周期内，开关模块配合LED显示驱动电路选择控制电流流向点亮正反并联的两发光二极管之一；当开关模块选择接地，LED显示驱动电路控制点亮负极与地相连接的发光二极管，当开关模块选择接电源，LED显示驱动电路控制点亮正极与电源相连接的发光二极管；
当处于按键扫描周期内，设电流源IS1电流为I，IS1的电流小于能点亮发光二极管的电流，两个电阻阻值为R1和R2，则
当按键K1被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*R1，
当按键K2被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*R2，
当按键K1、K2都被按下时，驱动模块的驱动端的电压为IS1*[R1*R2/(R1+R2)]，
通过检测驱动端电压值可以实现按键输入检测。
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