CN1349308A

CN1349308A - 键盘及键盘的检测方法

Info

Publication number: CN1349308A
Application number: CN 00130103
Authority: CN
Inventors: 沈进荣; 张益嘉
Original assignee: JIASHENG SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIASHENG SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2002-05-15

Abstract

一种键盘及键盘的检测方法,本键盘包括:一控制电路、一信号产生电路、一参考电阻、一按键电阻网络及一判定电路;参考电阻、按键电阻网络分别配合信号产生电路并由控制电路控制,分别产生第一及第二信号;控制电路分别连接参考电阻及按键电阻网络、信号产生电路;信号产生电路又连接判定电路。本发明方法包括如下步骤:一个按键开关产生一个按键信号;比较按键信号及参考信号,判定哪个按键被按下。本发明可减少键盘的接脚,且省电。

Description

键盘及键盘的检测方法

本发明有关一种电信号输入装置，特别是一种键盘及键盘的检测方法。

传统的键盘检测电路具有四角型矩阵的基本构成，如图1所示，其为一个6×6的矩阵所构成的键盘的示意图，其具有R₁～R₆的6个列的脚位和C₁～C₆的6个行的脚位，共12个接脚，可得到36(6×6)个按键。在正常状态下，先为列扫描，将列接口(R₁～R₆)设定为高阻抗的高电位，而行接口(C₁～C₆)设定为较低阻抗的低电位，若R₁～R₆列上有任一按键被按下，则列接口(R₁～R₆)上将测得为低电位，将此电位数据利用闩锁电路(图中未示)闩住，并将列接口(R₁～R₆)的状态存入扫描电路(图中未示)的存储装置(图中未示)中；接着改变扫描状态为行扫描，将行接口(C₁～C₆)设定为高阻抗的高电位，而列接口(R₁～R₆)设为较低的低电位，此时，可测得被按下的按键所在的行接口为低电位，然后，使用闩锁电路将此电位数据锁住，并将行接口(C₁～C₆)的状态存入扫描电路的存储装置中，以此判断被按下的按键的行列位置。采用此类基本结构作为键盘的主要原因，为四角型矩阵是一个简单易知的方式。然后，应用在一般电话拨号器时，此种二维键盘扫描电路受到限制，因其需要使用较多的接脚数，才可得到较多的按键数，无法由同一行(列)间的不同接口得到更多的按键数，例如具有m×n个按键的键盘，其所需的接脚数为m+n。若要在此四角型矩阵的基本结构下增加按键数，则必须增加额外的电路，并改变键盘扫描方式，例如徐世斌在台湾专利公告号354,838案中所提出的方法及装置。

为了减少具有相同按键数所需的接脚，一种具有三角形的基本构成的键盘检测电路被提出，例如张成才在台湾专利公告号314,677案中所提出的方法及装置。此类键盘的基本原理是从四角型矩阵的二维扫描方式改变为一维扫描方式。例如，图2中所示，其为一具有9个接脚的键盘的示意图，其仅具有R₁～R₉的9个脚位，便可得到36个按键。此类键盘是将每一个扫描脚视为单独一维，任何二脚位之间皆可配置一个按键，对一个具有m+n个接脚的键盘而言，可获得(m+n)×(m+n-1)/2个按键数，因此，可大大减少键盘的接脚。然而，此种方式虽然可节省脚位，但键盘必须一直进行扫描，因此，在按键尚未被按下时就需耗电，待机时损耗的电功率较高。

本发明的目的在于提供一种可精减接脚脚位的键盘及键盘的检测方法。

本发明的目的之二在于提供一种待机电功率损耗较低的键盘及键盘的检测方法。

本发明的目的之三在于提供一种低成本、低耗电的键盘及键盘的检测方法。

本发明的目的之四在于提供一种利用电阻/频率转换特性的键盘及键盘的检测方法。

本发明的目的之五在于提供一种便于使用的键盘及键盘的检测方法。

本发明的目的之六在于提供一种以有限脚位可得到无穷多个按键的键盘及键盘的检测方法。

为达到上述目的，本发明采取如下技术措施：

本发明的键盘及键盘的检测方法是利用一种控制电路连接多个电子开关，以控制一个电容性电路的充放电路径、一个按键电阻网络及一个位于不同充电路径上的参考电阻，因应按键开关导通按电阻而产生按键信号及参考信号，控制电路更可间歇性地导通被按下按键所对应的按键电阻及参考电阻，以便比较按键信号及参考信号，而得知哪个按键被按下；其中，每个按键开关所对应导通的按键电阻阻值不同，且按键信号的频率特性是由导通的按键电阻阻值决定，因此，从比较按键信号的频率特性即可推知被按下的按键位置。

本发明使用电阻转换频率的特性，仅须编订一个按键电阻网络，便可得到多个按键，使得提供相同按键数量的键盘的接脚数可大大精减。在按键未被按下时，本发明的键盘不必进行按键扫描，因此待机时不耗电。

本发明中的按键电阻网络包括串接的多个电阻，每二个电阻之间安排一个按键开关，其结构简单，并具有适应性。单一脚位即可提供多个按键。

按键电阻网络可分为多个分支，每一个分支具有相同数量的按键开关及/或按键电阻。

本发明的具体方案叙述如下：

本发明的一种键盘，包括：一个控制电路、一个信号产生电路、一个参考电阻、一个按键电阻网络及一个判定电路；

参考电阻配合信号产生电路受控于控制电路，以产生一个第一信号；

按键电阻网络因应至少一个按键开关而导通相对应的按键电阻，配合信号产生电路受控于控制电路，以产生一个第二信号；

判定电路根据第一及第二信号以判定哪个按键被按下；

控制电路分别连接参考电阻及按键电阻网络、信号产生电路；信号产生电路分别连接判定电路、参考电阻及按键电阻网络。

本发明的一种键盘检测方法，包括如下步骤：

因应一个按键开关产生一个按键信号；

产生一个参考信号；

比较按键信号及参考信号，以判定哪个按键被按下。

结合附图及实施例对本发明的结构特征及方法特征详细说明如下：

附图说明：

图1：一现有键盘的示意图，说明形成四角型矩阵的键盘结构；

图2：另一现有键盘的示意图，说明形成三角型矩阵的键盘结构；

图3：本发明的键盘检测电路的电路框图；

图4：本发明的键盘实施例的电路图；

图5及图6：为图4所示实施中，在不同按键被按下时所得到的输出波形的示意图。

如图3所示，其为本发明的键盘检测电路的电路框图；其中，控制电路26分别连接一个参考电阻及按键电阻网络38及一个振荡器36，电阻网络38包括一个参考电阻及多个按键电阻，多个按键电阻对应多个按键开关，按下每一个按键开关可使其对应的按键电阻导通至振荡器36，因而，构成一个振荡电路，以产生一个振荡信号，其振荡频率由导通的按键电阻阻值决定。换言这，每一个按键对应一个特定的按键电阻阻值，进而对应一个特定的振荡频率。当一个按键被按下时，控制电路26间歇性地导通该按键所对应的按键电阻及振荡器36，以产生一个特定频率的按键信号，以及导通参考电阻及振荡器36，以产生一个特定频率的参考信号；振荡器36的输出信号送至一个频率计数器34，经由分析按键信号的频率特性，可以得知被按下的按键是哪一个。

如图4所示，其为本发明的键盘实施例的电路图；其中，控制电路26连接多个电子开关，一个电子开关32连接一个参考电阻20，此电阻的一端连接REF脚位，另一端连接一个电容22。电容22与参考电阻20连接的节点为SC脚位，经过一个史密特触发电路24连接至控制电路26。在此实施例中，除多个电子开关32外，尚有4个分别连接COM1-4脚位，每一个脚位连接包含多个按键的分支，例如图中所示，电子开关30连接COM1脚位，此脚位外接一个串接的多个电阻，每二个电阻之间安排一个按键开关，每一个电阻受控于一个按键开关而可导通至SC节点，例如，按下按键16可使电阻12连接至SC节点，按下按键18则可使串联的电阻12及14连接至SC节点，其余依此类推。同样地，COM2-4脚位连接的分支亦是如此。不同的分支包含的按键数可以相同，亦可不同。最好，各分支具有相同的按键电阻。

接着说明按下按键后的操作过程。假设按键16被按下，此时按键电阻12被导通至SC节点，于是电源V_DD开始经由电阻12对电容22充电，当电容22充电至一高电位，史密特触发电路24通知控制电路26导通电子开关28，此开关的一端连接SC节点，当其被导通时，将使电容22由此路径放电，一旦电容22被放电至一低电位，史密特触发电路24通知控制电路26截止电子开关28，于是，电容22又转而被充电。这样，电子开关30、按键电阻12、按键开关16、电容22、史密特触发电路24、电子开关28及控制电路26所组成的电路产生一个按键信号，其振荡频率由F_out端取得，F_out端连接一个频率计数器34，以分析是哪个按键被按下。

若控制电路26使电子开关32导通，如同前述的过程，电源V_DD经由参考电阻20对电容22充电，同样，电子开关32、参考电阻20、电容22、史密特触发电路24、电子开头28及控制电路26所组成的电路产生一个参考信号，其频率特性亦由F_out端取得。

当控制电路26使电子开关30及32间歇性地导通，则F_out端可获得图5中所示的波形，表示按键电阻12导通的频率f₁₂与参考电阻20导通的频率f₂₀交互相间。

另一方面，按下按键18时，按键电阻12及14串联连接至SC节点，振荡电路的操作过程与前述的过程相同，但此时振荡信号的特性频率不同，因为决定该频率的电阻值为按键电阻12及14串联的等效电阻值。所以，在F_out端得到的输出不同，如图5中所示，按下按键18所得到的波形是由频率f_(12+14)及f20交互相间，f_(12+14)表示按键电阻12及14串联所对应的特性频率。

如图6所示，其为在不同按键被按下时所得到的输出波形的示意图，在不同的实施例中，控制电路26采取不同的操作模式，如图中所示的波形，当按键开关16被按下，F_out端输出信号包含一个导通参考电阻20的频率f₂₀，但其余为导通串联的电阻12及14的频率f₍₁₂₊₄₎，此时频率特性和另一按键18对应的频率特性不同。

没有按键被按下时，COM1-4脚位所连接的按键电阻全部皆不导通，且参考脚位为浮接(floating)状态，史密特触发电路24不动作，因此，该装置在待机时不耗电。

综上所述，本发明的键盘在待机时不耗电，而在按键被按下时，相对应的按键电阻的阻值决定了振荡信号的特性频率。因此，仅须设定按键电阻网络，便决定了最终的按键数量及其对应关系。

现在计算此键盘的脚位，若有m+2个接脚，其中参考脚位及SC节点占用2个脚位，其余m个脚位可分别连接一个串接的按键电阻分支，因此，共有m个分支，若每一个分支安装n个按键，则可获得m×n个按键数。换言之，仅使用m+2个接脚，便可得到m×n个按键。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

键盘的最高按键数为无穷大：由于m个脚位可连接出m个分支，每一个分支可安装的按键数(n)在理论上并无上限，所以最高按键数为无穷大。

另一项特点是按键的判别是由其所产生的振荡信号的特性频率来决定，这项频率取决于该按键对应导通的按键电阻的阻值，这对于设计者而言非常方便容易，只要编制按键电阻网络，即可决定所有按键，不必深入研究其他电路部分。

再一特点是按键数量的改变相当容易且具有适应性。在现有键盘中，不论使用二维的四角型矩阵或一维的三角形配置，一旦其集成电路装置设计完成，则提供给键盘输出/入接口的脚位即被决定，且键盘的按键数量亦告确定，无法再予以更改，因此，其应用将受限于单一规格，若欲变更规格或设计，即使仅增加少数按键，亦必须重新设计及制造其集成电路。然而，从前述的实施例可知，本发明对于按键的增减并不须改变集成电路的脚位或其中的电路，只要在外接的按键网络中直接增减按键开关及按键电阻即可完成，这样一来，对于同一个集成电路，并无应用上的特定限制，这种电路具有广泛的适应性。

上述内容是利用实施例说明本发明的技术特征，并非用于限制本发明的保护范围，即使有人在本发明构思的基础上稍作变动，仍应属于本发明的保护范围内。

Claims

1、一种键盘，包括：一个控制电路及一个信号产生电路；

其特征在于，还包括：一个参考电阻、一个按键电阻网络及一个判定电路；

判定电路根据第一及第二信号以判定哪个按键被按下；

2、根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述第一及第二信号由一电阻—电容电路产生。

3、根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述信号产生电路包括一个电容性电路，仅与所述参考电阻及按键电阻网络构成一个振荡器。

4、根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，还包括多个连接所述控制电路的电子开关，间歇性地产生所述第一及第二信号。

5、根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，还包括多个连接所述控制电路的电子开关，间歇性地导通所述参考电阻及相对应的按键电阻。

6、根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述第二信号具有一频率特性，该频率特性对应于所述导通的按键电阻值。

7、根据权利要求6所述的键盘，其特征在于，所述判定电路包括一个用于分析所述第二信号频率特性的频率计数器。

8、根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述按键电阻网络包括相串接的多个电阻，每二个电阻之间设有一个按键开关。

9、根据权利要求1所述的键盘，其特征在于，所述按键电阻网络包括多个分支，每一分支包括相串接的多个电阻，每二电阻之间设有一个按键开关。

10、根据权利要求9所述的键盘，其特征在于，所述各分支具有相同数量的按键开关。

11、根据权利要求9所述的键盘，其特征在于，所述各分支具有相同的电阻。

12、一种键盘，包括：一控制电路；

其特征在于，还包括：一充放电电路、一放电路径、一第一充电路径、一第二充电路径、一按键电阻网络、一磁滞电路及一判定电路；

充放电电路连接至一节点；

放电路径连接至该节点，受控于控制电路，可对充放电电路进行放电；

第一充电路径连接至该节点，受控于该控制电路，可对充放电电路进行充电，并与放电路径配合产生一个具有一第一频率特性的参考信号；

第二充电路径连接至该节点，受控于该控制电路，可对充放电电路进行充电，并与放电路径配合可产生一个具有第二频率特性的按键信号；

按键电阻网络位于第二充电路径上，因应至少一个按键开关，导通相对应的按键电阻至该节点，决定第二频率特性；

磁滞电路的输入端连接该节点，输出端连接控制电路，使该节点在第一电位时对充放电电路放电，在第二电位时对充放电电路充电；

判定电路根据第二频率特性判定哪个按键被按下。

13、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述参考信号及按键信号由一电阻—电容电路所产生。

14、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述充放电电路包括一个电容性电路，与所述第一或第二充电电路构成一个振荡电路。

15、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，还包括多个连接所述控制电路的电子开关，间歇性地产生所述参考信号及按键信号。

16、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，还包括多个连接所述控制电路的电子开关，间歇性地导通所述第一及第二充电路径至所述充放电电路。

17、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述第二频率特性对应于所述导通的按键电阻阻值。

18、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述第一充电路径包括一个参考电阻，其阻值决定所述第一频率特性。

19、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述磁滞电路为一个史密特触发电路。

20、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述第一电位高于第二电位。

21、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述判定电路包括一个用以分析所述按键信号的频率计数器。

22、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述按键电阻网络包括相串接的多个电阻，每二电阻之间设有一个按键开关。

23、根据权利要求12所述的键盘，其特征在于，所述按键电阻网络包括多个分支，每一分支包括相串接的多个电阻，每二电阻之间设有一个按键开关。

24、根据权利要求23所述的键盘，其特征在于，所述多个分支具有相同数量的按键开关。

25、根据权利要求23的述的键盘，其特征在于，所述多个分支具有相同的电阻。

26、一种键盘检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

因应一个按键开关产生一个按键信号；

产生一个参考信号；

比较按键信号及参考信号，以判定哪个按键被按下。

27、根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述按键开关决定所述按键电阻阻值对于的按键信号。

28根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述按键电阻阻值决定所述按键信号的频率特性。

29、根据权利要求28所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：分析所述按键信号的频率特性。

30、根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述按键信号及参考信号交互产生。

31、根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述产生按键信号的步骤包括导通一个按键电阻，构成一振荡器；产生参考信号的步骤包括导通一个参考电阻，构成一振荡器。

32、根据权利要求31所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：产生第一及第二频率特性，其分别对应所述按键信号及参考信号。

33、根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述按键电阻及参考电阻间歇性地被导通。