CN208999962U - 带led显示的键盘板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带LED显示的键盘板，包括单面PCB板和多个设于所述单面PCB板上的第一电路模块，所述第一电路模块相互连接，其中一个第一电路模块与上位机相连接；所述第一电路模块包括依次连接的控制器和若干个LED显示与按键驱动电路；所述LED显示与按键驱动电路包括IO端、LED、限流电阻R1、电阻R2、键盘按键和接地端/电源端，所述LED与限流电阻R1串联，再分别与IO端、接地端/电源端连接；所述键盘按键与电阻R2串联，与LED和限流电阻R1并联，再分别与IO端、接地端/电源端连接。本实用新型电路结构简单可靠，采用单面走线，兼顾灵活的同时节约了成本。

Description

带LED显示的键盘板

技术领域

本实用新型涉及一种带LED显示的键盘板，属于键盘技术领域。

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。机械键盘每一个按键都需要一个二极管来防止按键冲突。因此现有键盘电路结构较为复杂，稳定性较差，成本较高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种带LED显示的键盘板，省去原来与键盘按键相串联的二极管，单面走线，通过一路IO即可同时驱动LED显示与键盘，简化电路的同时降低成本。

解决上述问题的技术方案为：一种带LED显示的键盘板，包括单面PCB板和多个设于所述单面PCB板上的第一电路模块，所述第一电路模块相互连接，其中一个第一电路模块与上位机相连接；

所述第一电路模块包括依次连接的控制器和若干个LED显示与按键驱动电路；

所述LED显示与按键驱动电路包括IO端、LED、限流电阻R1、电阻R2、键盘按键和接地端/电源端，所述LED与限流电阻R1串联，再分别与IO端、接地端/电源端连接；所述键盘按键与电阻R2串联，与LED与限流电阻R1并联，在分别与IO端、接地端/电源端连接。单面布线，在实现原有功能的同时降低了成本。

当所述IO端为自带限流功能的IO端时，则限流电阻R1可短路后省掉。

进一步地，所述第一电路模块中的若干个LED显示与按键驱动电路相互独立，分别与所述控制器相连接。

进一步地，所述第一电路模块中的若干个LED显示与按键驱动电路相互独立，分别与所述控制器相连接。

进一步地，所述第一电路模块中的控制器与其他所述第一电路模块中的控制器的连接方式为一主多从，设置其中一个控制器为主控制器，所述主控制器与所述上位机连接，其他控制器分别与所述主控制器连接。

进一步地，所述限流电阻R1的阻值为100Ω-10000Ω。

进一步地，所述电阻R2的阻值为1KΩ-1000KΩ。

本实用新型的优点在于：

原有键盘电路以矩阵形式在一块PCB板上双面走线，一个IO对应多个按键，为了防止按键冲突，每个按键要与一个二极管串联，这样一个标准键盘其电路需要至少108个二极管。

本实用新型通过一路IO驱动一个键盘按键，省去了二极管依然能够防止按键冲突；

而且一路IO可以同时驱动一组LED显示和键盘按键；

每个第一电路模块可以根据需要相互连接，灵活组成数目不同的按键，而且相互连接后仅用一个第一电路模块与上位机通信即可。

综上，本实用新型电路结构简单，保持原有功能不变的情况下，在PCB板上单面布线，有效的降低了成本。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1为本实用新型LED显示与按键驱动电路一较佳的结构示意图；

图2为本实用新型LED显示与按键驱动电路一较佳的结构示意图；

图3为本实用新型控制器级联以及与上位机连接的电路结构示意图；

图4为本实用新型控制器级联以及与上位机连接的另一种电路结构示意图；

图5为本实用新型一较佳实施例结构示意图；

图6为本实用新型运行流程图。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

如图1所示，LED显示与按键驱动电路的一种连接方式。LED显示与按键驱动电路的LED与限流电阻R1串联，一端连接控制器IO端，另一端连接GND；键盘按键与电阻R2串联，一端连接与LED相同的IO端，另一端连接GND。

如图2所示，LED显示与按键驱动电路的另一种连接方式，原理与图1相同。LED显示与按键驱动电路的LED与限流电阻R1串联，一端连接控制器IO 端，另一端连接电源端VCC；键盘按键与电阻R2串联，一端连接与LED相同的 IO端，另一端连接电源端VCC。

如图3和4所示，本实施例中选取三个第一电路模块，各个第一电路模块中的控制器分别为控制器1、控制器2、控制器3。

如图3所示，控制器与上位机为级联模式，即控制器1与控制2连接，控制器2与控制器3连接，控制器3与上位机连接。

如图4所示，控制器与上位机为一主多从式连接，即控制器1和控制器2 分别与控制器3连接，控制器3与上位机连接。

如图5所示，控制器与键盘按键走线连接方式：

控制器的每个IO端管脚都与LED显示与按键驱动电路相连接，按键与按键之间相互独立(即LED显示与按键驱动电路相互独立)，一一相连。

芯片之间的通讯：

现有技术中，使用一颗芯片工作不需要进行接口通讯。本实用新型使用组合芯片相互连接的方法需使用I2C或SPI或串口等接口留作芯片与芯片之间接口通讯，当选取控制器与上位机级联模式时，为实现通讯级联，级联后级负责将级联前级与自己本级的数据整合，将整合后的数据继续往后级上报，最后键盘的接口与电脑使用USB或串口或PS2接口连接。简单可行，并不增加通讯成本。需要指出的是可以级联的第一电路模块不止一个。即第一电路模块相互级联，其中一个第一电路模块与上位机相连接。

如图6所示，具体实现步骤：

显示驱动与按键检测逻辑：

设置显示周期为T，显示周期根据是否闪烁、亮度调节自由设定，显示的占空比为n，通过调节占空比调节LED显示亮度。在每个显示停止口插入按键检测，按键检测时间不小于500us。

如图3和4所示，控制器1、控制器2、控制器3检测按键程序相同程序流程如下：

S1、程序初始化。

S2、后级或上位机是否设置显示亮度？如果是执行S3，如果否执行S4。

S3、更新设置显示占空比n。

S4、IO口设置成推挽输出模式，开启LED显示输出。

S5、LED显示时间>n*T？如果是执行S6，如果否执行S5。

S6、IO口设置成上拉输入模式，开启按键输入检测。

S7、IO口被拉低？如果是执行S8，如果否执行S2。

S8、消除按键抖动，再次检测按键IO口是否被拉低，如果是执行S9，如果否执行S2。

S9、获取前级键盘键值。

S10、整合键值，并上传给上位机。

使用一个或多个芯片驱动按键输入与LED显示，使用多个芯片驱动，芯片之间通过SPI、I2C或者其他通讯协议进行通讯，每一组LED显示与按键驱动电路使用一个IO控制。根据LED点亮的极性确定按键检测是上拉还是下拉，如果LED低电平点亮，那么公共端是接高电平，并且按键是上拉输入，默认是高电平，如果LED高电平点亮，那么公共端是接低电平，并且按键是下拉输入，默认是低电平。LED驱动IO可以通过PWM调节LED亮度，按键检测使用上拉检测或者下拉检测。按键检测与LED显示使用时分复用的方法。在每个显示周期插入键盘扫描。由于每个IO控制单独的LED显示与键盘按键输入检测，没有使用矩阵的方法，所以各个走线之间是相互独立的，可以进行单面布线。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带LED显示的键盘板，其特征在于，包括单面PCB板和多个设于所述单面PCB板上的第一电路模块，所述第一电路模块相互连接，其中一个第一电路模块与上位机相连接；

所述第一电路模块包括依次连接的控制器和若干个LED显示与按键驱动电路；

所述LED显示与按键驱动电路包括IO端、LED、限流电阻R1、电阻R2、键盘按键S1和接地端/电源端，所述LED与限流电阻R1串联，再分别与IO端、接地端/电源端连接；所述键盘按键与电阻R2串联，与LED和限流电阻R1并联，再分别与IO端、接地端/电源端连接。

2.根据权利要求1所述的带LED显示的键盘板，其特征在于，所述IO端为自带限流功能的IO端，限流电阻R1可以省略。

3.根据权利要求1或2所述的带LED显示的键盘板，其特征在于，所述第一电路模块中的若干个LED显示与按键驱动电路相互独立，分别与所述控制器相连接。

4.根据权利要求1或2所述的带LED显示的键盘板，其特征在于，所述第一电路模块中的控制器之间的连接方式为级联，各个所述控制器逐级连接，再与所述上位机连接。

5.根据权利要求1或2所述的带LED显示的键盘板，其特征在于，所述第一电路模块中的控制器之间的连接方式为一主多从，设置其中一个控制器为主控制器，所述主控制器与所述上位机连接，各个从控制器分别与所述主控制器连接。

6.根据权利要求1所述的带LED显示的键盘板，其特征在于，所述限流电阻R1的阻值为100Ω-10000Ω。

7.根据权利要求1或2所述的带LED显示的键盘板，其特征在于，所述电阻R2的阻值为1KΩ-1000KΩ。