JP2581051Y2 - マイクロコンピュータのキー信号入力回路 - Google Patents

マイクロコンピュータのキー信号入力回路

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JP2581051Y2
JP2581051Y2 JP1992029197U JP2919792U JP2581051Y2 JP 2581051 Y2 JP2581051 Y2 JP 2581051Y2 JP 1992029197 U JP1992029197 U JP 1992029197U JP 2919792 U JP2919792 U JP 2919792U JP 2581051 Y2 JP2581051 Y2 JP 2581051Y2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K21/02Input circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M11/00Coding in connection with keyboards or like devices, i.e. coding of the position of operated keys
    • H03M11/20Dynamic coding, i.e. by key scanning
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    • H03M11/24Static coding using analogue means, e.g. by coding the states of multiple switches into a single multi-level analogue signal or by indicating the type of a device using the voltage level at a specific tap of a resistive divider

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Input From Keyboards Or The Like (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、マイクロコンピュータ
のキー信号入力回路に関し、特にマイクロコンピュータ
のピン(PIN )数を減少できるようにしたキー信号入力
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロコンピュータは、大部分の電子
機器に使用される。
【0003】現在、一般に使用されているマイクロコン
ピュータのキー信号入力回路を図1を参照して説明す
る。
【0004】図1は、4個の駆動用グリッド信号GS1
〜GS4 を出力し4個のキー信号RS1 〜RS4 を入力
するマイクロコンピュータ1と、押ボタンスイッチS1
〜S16を含み、グリッド信号GS1 〜GS4 と押ボタン
スイッチS1 〜S16のオン/オフ状態により、4個のキ
ー信号を出力するキーマトリックス部2と、マイクロコ
ンピュータ1より出力される各グリッド信号GS1 〜G
4 を各ダイオードD1 〜D4 を介してキーマトリック
ス部2に伝達する4個のグリッドラインG1 〜G4 と、
キーマトリックス部2より出力されるキー信号をマイク
ロコンピュータ1の入力ポートに伝達する4個のリター
ンラインR1 〜R4 を備えたものである。
【0005】ここで、マイクロコンピュータ1は、リタ
ーンラインR1 〜R4 を介して入力する4個のキー信号
RS1 〜RS4 を一時貯蔵した後出力する入力レジスタ
1aと、入力レジスタ1aを介して入力されるキー信号
RS1 〜RS4 により、押ボタンスイッチS1 〜S16
オン/オフ状態を感知し、グリッド信号GS1 〜GS4
を提供するマイクロプロセッサ1bと、マイクロプロセ
ッサ1bより出力されるグリッド信号GS1 〜GS4
一時貯蔵した後、グリッドラインG1 〜G4 に各々出力
する出力レジスタ1cと、入力レジスタ1aと出力レジ
スタ1cおよびマイクロプロセッサ1b間に接続され、
マイクロプロセッサ1bに対してデータを入力/出力さ
せるためのデータバス1dを備えたものである。
【0006】キーマトリックス2は、グリッドラインG
1 には押ボタンスイッチS1 〜S4の一方端子が、グリ
ッドラインG2 には押ボタンスイッチS5 〜S8 の一方
端子が、グリッドラインG3 には押ボタンスイッチS9
〜S12の一方端子が、グリッドラインG4 には押ボタン
スイッチS13〜S16の一方端子が接続され、グリッド信
号G1 〜G4 と直交して配置されるリターンラインR1
〜R4 中、リターンラインR1 には押ボタンスイッチS
1 ,S5 ,S9 ,S13の他方端子が、リターンラインR
2 には押ボタンスイッチS2 ,S6 ,S10,S14の他方
端子が、リターンラインR3 には押ボタンスイッチ
3 ,S7 ,S11,S15の他方端子が、リターンライン
4 には押ボタンスイッチS4 ,S8 ,S12,S16の他
方端子が接続されたものである。すなわち、キーマトリ
ックス形態を有する。
【0007】図1の構成による動作を図2および図3を
参照して説明する。
【0008】図2(A)乃至図2(D)の示すように、
マイクロプロセッサ1bは水平方向に配置された各グリ
ッドラインG1 〜G4 に一定の時間差t2 をおいて順次
所定の幅t1 の“H”(high level:論理値1)信号が
印加するように、グリッド信号GS1 〜GS4 を連続出
力する。そして垂直方向に配置されたリターンラインR
1 〜R4 を介して入力されるキー信号RS1 〜RS4
より各押ボタンスイッチS1 〜S16のオン/オフ状態を
感知する。
【0009】例えば、図3のテーブルで示すように、グ
リッド信号GSが“H”状態であり、残存のグリッド
信号GS〜GSが全く“L”(low leve
l:論理値0)の状態である場合、このキー信号RS
は“H”として入力レジスタ1aに印加されると、マイ
クロプロセッサ1bは押ボタンスイッチSがスイッチ
オン状態(即ち、押圧状態)とすることを感知できる。
【0010】すなわち、図2(E)の示すように、押ボ
タンスイッチS1 がt3 時間の間押圧された状態であ
り、出力レジスタ1cより出力されるグリッド信号GS
1 が“H”状態であり、他のグリッド信号GS1 〜GS
4 が全く“L”状態である時、入力レジスタ1aに入力
されるキー信号RS1 は、図2(F)の示すように
“H”状態になる。この時、マイクロプロセッサ1bは
押ボタンスイッチS1 の押圧状態を認識する。そして、
他のキー信号RS2 〜RS4 は、図2(G)乃至図2
(I)の示すように全く“L”状態である。
【0011】このように、マイクロプロセッサ1bは、
グリッド信号GS1 〜GS4 をグリッドラインG1 〜G
4 に順次“H”状態として出力し、各々の場合に該当す
るキー信号RS1 〜RS4 の入力状態により押ボタンス
イッチS1 〜S16の押圧された状態を判別する。
【0012】一方、マイクロプロセッサ1bのポート数
を減少させるために、グリッド信号を除去し、一つのリ
ターンラインを介して入力されるキー信号の大きさによ
り押ボタンスイッチの押圧された状態を判別するキー信
号入力回路を図4に示す。図4は単一の入力ポートを有
するマイクロコンピュータ3と、押ボタンスイッチS17
〜S21および抵抗R1 〜R6 を有するキーマトリックス
4とを備えたものである。ここで、マイクロコンピュー
タ3はキーマトリックス4より出力されるキー信号をデ
ィジタル信号に変換させるためのアナログディジタルコ
ンバータ3aと、アナログディジタルコンバータ3aの
出力信号を一時貯蔵した後出力する入力レジスタ3b
と、入力レジスタ3bの出力信号を所要のところに伝達
するためのデータバス3cと、データバス3cを介して
入力されたキー信号により押ボタンスイッチS17〜S21
の押圧された状態を判別するためのマイクロプロセッサ
3dを備えたものである。
【0013】キーマトリックス4は、直流電源Vccと
接地GNDとの間に、プルアップ用抵抗R1 〜R6 が順
次直列接続され、抵抗間の各接続点と接地GNDとの間
に各押ボタンスイッチS17〜S21が接続されたものであ
る。
【0014】図4の構成による動作を説明する。
【0015】押ボタンスイッチS17〜S21のいずれかが
押圧されると、直列接続された抵抗R1 〜R6 のいずれ
かが選択されて全体の抵抗値が変化される。
【0016】この変化された全体の抵抗値にしたがって
分圧された電圧がマイクロコンピュータ3のアナログデ
ィジタルコンバータ3aに入力ポートPを介して入力さ
れる。この時、アナログディジタルコンバータ3aは、
その入力電圧をディジタルデータと変換した後入力レジ
スタ3bに出力し、この入力レジスタ3bに一時貯蔵さ
れたディジタルデータはデータバス3cを介してマイク
ロプロセッサ3dに入力される。このとき、マイクロプ
ロセッサ3dはディジタルデータを分析して各押ボタン
スイッチS17〜S21の押圧状態を判別する。
【0017】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は下記の通りの不都合があった。まず、図1の示すよ
うなキー信号入力回路は、データ入出力のための伝送ラ
インの数が多いということがあった。即ち、マイクロコ
ンピュータに必要とする伝送ラインの数は、4個のグリ
ッドラインおよび4個のリターンライン等、8個のライ
ンが必要である。しかし、8個のラインによる最大の場
合の数が28 =256に比べると、図1ではキーマトリ
ックスの特性上16種類の状態のみ使用するので非効率
的である。図4の示すキー信号入力回路は、マイクロコ
ンピュータ側で、1つのラインのみ必要とするので、ポ
ート数を減少することができる長所はあるが、全体の抵
抗値の差により押ボタンスイッチの押圧状態を判別しな
ければならないので、この数が限定される短点があっ
た。
【0018】また、押ボタンスイッチで発生される過渡
状態の短い周期の信号や接地側を介して入力される雑音
によってマイクロコンピュータが誤作動を起す問題点が
あった。
【0019】本考案の目的は、このような従来の技術の
不都合を解消し、キー信号が単一のポートを介してマイ
クロコンピュータに入力されるようにして集積回路のピ
ン数を減少できるようにしたマイクロコンピュータのキ
ー信号入力回路を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本考案によれば、キー認識手段のマイクロプロセ
ッサの複数のグリッド信号を一定の時間差において順次
出力すれば、出力レジスタは、これらを一時停止した
後、各々他の電源に出力する。各電源ライン上に配置さ
れた複数のダイオードは、入力されるグリッド信号によ
り順次導通されて一方に共通に連結され、所定の電源を
キー信号発生手段に順次供給する。この時、使用者の選
択により各電源ライン上で、電源の供給と接続されたキ
ーの選択とが同時に行なわれると、これに相応する所定
の電圧がキー信号として発生する。このキー信号はアナ
ログ形態としてキー認識手段内の複数のアナログディジ
タルコンバータに同時に入力する。
【0021】このアナログディジタルコンバータは、出
力レジスタより出力された各グリッド信号を各々の駆動
クロック信号として入力する。
【0022】したがって、自身の駆動クロック信号がキ
ー信号と同期されるアナログディジタルコンバータのみ
が駆動されて入力されたキー信号をディジタル信号と変
換させる。このディジタルキー信号は配列設置された入
力レジスタに一時貯蔵された後、マイクロプロセッサに
入力され、マイクロプロセッサはこのディジタルキー信
号により選択されたキーを認識する。
【0023】
【実施例】本考案によるマイクロコンピュータのキー信
号入力回路を、図5を参照しながら詳細に説明する。
【0024】図5は、4個のグリッド信号GS 〜GS
を順次にグリッドライン 〜G に各々出力し、1
個のキー信号を入力するマイクロコンピュータ5(キー
認識手段)と、逆流防止用である4個のダイオードD
〜Dを含み、マイクロコンピュータ5より出力される
4個のグリッド信号GS 〜GS により直流電源Vc
cを通過または遮断させるための電源供給回路6、キー
としての20個の押ボタンスイッチS30〜S34,S
40〜S44,S50〜S54,S60〜S64を含
み、電源供給手段6を介して印加される直流電源Vcc
と、押ボタンスイッチS30〜S34,S40
44,S50〜S54,S60〜S64のオン/オフ
状態により、該当する1個のキー信号をマイクロコンピ
ュータ5に出力するためのキーマトリックス部7とを
えたものである。ここで、マイクロコンピュータ5は、
グリッド信号GS 〜GS を提供し、入力されるキー
信号により押圧された(選択された)押ボタンスイッチ
を認識するためのマイクロプロセッサ5aと、マイクロ
プロセッサ5aより提供された4個のグリッド信号GS
〜GS を一時貯蔵した後順次に時間間隔をおいて各
グリッドラインG〜Gに出力する出力レジスタ5b
と、キーマトリックス部7より入力された単一のキー信
号を同時に入力し、出力レジスタ5bより出力された4
個のグリッド信号GS〜GSを、各々の駆動クロッ
ク信号CK〜CKとして入力して駆動期間中、単一
のキー信号をディジタル信号として変換させるための4
個のアナログディジタルコンバータ5c〜5c、各
アナログディジタルコンバータ5c〜5cの出力信
号を一時貯蔵した後出力するための4個の入力レジスタ
5d〜5dと、入力レジスタ5d〜5dの出力
信号をマイクロブロセッサ5aに伝送し、マイクロプロ
セッサ5aより出力されたグリッド信号GS 〜GS
を出力レジスタ5bに伝送させるためのデータバス5e
を備えたものである。
【0025】キーマトリックス7は、電源供給回路6の
ダイオードD 〜D のカソード側に各々接続された
プルアップ抵抗R10,R20,R30,R40プルア
ップ用抵抗R10と接地の間に直列に順次接続した抵抗
11〜R15と、抵抗R11〜R15間の各接続点と
接地との間に各々接続された押ボタンスイッチS30
34と、プルアップ用抵抗R20と接地との間に直列
に順次接続した抵抗R21〜R25と、抵抗R20〜R
25間の各接続点と接地との間に各々接続した押ボタン
スイッチS40〜S44と、プルアップ用抵抗R30
直列に順次接続した抵抗R31〜R35と、抵抗R30
〜R35間の各接続点と接地との間に各々接続した押ボ
タンスイッチS50〜S54と、プルアップ用抵抗R
40に順次に直列接続した抵抗R41〜R45と、抵抗
40〜R45間の各接続点と接地との間に各々接続し
た押ボタンスイッチS60〜S64と、各アノードが抵
抗R10〜R11と抵抗R20〜R21と、抵抗R30
〜R31および抵抗R40〜R41間の各接続点に接続
され、各カソードが共通に4個のアナログディジタルコ
ンバータ5c〜5cの入力側に接続された逆流防止
の役割をする4個のダイオードD〜D12を備えたも
のである。
【0026】図5の構成による動作を図6および図7を
参照して説明すれば次の通りである。
【0027】まず、図6(A)乃至図6(D)の示すタ
イミング図のように、ディジタル式駆動のためのグリッ
ド信号(またはストローブ信号)GS〜GS出力
レジスタ5bを介して順次にグリッドライン 〜G
を通じて出力される。
【0028】この時、押ボタンスイッチS30〜S34、S
40〜S44,S50〜S50,S60〜S64の押圧状態を判別す
るほどのパルス幅t4 を有する各グリッド信号GS5
GS8 が一定の時間差t5 をおいて順次に“H”状態と
して逆流防止用ダイオードD5 〜D8 のアノードに印加
と共に、アナログディジタルコンバータ5c1 〜5c4
のクロック端子CK1 〜CK4 に駆動クロック信号とし
て各々印加される。すなわち、アナログディジタルコン
バータ5c1 はグリッド信号GS5 が入力される間のみ
駆動される。
【0029】このように、グリッドラインG5 〜G8
順次“H”状態のグリッド信号(GS5 〜GS8 を出力
させ、ダイオードD5 〜D8 が順次導通され、キーマト
リックス7にグリッド信号GS5 〜GS8 を介して順次
直流電源Vccが供給される。
【0030】この時、各押ボタンスイッチS30〜S
34,S40〜S44,S50〜S50,S60〜S
64の押圧状態により各々異なる時定数を有する電圧が
接続点P −P を介して発生され、この電圧はダイオ
ードD〜D12を介してマイクロコンピュータ5の入
力ポートPにキー信号として入力される。このキー信
号は該当するアナログディジタルコンバータ5c〜5
と入力レジスタ5d〜5d及びデータバス5e
を介してマイクロプロセッサ5aに入力されマイクロプ
ロセッサ5aはこのキー信号によりどの押ボタンスイッ
チが押されたものであるかを認識する。
【0031】例えば、図6(E)の示すように、押ボタ
ンスイッチS31が所定時間tの間押された状態であ
ると、キーマトリックス部7の接続点Pでの電圧は、
図6(F)の示すように時間t以外の期間において
は、下記式(1)のようなレベルを有する電圧として
され、 V=((R11+…+R15)/(R10+…+R15))・Vcc ……(1) 時間t以内の期間においては、下記式(2)のような
レベルを有する電圧として示される。 V=(R11/(R10+R11))・Vcc ……(2)接続点P 〜P の電圧は、図6(G)〜(I)に示す
ように、 全区間各々下記式(3)(4)(5)のような
レベルを有する電圧として示される。 V=((R21+…+R25)/(R20+…+R25))・Vcc ……(3) V=((R31+…+R35)/(R30+…+R35))・Vcc ……(4) V=((R41+…+R45)/(R40+…+R45))・Vcc ……(5) 接続点P〜Pにおいての電圧は、各逆流防止用ダイ
オードD〜D12を介して図6(J)の示すように合
成された後、マイクロコンピュータ5の入力ポートP
にキー信号として入力される。
【0032】図6(J)の示すキー信号のレベルは、逆
流防止用ダイオードD〜D12を介して+0.6Vが
降圧されたものである。そしてこの入力ポートPを介
して入力されたキー信号はアナログディジタルコンバー
タ5c〜5cへ同時に印加されるが、このアナログ
ディジタルコンバータ5c〜5cの中、クロック信
号として印加されるグリッド信号GS 〜GS によっ
駆動状態であるアナログディジタルコンバータのみが
アナログ状態であるキー信号をディジタルデータとして
変換させる。このディジタルデータは入力レジスタ5d
〜5dのうち、該当される入力レジスタで一時貯蔵
された後、データバス5eを介してマイクロプロセッサ
5aに入力される。マイクロプロセッサ5aは、入力レ
ジスタ5d〜5dにより入力されたキー信号の形態
を判断して押ボタンスイッチS30〜S34,S40
44,S50〜S50,S60〜S64の中のいずれ
が押圧されたかを認識する。例えばキー信号の入力状態
を示す図7によって説明されるように、入力レジスタ5
を介してキー信号が入力すると押ボタンスイッチS
30〜S34のいずれかが押されたことを認識し、キー
信号の形態を判別して押ボタンスイッチS30〜S34
のいずれが押されたことを認識することとなる。
【0033】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
マイクロコンピュータを使用する電子品において、マイ
クロコンピュータの入力のポート数を減少することがで
きるので、集積素子の小型化および簡略化を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の一例であるマイクロコンピュータの
キー信号入力回路の構成を示す回路図。
【図2】図1の各部波形図。
【図3】図1に示す出力レジスタのデータと入力レジス
タのデータおよび押ボタンスイッチとの関係を示す説明
図。
【図4】従来技術の他の例であるマイクロコンピュータ
のキー信号入力回路の構成を示す回路図。
【図5】本考案によるマイクロコンピュータのキー信号
入力回路の構成を示す回路図。
【図6】図5の各部波形図。
【図7】図5に示す入力レジスタのデータと押ボタンス
イッチとの関係を示す説明図。
【符号の説明】5 キー信号認識手段 6 電源供給手段 7 キー信号発生手段 D〜D12 ダイオード G〜G グリッドライン GS〜GS グリッド信号 5a マイクロプロセッサ 5b 出力レジスタ 5c〜5c アナログディジタルコンバータ 5d〜5d 入力レジスタ 5e データバス S30〜S34,S40〜S44,S50〜S54,S
60〜S64 押ボタンスイッチ R10〜R15,R20〜R25,R10〜R15,R
30〜R35,R40〜R45 抵抗 入力ポート

Claims (5)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】単一の入力ポートを含み、複数のグリッド
    信号を一定の時間差において順次出力し、各グリッド信
    号に同期されて外部より連続的に入力されるキー信号を
    判別して選択された該当キーを認識するためのキー認識
    手段と、キー認識手段より出力される各グリッド信号に
    よって複数の電源ラインを介して所定の電源を一定の時
    間差において順次出力するための電源供給手段と、所定
    の個数ずつ前記各電源ラインに連結される複数のキーを
    含み、電源供給手段を介して各電源ラインに供給された
    電源に同期し選択される各キーにより相互に異なる値の
    キー信号をキー認識手段に出力するキー信号発生手段
    と、を含むことを特徴とするマイクロコンピュータのキ
    ー信号入力回路。
  2. 【請求項2】キー認識手段は、 複数のグリッド信号を一定の時間差において順次出力
    し、外部より入力されるキー信号に相応するディジタル
    信号から該当キーを認識するマイクロプロセッサと、 マイクロプロセッサより出力された各グリツド信号を一
    時貯蔵した後、出力するための出力レジスタと、 出力レジスタより出力された各グリッド信号を各々の駆
    動クロック信号として入力すると共に、キー信号発生手
    段から入力されたキー信号を入力し、これを自身の駆動
    クラック信号と同期するディジタル信号に変換するため
    の複数のアナログ−ディジタルコンバータと、 各アナログ−ディジタルコンバータを一時貯蔵した後、
    データバスを介して前記マイクロプロセッサに伝達する
    ための複数の入力レジスタと、 を含むことを特徴とする請求項1記載のマイクロコンピ
    ュータのキー信号入力回路。
  3. 【請求項3】前記電源供給手段は、 直流電源と、前記各電源ライン上に分離配置され、前記
    直流電源とキー信号発生手段との間に連結され、前記キ
    ー認識手段より出力された各グリッド信号により、一定
    の時間差をおいて順次導通されて前記キー信号発生手段
    に前記直流電源を供給するための複数のダイオードと、 を含むことを特徴とする請求項1記載のマイクロコンピ
    ュータのキー信号入力回路。
  4. 【請求項4】キー信号発生手段は、 前記電源供給手段の出力側と接地との間の各電源ライン
    ごとに各々所定の個数ずつ直列接続される複数の抵抗
    と、 各電源ラインに直列接続された抵抗間の各接続点と接地
    間に各々接続され、キーの役割をする複数の押ボタンス
    イッチと、 各々のアノードが各電源供給ラインの抵抗接続点のう
    ち、電源供給手段側に最も近くのものに連結され、各々
    のカソードが共通に前記キー認識手段の入力ポートに連
    結された複数のダイオードと、 を含むことを特徴とする請求項1記載のマイクロコンピ
    ュータのキー信号入力回路。
  5. 【請求項5】複数のダイオードは、 電圧反転現象が防止されるように、各々のアノードが直
    流電源と出力レジスタ側とに接続され、各々のカソード
    がキー信号発生手段側に接続されたことを特徴とする請
    求項3記載のマイクロコンピュータのキー信号入力回
    路。
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