CN1302478A - 无源小键盘输入范围的区分 - Google Patents

Abstract

一种具有开关(Sl…Sn)的无源网路(100)中处理开关闭合的方法和电路。无源网路(100)响应开关闭合产生输出电压。该电路包括一与无源网路连接的比较电路(206),用于将该输出电压与一基准电压比较。与比较电路连接的解码器(212),若输出电压处于规定范围便解码出开关闭合,若输出电压未处于规定范围便不解码出所述开关闭合。无源网路小键盘中输入范围的区分电路,允许对有意义的按键操作进行适合的处理,同时忽略无意或多余的按键操作,因此节省电力和处理器时间。

Description

无源小键盘输入范围的区分

                               发明背景

Ⅰ．发明领域

本发明涉及无源小键盘。具体来说，本发明涉及一种新颖、改进的无源小键盘输入范围区分方法和电路。

Ⅱ．相关技术的说明

无源网路小键盘，在本领域内公知可用作用户输入设备。这样一种无源网路小键盘，其中一个例子是电阻阶梯网路。如本领域所知，电阻阶梯网路包括多个串联连接的电阻器，每一电阻器经各自开关选择性地与电源连接。图1示出电阻阶梯网路100的示范性配置。电源102通常包括一电压源或电流源，以及一上拉电阻器。电阻器R1-Rn串联连接。所连接的开关S1-Sn将阶梯中处于“较高”位置(即串联配置中更为靠近电源102)的全部电阻器旁路分流，而经过阶梯中处于“较低”位置(即串联配置中较为远离电源102)的全部电阻器连接电源102。当开关S1-Sn其中一个闭合时，电阻阶梯100输出端两端便出现相应电压Vout。输出电压Vout的幅度取决于开关S1-Sn中哪一个开关闭合了。

例如，开关S3闭合的话，电源102输出的电流便经S3对电阻器R1和R2形成旁路分流。电流流过电阻器R3至Rn。这样，根据欧姆定律，某一开关Sx闭合，其输出电压Vout便等于： $\mathrm{Vout}=i\×\underset{j=x}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Rj}----\left(1\right)$

其中，i等于电源102产生的电流，n是电阻阶梯中的开关总数，Rj是电阻阶梯中第j个电阻器。

由于可很容易计算出每一开关闭合预期的输出电压，并据此判定按下的是哪一键，电阻阶梯网路是对一无源网路小键盘进行编码的方便办法。而且，无源网路小键盘在功能方面并不需要有源元器件，希望用于移动电子设备，这是因为其处于静态时不消耗电力。这样，无源网路小键盘就特别适合用作诸如蜂窝区或PCS频段无线电话这类无线通信设备中的输入设备。

但无线通信设备中采用无源网路小键盘，其中一个不足之处在于，它只产生一模拟电压电平作为输出。这样，该模拟电压电平必须解码来判定按下的是哪一键。解码出按下哪一键需要消耗电流的处理器运作，这导致无线通信设备中的电池耗电。而且，解码出按下哪一键还需要用去处理器时间，这用去按下键时刻处理器可能执行其他功能的时间。按键操作若是无意或多余的话，就会浪费电流和时间让处理器解码出按下哪一键。

无线通信设备中典型的无源网路小键盘，另一不足之处在于，处理器通常必须在某些预先规定的时隙在小键盘输出端轮询一模拟数字变换器(ADC)来检测按键操作。即便是处理器轮询小键盘ADC时尚未按过键，还是不必要地用去处理器时间和电流。

需要一种无源网路小键盘输入范围区分方法和电路，允许在忽略无意或多余的按键操作时以及避免对小键盘过多轮询时，通过对有意义的按键操作进行合适的处理，来节省电力和处理器时间。

                              发明概述

本发明是一种新颖、改进的具有诸多开关的无源网路中开关闭合的处理方法和电路。该无源网路响应开关闭合产生一输出电压。电路包括一与无源网路连接的比较电路，用以将输出电压和参考电压比较。与该比较电路连接的解码器，若输出电压处于规定范围内，便对该开关闭合进行解码，若该输出电压不在规定范围内，便对所述开关闭合不进行解码。

较佳实施例中，比较电路包括至少一个比较器，每一个比较器具有与无源网路连接的第一输入端。相应的基准电压发生器与每一个比较器的第二输入端连接。每一基准电压发生器产生一确定规定范围的相应基准电压。

一实施例中，比较电路还包括一与各个比较器输出端连接的范围确定逻辑电路。范围确定逻辑区分由无源网路产生的输出电压的不同范围。

在较佳实施例中，比较电路包括：第一比较器，用于仅当第一规定子集的所述开关闭合才产生所述比较信号；以及第二比较器，用于仅当第二规定子集的开关闭合才产生所述比较信号。该实施例中，仅当该输出电压处于规定范围，比较电路才对解码器产生中断信号，该规定范围与规定子集的开关相对应。规定子集的开关可以包括一电源开关。在这种情况下，仅当电源开关闭合，比较电路才对解码器产生一中断信号。

另一实施例中，电路还包括一与解码器连接的控制器，用于响应解码器解码出所述开关闭合，改变无源网路输入电压。通过改变无源网路输入电压，输出电压范围同样改变。结果，对于给定的比较基准电压来说，产生中断的开关子集也改变。

                            附图简要说明

本发明的特征、目的以及优点在下面结合附图给出的详细说明中会变得更为清楚，图中同样的标号在整个说明书中给出相应表示。其中：

图1是电阻阶梯网路的电路图；

图2是本发明电路的功能框图；

图3是图2基准电压发生器和比较器较佳实施例的电路图；以及

图4是本发明方法的流程图。

                           较佳实施例的详细说明

本发明适用于利用无源网路来解码出用户输入的任何便携或固定电子设备，例如小键盘。因而，本发明尤其适合希望节省电池电力和处理器时间、诸如无线通信设备这种便携电子设备。如这里所定义的那样，“按键操作”指用户输入的任何启动动作，例如在一标准电话机小键盘上按机械键开关。

现回到图2，图示的是本发明电路的功能框图。电阻阶梯网路100和电源102与结合图1说明的内容相同。因而，电压Vout的幅值取决于开关S1-Sn中哪一开关闭合。

例如靠用户在一小键盘上(未图示)按相关键开关，一模拟一数字变换器(A/D)204便将模拟电压Vout变换为表示开关S1-Sn中哪一开关闭合的数字按键信号。如本领域所知，A/D变换器204以预先规定的速率对Vout取样生成数字按键信号。A/D变换器204可以是本领域所知的任何合适位宽的任何现成A/D变换器。例如，A/D变换器可以生成5位宽数字按键信号，因此，可区分25种不同的Vout电平。这样一种配置便能够支持32种不同的开关S1-S32。

A/D变换器204将数字按键信号送至解码器212用以确定哪一开关闭合。解码器212根据A/D变换器204生成的数字按键信号判定开关S1-Sn中哪一开关闭合。例如，解码器212可以将数字按键信号与所存储的数值换算表比较。换算表中的每一数值可以对应于一特定按键操作。作为替代，解码器212还可以对数字按键信号执行一数学运算，来判定开关S1-Sn中哪一开关闭合。解码器212可包括编程为执行这里所说明的解码操作的任何通用微处理器以及相关存储器。

如本发明背景所述，解码出按下哪一键需要消耗电流的解码器212的运作，这导致无线通信设备中的电池耗电。而且，解码出按下哪一键还需要用去处理器时间，这用去按下键时刻解码器212可能执行其他功能的时间。按键操作若是无意或多余的话，就会使处理器浪费电流和时间来解码出按下哪一键。

这对于下述情形，即若利用电阻阶梯网路100的无线通信设备工作在“休眠”模式下，它便因此使其包括解码器212和A/D变换器204在内的主要硬件元器件在不需要时降低供电这种情形，尤其如此。利用这种休眠模式，可节省电池电力，从而延长工作和待机时间。

为了避免消耗解码器212处理周期，或在其供电下降时唤醒解码器212，本发明利用比较电路206对至解码器212的中断进行选通或屏蔽。

图2中示出比较电路206的示范性第一实施例。该实施例中，比较电路206最好包括至少一个比较器208A-208N，和相应的至少一个基准电压发生器212A-212N。至少一个比较器208A-208N的一个输入端与电阻阶梯网路100的Vout端连接。至少一个比较器208A-208N的第二输入端与相应的至少一个基准电压发生器212A-212N的输出端连接。较佳实施例中，每一基准电压发生器212A-212N对其相应的比较器208A-208N产生不同的基准电压电平。

工作当中，每一比较器208A-208N检测电压电平Vout，并将它与其相应的基准电压发生器212A-212N产生的基准电压相比较，每一比较器208A-208N接着输出一表示该比较结果的比较信号。例如，较佳实施例中，若电压Vout小于阈值基准电压，该比较器208A-208N便输出一逻辑“高”电平。相反，若电压Vout大于该阈值基准电压，该比较器208A-208N便输出一逻辑“低”电平。换言之，较佳实施例中比较器208A-208N配置为“小于”类型的比较器。替代实施例中，比较器208A-208N也可配置为“大于”类型的比较器。

比较器208A-208N最好是本领域所知的任何合适的现成运放比较器。但有许多本领域所知的用于比较两个信号的其他装置。例如可利用本领域所知的晶体管门、齐纳二极管等其他器件来替代比较器208A-208N，甚至整个比较电路206。

基准电压发生器212A-212N最好是电阻分压电路和相关电源。例如，可以由基准电压发生器212A-212N内部的电阻分压器使电源102分压产生各自的阈值基准电压。图3中示出比较器208A-208B和基准电压发生器212A-212B的示范性实施例。

图3中，电源102由电阻器Ra和Rb分压提供给比较器208A阈值基准电压。同样，电阻器Rc和Rd产生比较器208B用的阈值基准电压。对电阻器Ra-Rd值的选择取决于在比较器208A和208B触发之前希望Vout达到的阈值电压电平。

较佳实施例中，Vout的范围从大约0.01伏特至1.5伏特。换言之，电阻器R1-Rn(图2)的值是这样选择的，当开关Sn(图2)闭合时，Vout的电压电平为大约0.01伏特，当开关S1闭合，Vout的电压电平为大约1.5伏特。因而，若希望仅仅是开关Sn使比较器208N触发，Rc和Rd值便可选择为比较器208N的阈值基准电压大于0.01伏特。对于3.3伏特的示范性电源电压，Rc的示范性选择为1MΩ,Rd则为30.9KΩ。而且，若希望任何开关S1-Sn都使比较器208A触发，则对于3.3伏特的示范性电源电压，Ra的示范性选择为511KΩ,Rb则为453KΩ。

再次参照图2，可以将比较器208A-208N的输出端与可选的范围确定逻辑210连接。范围确定逻辑210其功能为，区分闭合的是哪一范围或哪一子集的开关S1-Sn。例如，若比较器208A配置为如上所述对于任何开关S1-Sn来说均触发，而比较器208B则配置为如上所述仅仅是对于开关Sn来说触发的话，简单的组合逻辑(即具有一反向输入端的“与”门)便能够判定区域S1-Sn-1中是否有某个开关闭合(即Vout＜1.5伏特成立，但Vout＜0.01伏特不成立)。本领域普通技术人员会清楚，通过将阈值电压、大于或小于比较以及范围确定逻辑210配置成不同的组合，便可以根据需要区分任何范围开关的闭合S1-Sn。

比较电路206的实际实施方案并不限于本发明。比较器208A-208N的个数、所用的比较类型以及范围确定逻辑210可以不脱离本发明按许多不同途径来实现。

总之，比较电路206其功能允许仅仅某些特定开关或某些特定开关组合的闭合，来产生一至解码器212的中断信号。例如，在利用休眠模式节省电池电力的无线通信设备中实施本发明的话，比较电路206可以配置为仅当开关Sn闭合时才产生至解码器212的中断，这里开关Sn对应于“电源接通”键。在这样一种情况下，仅当按下“电源接通”键时解码器212才会唤醒去读出A/D变换器204。此方法中，利用本发明的无线通信设备能够将解码器212和A/D变换器204的供电完全降下来，而需要时还能够唤醒并读取小键盘输入。另外，本发明还允许采用部分或全部中断驱动的运作方法，因此解码器212不需要主动地轮询A/D变换器204，而是可以配置为仅当比较电路206产生一中断时轮询A/D变换器204。

换言之，图2中电路的具体应用是防止除了“电源接通”键以外其余所有键会唤醒停止供电的解码器212。例如，无线通信设备放在钱包或公文包中携带的话，在这种情况下会接触异物而无意启动该小键盘，上述应用就会有效。在这样一种情况下，希望忽略除了“电源接通”以外其余全部按键的操作，以避免花费时间和电力评估多余的按键操作。

图2中电路的另一应用是除了一特定范围的诸多键以外，防止任何其他按键操作中断其中一部分是解码器212的处理器。例如，当用户正滚动通过菜单而菜单中仅仅是键的某一子集表示有效输入时，上述应用就会有用。在这样一种情况下，也希望忽略全部无效按键操作，来避免花费时间和电力评估多余的按键操作。

另一实施例中，一旦检测出规定开关闭合或规定开关组合闭合，解码器212便可通知控制器220检测并解码得出规定开关闭合。响应这种闭合，控制器220指令电源102例如通过接通或断开可切换电压源或电流源，或变动可变电压源或电流源，来改变至电阻阶梯网路100的输入电压。通过改变电阻阶梯网路100的输入电压，对于每一开关闭合输出电压Vout均会变动相应数量。换言之，若电阻阶梯网路100的输入电压升高1伏特，会注意到每一开关闭合Vout均相应变动1伏特。

当电阻阶梯网路100的输入电压改变时基准电压发生器212A-212N保持不变的话，使各个比较器208A-208N触发的开关S1-Sn的范围便会同样改变。这样，继续以上述例子举例，其中比较器208N仅由开关Sn的闭合所触发，若电阻阶梯网路100的输入电压充分下降的话，比较器208N也可以由开关Sn-1的闭合所触发。另外，很显然，也可以保持电阻阶梯网路100的输入电压不变，而是改变基准电压发生器212A-212N来“变动”使各个比较器208A-208N触发的开关S1-Sn的范围。

可容易知道，通过改变电阻阶梯网路100的输入电压，可以利用Vout范围的相应变动来允许不同范围的按键操作，来产生对解码器212的中断。本发明这方面的有益应用是将“电源接通”功能指派给开关Sn，并将比较电路206配置成仅当Vout出现与开关Sn闭合所产生的电压一样小的电压时才产生对解码器212的中断。接着，一旦解码器212中检测并解码出开关Sn的闭合，控制器220便指令电源102充分地降低电阻阶梯网路100的输入电压，以便任何开关S1-Sn的闭合均产生对解码器212的中断。在此方式下，仅按下“电源接通”键便会唤醒解码器212，但此后任何按键均会触发一中断，使解码器212读取A/D变换器204的输出。

控制器220可以是本领域所知的任何微处理器或微控制器，而且，还可以有利地在相同可编程通用微处理器中使之与解码器212组合。对于本领域普通技术人员来说，图2电路显然有种种其他配置。例如，图2中的任何单元均可以配置为基于电流电平而非电压电平来动作。

另一实施例中，可完全去掉A/D变换器204，比较电路206可以配置成对每一按键操作产生中断。对于仅有很少的开关来说，这会比较便宜。即便对于一复杂的小键盘，也可以在较少的处理周期内读取比较电路206。该替代实施例可用来在一长线距离上对键盘编码，并将它变换回一利用比较器和逻辑的矩阵。

现回到图4，示出的是本发明方法的流程图。从方框402开始处理，响应按键操作，在一无源网路例如图2电阻阶梯100中产生一电压。方框404中，在例如图2比较电路206中将该电压与一基准电压相比较。在判定框408中，判断所发生的电压是否在规定范围内。若否定，便忽略启动电压的按键操作(即对其未采取处理器或解码器动作)。

相反，判定框408中确定所产生电压在规定范围以内的话，便在例如图2解码器212中解码出产生电压的按键。另外，流程继续到方框412，这里无源网路的输入电压如上面例如就控制器200说明的那样改变。不论哪一种情形，流程回到方框402以响应下一按键操作产生一电压。

综上所述，本发明是一种无源网路小键盘中输入范围的区分方法和电路，允许对有意义的按键操作进行适合的处理，同时忽略无意或多余的按键操作，因此节省电力和处理器时间。

上面所提供的对较佳实施例的说明，能够使本领域任何技术人员制造或利用本发明。这些实施例的种种修改对于本领域技术人员是显而易见的，这里确定的总体构思不需要利用创造便可应用于其他实施例。本发明并非用来限于在此示出的实施例，而是给出符合在此揭示的原理和新颖特征的最大保护范围。

Claims (15)

1．一种具有诸多开关的无源网路中处理开关闭合的电路，所述无源网路响应开关闭合产生电压，其特征在于，该电路包括：

一比较电路，与所述无源网路连接，用于将所述电压与一基准电压比较；以及

一解码器，与所述比较电路连接，用于若所述电压处于规定范围以内便解码出所述开关闭合，而若所述电压未处于规定范围以内便不解码出所述开关闭合。

2．如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较电路包括：

至少一个比较器，每一比较器具有与所述无源网路连接的第一输入端，并具有第二输入端以及一用于产生比较信号的输出端；以及

至少一个基准电压发生器，每一基准电压发生器与所述比较器相应一个的所述第二输入端连接，所述基准电压发生器中每一个用于产生各自的基准电压；

其中所述规定范围由所述基准电压确定。

3．如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述比较电路还包括一与所述比较器输出端中每一个连接的范围确定逻辑电路，所述范围确定逻辑用于区分所述无源网路产生的所述电压的不同范围。

4．如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述比较电路包括：

第一比较器，用于仅当第一规定子集的所述开关闭合才产生所述比较信号；以及

第二比较器，用于仅当第二规定子集的开关闭合才产生所述比较信号。

5．如权利要求1所述的电路，其特征在于，仅当所述电压处于所述规定范围时，所述比较电路才产生对所述解码器的中断信号。

6．如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述规定范围与规定子集的所述开关相对应。

7．如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述规定子集的开关包括一电源开关，其中仅当所述电源开关闭合，所述比较电路才产生对所述解码器的中断信号。

8．如权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括一与所述解码器连接的控制器，用于响应所述解码器解码出所述开关闭合，改变所述无源网路的输入电压。

9．一种具有诸多开关的无源网路中处理开关闭合的方法，所述无源网路响应开关闭合产生一电压，其特征在于，该方法包括下列步骤：

将所述电压与一基准电压比较；

若所述电压处于规定范围内便解码出所述开关闭合；以及

若所述电压未处于所述规定范围内便忽略所述开关闭合。

10．如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述规定范围由所述基准电压确定。

11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括区分所述无源网路产生的所述电压不同范围的步骤。

12．如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括仅当所述电压处于所述规定范围内才产生一中断信号的步骤。

13．如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述规定范围与规定子集的所述开关相对应。

14．如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述规定子集的开关包括一电源开关，其中仅当所述电压处于所述规定范围内才产生一中断信号的步骤包括，仅当所述电源开关闭合才产生所述中断信号。

15．如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括用于响应所述解码器解码出所述开关闭合，改变所述无源网路输入电压的步骤。

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