CN206757550U - 无鬼键的键盘电路 - Google Patents

Abstract

一种无鬼键的键盘电路，包括有一处理器耦接多个扫瞄线及多个回归线，扫瞄线与回归线之间分别耦接按键开关；多个参考电阻器耦接于回归线与参考电位之间；多个按键电阻器串接于按键开关上；多个电位缓冲器耦接于回归线与处理器之间。当按键开关未按压时，电位缓冲器输出参考电位给处理器；当按键开关被按压时，回归线等效为低阻值，电位缓冲器转态成扫瞄电位，传送至处理器；当三个按键开关被按压时，未按压按键开关(现有技术鬼键)的回归线等效为三个按键电阻器串接的高阻值，因此电位缓冲器不转态，输出参考电位传送至处理器。因此本实用新型不会有现有技术“鬼键”的情形发生。

Description

无鬼键的键盘电路

技术领域

本实用新型涉及一种无鬼键的键盘电路，特别是一种电脑游戏用的矩阵式键盘，可避免发生鬼键的键盘电路。

背景技术

电脑键盘是个人电脑必备的人机界面输入装置之一，而电脑键盘的电路大都是采用矩阵式(Matrix)的按键电路，其优点是电路简单、运作快速及成本低廉，但缺点是会有“鬼键”发生的问题。所谓“鬼键”是指未被按压的按键却被侦测到“按压”的信号，或者多按键一并按压时无法判断出正确的复合键信号。对于电脑游戏玩家而言，许多游戏的攻略手段往往需要同时按压多个按键以产生复合键信号来进行游戏，而“鬼键”的产生势必会造成游戏玩家无法顺利进行游戏。

举例如图1为现有技术矩阵按键电路的示意图，现有技术矩阵按键电路是以一处理器10连接多条扫瞄线(Scan Line)11与多条回归线(Return Line)12相互交错所形成的按键矩阵，每一扫瞄线与每一回归线之间皆连接一按键开关(Switch)21，当某按键开关21被按压(On)时，该按键开关21所连接的扫瞄线11与回归线12形成导通(ON)状态，处理器10对扫瞄线11发出的扫瞄信号会回传到回归线12再至处理器10，处理器10即可判断出该按键开关21被按压。

请一并参阅图1、图2A、2B及图3所示，图2A为按键单独被按压的信号时态示意图，图2B为发生“鬼键”的信号时态示意图，图3为“鬼键”发生时的电路示意图。假设矩阵按键中的四个按键开关(SW1～SW4)，其中按键SW1与SW3是连接同一扫瞄线S1，按键SW2与按键SW4是连接同一扫瞄线S2，而按键SW1与按键SW2是连接同一回归线R1，按键SW3与SW4是同一回归线R2，当按键SW1～按键SW4不同时被按压时的信号时态如图2A。

当按键SW1～按压SW3一并被按压时，其按键电路如图3，而信号时态如图2B，由于按键SW4未被按压，其所连接同一扫瞄线S2发出的信号不应传至回归线R2，如图2B中R2时态的虚线。但实际上扫瞄线S2的信号仍会经过按键SW2、按键SW1及按键SW3的路线(如图3中的粗线)传送至回归线R2，如图2B中R2时态的实线。此时处理器会输出按键SW4被按压的错误信号，即为“鬼键”。

同样地，当按键SW1～按键SW2先一并被按压，此同时再按压按键SW3或是按键SW4其中任一按键时，处理器所接收到的回归线R2信号都是相同的，包含有扫瞄线S1及扫瞄线S2的扫瞄信号，而无法正确地判断出复合键的信号。因此如何避免“鬼键”发生是键盘制造业者急待解决的重要课题之一。

目前业界的解决方式有三种，第一种是每个按键皆串接一个二极管，利用二极管顺向导通，逆向截止的特性，即可避免“鬼键”的发生，仍缺点是会造成键盘成本提高，如101键标准键盘就需加上101个二极管。

第二种方式是利用固件来判别，即当微处理器发现已按压的按键无法正确判断，或是会发生“鬼键”情形时，微处理器就不输出按键码，因此“鬼键”也不会发生，缺点是会拖慢微处理器的运作速度，且游戏玩家无法使用此种键盘。

第三种方式是增加处理器的扫瞄线，使用大型矩阵电路以避开可能造成“鬼键”的复合键，缺点是增加处理器、电路的成本，且仍未完全排除产生“鬼键”的机率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无鬼键的键盘电路，电路简单、运作快速，且成本低廉，完全不会有“鬼键”的情形发生。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种无鬼键的键盘电路，其中，包括：

一处理器，耦接多个扫瞄线及多个回归线，该扫瞄线与该回归线之间分别耦接多个按键开关；其中该处理器于该扫瞄线上发出一扫瞄电位；

多个参考电阻器，分别耦接于该回归线与一参考电位之间，该按键开关未按压时，该回归线上的电位为该参考电位；

多个按键电阻器，分别串接于该按键开关上，其中该按键电阻器的电阻值小于至少二分一该参考电阻器，该按键开关被按压时，该回归线上的电位为至少三分之一该参考电位；及

多个电位缓冲器，分别耦接于该回归线与该处理器之间，该电位缓冲器具有一临界电位，该回归线上的电位低于该临界电位时转态，输出该扫瞄电位传送至该处理器；

其中，当至少三个该按键开关被按压时，其中未按压该按键开关所耦接该回归线的等效电阻值，为至少三个该按键电阻器的串接，该回归线上的电位高于该临界电位，该电位缓冲器未转态，输出该参考电位传送至该处理器。

上述的无鬼键的键盘电路，其中，还包括：

多个扫瞄电阻器，分别耦接于该扫瞄线与该处理器之间。

上述的无鬼键的键盘电路，其中，该扫瞄线与该回归线为相互交错排列，每一该扫瞄线与每一该回归线之间皆耦接该按键开关与该按键电阻器，形成一按键矩阵。

上述的无鬼键的键盘电路，其中，每一该电位缓冲器皆由一第一缓冲器及一第二缓冲器串联形成，其中每一该第一缓冲器的输入端连接其中一该回归线，每一该第一缓冲器的输出端连接其中一该第二缓冲器的输入端，每一该第二缓冲器的输出端连接至该处理器。

上述的无鬼键的键盘电路，其中，该参考电位为一连接界面耦接一电脑提供的一系统电源，或该参考电位为一独立电源。

上述的无鬼键的键盘电路，其中，该参考电位由一缓冲器电源电路升压或降压该独立电源的电压后形成。

上述的无鬼键的键盘电路，其中，该连接界面为一USB界面、PS2界面或无线传输器。

上述的无鬼键的键盘电路，其中，该独立电源为一电池组。

本实用新型的有益功效在于：

本实用新型电路简单、运作快速，且成本低廉，完全不会有“鬼键”的情形发生。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为现有技术矩阵按键电路的示意图；

图2A为现有技术按键单独被按压的时序状态示意图；

图2B为现有技术发生“鬼键”的时序状态示意图；

图3为现有技术“鬼键”发生时的电路示意图；

图4为本实用新型键盘电路的实施例示意图；

图5A及5B为本实用新型按压单一按键开关的等效电路图及时序状态示意图；

图6A、6B及6C为本实用新型同时按压三个按键开开的实施例电路示意图、等效电路图及时序状态示意图；

图7为本实用新型键盘电路的另一实施例示意图。

其中，附图标记

处理器 10

按键矩阵 20

电位转换电路 30

电位缓冲器 32

第一缓冲器 321

第二缓冲器 322

按键开关 SW1～SW4,21

扫瞄线 S1,S2,11,L_SCA1,L_SCA2

回归线 R1,R2,12,L_RTN1,L_RTN2

扫瞄电阻器 R_SCA

按键电阻器 R_KEY,R_KEY1,R_KEY2,R_KEY3,R_KEY4

参考电阻器 R_FRE,R_FRE1,R_FRE2

参考电位 V_FRE

扫瞄电位 V_SCA,V_SCA1,V_SCA2

回归线电位 V_RTN,V_RTN1,V_RTN2

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图4所示为本实用新型键盘电路示意图，本实用新型提供一种无“鬼键”的键盘电路，该电路主要包括有一处理器10、一按键矩阵电路20及一电位转换电路30，其中该处理器10具有多个扫瞄端(Scan Pin)及多个回归端(Return Pin)。其中该按键矩阵20具有多条扫瞄线(Scan Line)11及多条回归线(Return Line)12彼此相互交错排列但未电性接触，而每一扫瞄线11与每一回归线之间皆耦接有一个按键开关21，形成多个按键开关21矩阵排列的按键矩阵电路20。

本实用新型的按键矩阵电路20还设有多个扫瞄电阻器(R_SCA)及多个按键电阻器(R_KEY)，其中扫瞄电阻器(R_SCA)分别耦接于扫瞄线11与处理器10之间，每一扫瞄线11皆经由一扫瞄电阻器(R_SCA)连接至处理器10的扫瞄输出端。而其中按键电阻器(R_KEY)分别串接于按键开关21上，使每一条扫瞄线11与每一条回归线12之间皆耦接有一个按键开关21与按键电阻器(R_KEY)，在本实用新型实施例中按键电阻器(R_KEY)可以为一般电阻器，或者可为印刷电路型的碳膜电阻器，直接建置在印刷电路板上。另外本实用新型的扫瞄电阻器(R_SCA)可视为线路阻抗，其电阻值远底于参考电阻器与按键电阻器，故本实用新型实施例在下方计算电位时将其乎略。

本实用新型的电位转换电路30还设有多个参考电阻器(R_FRE)及多个个电位缓冲器32，其中参考电阻器(R_FRE)分别耦接于回归线12与一参考电位端之间，每一条回归线12皆经由参考电阻器(R_FRE)连接于一参考电位(V_FRE)。其中电位缓冲器32分别耦接于回归线12与处理器10之间，每一电位缓冲器32的输入端连接其中一条回归线12，而每一电位缓冲器32的输出端连接至处理器10的回归输入端。

本实用新型主要利用电阻回路的分压原理，将现有技术的“鬼键”等效成三重按压电阻器的串接回路而形成高阻抗，正确按压的按键开关则形成低阻抗，高阻抗与低阻抗之间会形成不同的分压电位，再利用电位缓冲器32具有临界电位转态成稳定高低电位信号的特性，将现有技术“鬼键”的高阻抗分压电位予以排除。

为清楚说明本实用新型实施例的动作原理，请一并参阅图4、图5A与图5B所示，图5A及5B分别为本实用新型按压单一按键开关的等效电路图及时序状态示意图，本实用新型处理器10会依序对所有的扫瞄线11发出一扫瞄时序信号，使扫瞄线11上依序产生一扫瞄电位(V_SCA)，而在此实施例中参考电位(V_FRE)为+5V，扫瞄时序信号的扫瞄电位(V_SCA)为0V，假设每一参考电阻器(R_FRE)的电阻值皆为10KΩ，每一个按键电阻器(R_KEY)的电阻值皆为2KΩ，每个电位缓冲器32的转态临界电位为+2V；当未有按键开关21被按压时，所有回归线12上的电位(V_RTN)皆为+5V，电位缓冲器32的输出端亦为稳定的+5V输出。

当其中的按键开关21被按压时，按键开关21所串接的按键电阻器(R_KEY)会与参考电阻器(R_FRE)串联，如图5A的等效电路，此时在回归线(L_RTN)上的电位(V_RTN)为在按键电阻(R_KEY)上的分压，即V_RTN＝+5V*(2K/10K)＝+1V，低于电位缓冲器32的临界电位，故电位缓冲器32的输出端由+5V转变为0V，如图5B的V_RTN的时序状态，因此处理器10可精确稳定地接收到按键开关21被按压的信号。

为确认本实用新型是否发生现有技术“鬼键”的现象，因此请参阅图6A、6B及6C所示，分别为同时按压三个按键开开的实施例电路示意图、等效电路图及时序状态示意图。而此实施例中同样参考电位(V_FRE)为+5V，每一扫瞄线(L_SCA1,L_SCA2)上的扫瞄电位(V_SCA1,V_SCA2)为0V，同样假设所有参考电阻器(R_FRE1,R_FRE2)的电阻值为10KΩ，每一按键电阻器(R_KEY1,R_KEY2,R_KEY3,R_KEY4)的电阻值为2KΩ，每一电位缓冲器32的转态临界电位为2V。

请一并图6A、6B及6C所示，按键开关SW1与按键开关SW2耦接同一扫瞄线L_SCA1，按键开关SW3与按键开关SW4耦接同一扫瞄线L_SCA2，按键开关SW1与按键开关SW3耦接同一条回归线L_RTN1，按键开关SW2与按键开关SW4耦接同一回归线L_RTN2；假设同时按压按键开关SW1、SW2及SW3，在扫瞄线L_SCA1的扫瞄电位V_SCA1为0V时，按键电阻器R_KEY1会与参考电阻器R_FRE1串联，按键电阻器R_KEY3会与参考电阻器R_FRE2串联，回归线L_RTN1上的电位V_RTN1为按键电阻R_KEY1上的分压，即V_RTN1＝+5V*(2K/10K)＝+1V，故回归线L_RTN1耦接的电位缓冲器的输出端由+5V转变为0V；而回归线L_RTN2上的电位V_RTN2为按键电阻R_KEY3上的分压，即V_RTN2＝+5V*(2K/10K)＝+1V，故回归线L_RTN2耦接的电位缓冲器的输出端由+5V转变为0V。

同样地在扫瞄线L_SCA2的扫瞄电位V_SCA2为0V时，按键电阻R_KEY2会与参考电阻R_FRE1串联，回归线L_RTN1上的电位V_RTN1为在按键电阻R_KEY2上的分压，即V_RTN1＝+5V*(2K/10K)＝+1V，故回归线L_RTN1耦接的电位缓冲器的输出端由+5V转变为0V，如图5B的时序状态，因此处理器可精确稳定地接收到按键开关SW1、SW2及SW3被按压的信号。

但按键开关SW4(现有技术的鬼键)却为按键电阻R_KEY1、R_KEY2及R_KEY3串联后再与参考电阻R_FRE2串联，故回归线L_RTN2上的电位V_RTN2为+5V*((2K+2K+2K)/10K)＝+3V，大于电位缓冲器32的临界电位+2V，因此回归线L_RTN2耦接的电位缓冲器的输出端仍为+5V，处理器可精确地确认到按键开关SW4未被按压，现有技术“鬼键”情况并没有发生。

本实用新型将按键电阻器(R_KEY)的电阻值设计成小于参考电阻器(R_FRE)至少二分之一，即R_KEY≤(1/2*R_FRE)，如此可使按键开关21被按压时，回归线(L_RTN)12上的电位(V_RTN)为按键电阻器(R_KEY)上的分压，会小于参考电位(V_FRE)的三分之一，即V_RTN≤(V_FRE*R_KEY/R_FRE＝1/3*V_FRE)，而低于电位缓冲器32的临界电位，使驱动电位缓冲器32转态成扫瞄电位(V_SCA)输出。

另外，本实用新型让现有技术的“鬼键”等效于三个按键电阻器(R_KEY)的串接回路，使得回归线(L_RTN)12上的电位(V_RTN)高于电位缓冲器32的临界电位，使电位缓冲器32不转态，仍输出参考电位(V_FRE)传送给处理器，故本实用新型不会发生现有技术“鬼键”的情形。

请参阅图7所示，为为本实用新型键盘电路的另一实施例示意图，在此实施例中每一电位缓冲器32皆由一第一缓冲器321及一第二缓冲器322串联组成，其中每一第一缓冲器321的输入端耦接其中一条回归线12，每一第一缓冲器321的输出端连接其中一第二缓冲器322的输入端，而每一第二电位缓冲器32的输出端连接至处理器10的回归输入端。在本实用新型的实施例中使用双组缓冲器可更有效地隔离处理器10的回归输入端与回归线12上因多按键同时被按压时的不明确电位信号，以增加电路的稳定度，而本实用新型实施例中使用的缓冲器可以为TTL或CMOS类型，但本实用新型并未限制缓冲器的种类及数量。

在本实用新型的实施例中参考电位(V_FRE)可使用一连接界面(如USB界面或PS2界面)耦接至一电脑所提供的系统电源，或者参考电位(V_FRE)可以为一独立电源，如无线键盘使用电池组所提供的电力，而连接界面为无线传输器，但独立电源所提供的电压可能会过低，如2颗1.5V组成3V，造成参考电位(V_FRE)过于接近电位缓冲器32的转态临界电位而不明确，因此，在本实用新型的实施例中可再设置一缓冲器电源电路(图中未示)，将独立电源的电压升压，如升压至5V再形成参考电位(V_FRE)，此时参考电位(V_FRE)就会不同于系统电位。当然在其他实施例中，缓冲器电源电路可能因系统电位过高，而使用电阻分压以降低参考电位(V_FRE)电压，藉此优化缓冲器的临界电压准位，因此本实用新型的缓冲器电源电路并不限制是升压或降压，亦不限制使用独立电源或者系统电源。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种无鬼键的键盘电路，其特征在于，包括：

一处理器，耦接多个扫瞄线及多个回归线，该扫瞄线与该回归线之间分别耦接多个按键开关；其中该处理器于该扫瞄线上发出一扫瞄电位；

多个参考电阻器，分别耦接于该回归线与一参考电位之间，该按键开关未按压时，该回归线上的电位为该参考电位；

多个按键电阻器，分别串接于该按键开关上，其中该按键电阻器的电阻值小于至少二分一该参考电阻器，该按键开关被按压时，该回归线上的电位为至少三分之一该参考电位；及

多个电位缓冲器，分别耦接于该回归线与该处理器之间，该电位缓冲器具有一临界电位，该回归线上的电位低于该临界电位时转态，输出该扫瞄电位传送至该处理器；

其中，当至少三个该按键开关被按压时，其中未按压该按键开关所耦接该回归线的等效电阻值，为至少三个该按键电阻器的串接，该回归线上的电位高于该临界电位，该电位缓冲器未转态，输出该参考电位传送至该处理器。

2.如权利要求1所述的无鬼键的键盘电路，其特征在于，还包括：

多个扫瞄电阻器，分别耦接于该扫瞄线与该处理器之间。

3.如权利要求1所述的无鬼键的键盘电路，其特征在于，该扫瞄线与该回归线为相互交错排列，每一该扫瞄线与每一该回归线之间皆耦接该按键开关与该按键电阻器，形成一按键矩阵。

4.如权利要求1所述的无鬼键的键盘电路，其特征在于，每一该电位缓冲器皆由一第一缓冲器及一第二缓冲器串联形成，其中每一该第一缓冲器的输入端连接其中一该回归线，每一该第一缓冲器的输出端连接其中一该第二缓冲器的输入端，每一该第二缓冲器的输出端连接至该处理器。

5.如权利要求4所述的无鬼键的键盘电路，其特征在于，该参考电位为一连接界面耦接一电脑提供的一系统电源，或该参考电位为一独立电源。

6.如权利要求5所述的无鬼键的键盘电路，其特征在于，该参考电位由一缓冲器电源电路升压或降压该独立电源的电压后形成。

7.如权利要求5所述的无鬼键的键盘电路，其特征在于，该连接界面为一USB界面、PS2界面或无线传输器。

8.如权利要求5所述的无鬼键的键盘电路，其特征在于，该独立电源为一电池组。