CN201204575Y - 非接触式触摸感应按键矩阵电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非接触式触摸感应按键矩阵电路，包括微型计算机，微型计算机上有一个方波信号输出端口、多个扫描信号端口和多个输入端口；以m×n排列布置的多个按键单元电路组成的按键矩阵，按键矩阵的行线通过二极管连接到扫描信号端口，列线连接到输入端口，方波信号输出端口通过电阻连接到按键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上通过并联的电阻和电容接地；每个单元电路包括按键电极、连接在按键电极与单元电路输入端之间的电容、连接在电极与单元电路输出端之间的二极管、以及一端与电极连接，另一端接地的二极管，上述结构的按键单元电路之间不会产生相互干扰，使用效果好，并且可以设置数量较多的按键单元电路，处理量大。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种按键电路，特别是一种非接触式触摸感应按键矩阵电路。
背景技术
目前用于各种控制的非接触式按键电路，主要包括有两种，一种是每个按键对应主控芯片的一个端口，其缺点是处理的按键数量少，其连接的按键数量最多只是十来个；另一种非接触式按键电路虽然采用接近扫描矩阵的形式，但是，其最多只能是连接两路按键，并且会相互干扰，影响性能，使用不可靠。
发明内容
为了解决上述的问题，本实用新型的目的在于提供一种处理量大、使用可靠的非接触式触摸感应按键控制矩阵电路。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：
非接触式触摸感应按键矩阵电路，其特征在于：包括
微型计算机，微型计算机上有一个方波信号输出端口、多个扫描信号端口和多个输入端口；
按键矩阵，该按键矩阵具有以m×n排列布置的多个按键单元电路组成，每个按键单元电路的一端连接在相应的行线上，另一端连接在相应的列线上，按键矩阵的行线通过二极管连接到各个扫描信号端口，列线连接到各个输入端口，方波信号输出端口通过电阻连接到按键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上通过并联的电阻和电容接地；
其中，每个按键单元电路包括按键电极、连接在按键电极与单元电路输入端之间的电容、连接在按键电极与单元电路输出端之间的二极管、以及一端与按键电极连接，另一端接地的二极管。
本实用新型的有益效果是：上述结构的按键单元电路之间不会产生相互干扰，使用效果好，并且可以设置数量较多的按键单元电路，处理量大。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参照图1～图3，本实用新型的一种微型计算机，微型计算机MCU上有一个方波信号输出端口F OUT、多个扫描信号端口OUT1-OUTm和多个输入端口AD IN1-AD INn；按键矩阵，该按键矩阵具有以m×n排列布置的多个按键单元电路组成，每个按键单元电路的一端连接在相应的行线上，另一端连接在相应的列线上，按键矩阵的行线通过二极管D1～Dm连接到各个扫描信号端口OUT1-OUTm，列线连接到各个输入端口AD IN1-AD INn，方波信号输出端口F OUT通过电阻R11～Rm1连接到按键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上通过并联的电阻R21～R2n和电容C1～Cn接地；每个按键单元电路包括按键电极、连接在按键电极与单元电路输入端之间的电容、连接在按键电极与单元电路输出端之间的二极管、以及一端与按键电极连接，另一端接地的二极管。如图中的第一行、第一列的按键单元电路，其包括按键电极K11、连接在按键电极K11与单元电路输入端之间的电容C11、连接在按键电极K11与单元电路输出端之间的二极管D11、以及一端与按键电极K11连接，另一端接地的二极管De11。其它各组单元一路为同样结构。
工作原理：
以单元电路电容C11、二极管D11、De11、按键电极K11为例分析如下：输入端加以5V的方波信号，频率约300——2000KHz，这样的信号其交流成分能通过电容C11，到达感应按键电极K11，并在二极管D11、De11组成的电荷泵的作用下，在输出端形成输出电压。输出电压的值与电容C11及后面公共的滤波电容C1和负载电阻R21有关。常态(未按键)时，我们将输出电压调节到约2.5V，电容C11的电容值的改变能明显影响输出电压，严格来讲，电容C11的电容值包括其本值和按键电极K11对环境空间形成的等效电容两部分，操作者以手指隔着绝缘层触摸感应按键电极时，电容C11的等效电容部分增大，信号通过电容C11的容抗即增大，输出电压降低。手指离开时，输出电压又恢复到原来的值，通过检测输出电压的变化，就能分析出操作者的按键操作。
在整个按键矩阵电路中，每个输入端均同时向n个单元电路提供方波信号，在n个单元电路输出端得到n个输出电压。微型计算机MCU的任务就是要在n个A/D输入端AD IN1—AD INn快速及时地检测出n个输出电压的变化。
按键矩阵电路有m路信号输入端，它们以扫描方式分时地工作，这是由微型计算机MCU的m个扫描端口(OUT1——OUTm)来控制的。实际上微型计算机MCU只在端口F OUT提供300——2000KHz的方波信号。在一个扫描时段，只有一个扫描端口为高电平，其相应的信号输入端通过电阻得到F OUT的方波信号。在同一个扫描时段，其他扫描端口为低电平，其相应的信号输入端被二极管箝位为低电平，由于单元电路在输入端为低电平时，其电荷泵不工作，因此n个A/D输入端的电压即是当前这一路扫描端口为高电平的n个按键单元电路的输出电压。微型计算机MCU要在此扫描时段将这n个按键的状态分析完。微型计算机MCU轮流扫描1——m路按键单元，并及时分析完该路n个按键的状态，经过m个扫描时段的一个大循环，整个按键矩阵电路的mXn个按键的状态被MCU记录下来。再经过若干次大循环，MCU就能分析出全部触摸感应按键被操作的过程。
其中，本实用新型的非接触式触摸感应按键矩阵电路的MCU可采用单片机S3F9454，可以完成24个触摸感应按键的处理。另外也可以单片机S3F9454，完成6个触摸感应按键的处理，同时实现产品的全部功能。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，只要其以基本相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1、非接触式触摸感应按键矩阵电路，其特征在于：包括
微型计算机，微型计算机上有一个方波信号输出端口、多个扫描信号端口和多个输入端口；
按键矩阵，该按键矩阵具有以m×n排列布置的多个按键单元电路组成，每个按键单元电路的一端连接在相应的行线上，另一端连接在相应的列线上，按键矩阵的行线通过二极管连接到各个扫描信号端口，列线连接到各个输入端口，方波信号输出端口通过电阻连接到按键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上通过并联的电阻和电容接地；
其中，每个按键单元电路包括按键电极、连接在按键电极与单元电路输入端之间的电容、连接在按键电极与单元电路输出端之间的二极管、以及一端与按键电极连接，另一端接地的二极管。
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| CN103455148A (zh) * | 2012-05-31 | 2013-12-18 | 展讯通信（上海）有限公司 | 一种键盘和按键检测方法、以及移动设备 |
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