JP5177511B2 - キー検出装置および携帯電子機器 - Google Patents
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Description
また、ここでは、4×4のキーマトリクス3が例示されており、計16個のキー31を検出するために、CPU20は、出力側のポート4個(入出力ポート1)、入力側のポート(入力ポート8)4個の、計8個のポートを用いてスキャンし、押下されたキー31を検出している。
このように、N個のキーを検出するためにキー検出装置を構成する場合、CPU20は、2×√N個のポートを割り当てる必要があり、CPU20のポート数を逼迫させる大きな原因になっている。
なお、図8中、キャパシタ10は、1個の出力ポートにより制御され、キーマトリクス3の電位を記憶するために用いられる。符号6、9は逆電流防止用のダイオードを示している。
ここでは、3×3のキーマトリクス30が例示されている。
また、キーマトリクス30に接続される制御回路100(CPU)は、入出力ポート11〜13を介し、出力ラインRow1〜Row3への電圧印加状態における各検出ラインP1〜P3の電圧状態に基づいて、キースイッチS11〜S33の操作状態を判別する。
キースイッチS11〜S33は、キースイッチS11〜S33の操作が無い状態では電圧保持回路RC11〜RC33への充電を許可し、キースイッチS11〜S33の操作がある状態では電圧保持回路RC11〜RC33への充電を不可とする。制御回路100は、キースイッチS11〜S33の操作の有無により電圧保持回路RC11〜RC33の電圧保持状態が変動した場合、検出ラインP1〜P3における電圧変動を検知することにより、キースイッチS11〜S33の操作の有無を検出する。
また、プルダウン抵抗を必要とせず、電圧保持回路RC11〜RC33を構成するキャパシタへは、キースイッチS11〜S33に接続された抵抗を通して充放電される。また、対グランドに対する電流は、キースイッチS11〜S33が押下されている時にしか流れないため、抵抗値を小さくすることができる。そのためのキャパシタと抵抗による時定数を小さくすることができ、応答の速いキーマトリクス検出を行なうものである。
以下、図2のタイミングチャートを参照しながら、図1に示す本発明の実施の形態に係るキー検出装置の動作について詳細に説明する。
キースキャンを開始する前は、全ての入出力ポート11〜13の出力であるP1〜P3は“Low”レベルになっている。いま、Row1をスキャンするために、入出力ポート11のみ“High”レベルに設定して検出ラインP1のみ有効とする。このとき、制御回路100(CPU)は、電圧保持回路RC11、RC21、RC31の各キャパシタの充電電圧がほぼ飽和するまで入出力ポート11に対し、出力レベル“High”を継続して出力する(図2中、A:充電周期)。その後Cont信号を”High”レベルに切り替え、入出力ポート11〜13を入力設定に切替える。この状態で制御回路100(CPU)は、入出力ポートP1〜P3の状態を順次リードし(図5中、B:検出周期)、キースイッチS11、S21、S31のON/OFFを検出する。
このとき、制御回路100(CPU)は、電圧保持回路RC13、RC23、RC33の各キャパシタの充電電圧がほぼ飽和するまで入出力ポート13に対して“High”レベル出力を継続した後、Cont信号を“High”レベルに切り替え、入出力ポート11〜13を入力設定に切替える。この状態で、制御回路100(CPU)は、検出ラインP1〜P3の状態をリードし、キースイッチS13、S23、S33のON/OFFを検出する。
そして、Row1のスキャンに戻り、スキャン動作を継続する。
このとき、出力ラインRow1〜Row3と検出ラインP1〜P3は、それぞれ出力の検出を切替え可能な入出力ポート11〜13に接続され、第1の周期内(A:充電周期)において、電圧保持回路RC11〜RC33(のキャパシタ)が充電されるまでの一の出力ポートに対して電圧が印加され、充電が完了する程度の時間の印加が完了後に電圧印加が解除され、そのときの検出ラインでの電圧状態が判定される。このとき、電圧保持回路RC11〜RC33による電圧保持は、第2の周期(B:開放周期)を十分保持できる程度の時定数を有するものとする。
しかしながらこのダイオード32は、キー31と直列に挿入される必要があることから、各キーの直近に配置されることになり、したがって、キーマトリクス3を、配置、配線する上で自由度を阻害する大きな要因になる。
したがって、一つの列をスキャンした後、次の列をスキャンするまでの間にこのキャパシタ10が放電されている必要があり、応答性の良いキー検出が困難である。一方、この時定数を小さくするためにプルアップ抵抗2の値を小さくした場合、出力ポートから“High”を出力した場合の消費電流が大きくなってしまう。
各種データとは、音声通話時の音声データ、メール送受信時のメールデータ、ウェブ閲覧時のウェブページデータ等である。
操作部22は、図1に示すキー検出装置を含み、ここでキー押下が検出されると、制御部27による制御の下でキーコードに変換され、ここで認識されたデータが後述する表示部24に表示される。
を用いて構成されており、制御部27により生成され記憶部26の所定の領域(VRAM領域)に書き込まれた表示データに応じた画像を表示する。
記憶部26は、例えば、制御部27が実行するコンピュータのプログラム(OS(Operating System)やアプリケーションプログラム)の他に、撮像部15により撮影された画像ファイル、通信部21を介して不図示の外部接続サーバから取得したダウンロードファイルが記憶されている。
また、記憶部26には、通信相手の電話番号や電子メールアドレス等の個人情報を管理するアドレス帳、着信音やアラーム音を再生するための音声ファイル、待ち受け画面用の画像ファイル、各種の設定データ、プログラムの処理過程で利用される一時的なデータ等も記憶されている。
なお、記憶部26は、例えば、不揮発性の記憶デバイス(不揮発性半導体メモリ、ハードディスク装置、光ディスク装置など)やランダムアクセス可能な記憶デバイス(例えばSRAM、DRAM)などによって構成される。
すなわち、制御部27は、携帯電話の各種処理(回線交換網を介して行われる音声通話、電子メールの作成と送受信、インターネットのWeb(World Wide Web)サイトの閲覧など)が操作部22の操作に応じて適切な手順で実行されるように、上述した各ブロックの動作(通信部21における信号の送受信、音声入出力部23における音声入出力、表示部24における画像の表示、撮像部25における撮像処理等)を制御する。
そして制御部27は、図1に示したキー検出装置の制御部100を有している。つまり、図2に示した方法により、キースイッチ全ての操作検出を行うことが可能である。さらに制御部27は、検出したキー操作に応じて演算処理を行い、その結果を表示部24に出力することを行う。
制御部27は、記憶部27に格納されたプログラムに基づいて処理を実行するコンピュータ(マイクロプロセッサ)を備えており、このプログラムにおいて指示された手順に従って上述した制御を実行する。すなわち、制御部27は、記憶部26に格納されるOSやアプリケーションプログラム等のプログラムから命令コードを順次読み込んで処理を実行する。
なお、図2の「B:検出周期」において、入出力ポートP1〜P3のリードについてはそれぞれ順次行うという例を示したが、全入出力ポートの状態を一度にリードできる構成であれば、P1〜P3を順次リードせずとも良い。
また、携帯電子機器として、携帯電話のみ例示したが、携帯電話に限らず、PDA(Personal Digital Assistants)、やゲーム機等にも同様に適用が可能である。
また、各キーに電圧保持回路を持たせることにより、全てのキー押下の組合せに対して検出が可能になる。更に、キーの多重押しによる誤検出を回避するために、従来、直列に挿入された逆電流防止用のダイオードを必要とし、また、逆電流防止用のダイオードがキーに直列に挿入され、キーマトリクスを配置、配線する上で自由度を阻害する大きな要因となっていたが、ここでは、いずれも不要となるため、部品点数の削減にも寄与し、安価にキーレスポンスの向上がはかることができる。
Claims (8)
- 複数の出力ラインと、複数の検出ラインと、前記出力ラインと前記検出ラインが交差する箇所に接続される複数のキースイッチとを含むキーマトリクスと、
前記出力ラインへの電圧印加状態における前記各検出ラインの電圧状態に基づいて、前記キースイッチの操作状態を判別する制御回路と、
前記出力ラインと前記検出ラインの組み合わせ毎に、前記出力ラインから充電される前記検出ラインに対する所定の電圧を保持する電圧保持回路と、を有し、
前記複数のキースイッチは、
前記キースイッチの操作が無い状態では前記電圧保持回路への充電を許可し、前記キースイッチの操作がある状態では前記電圧保持回路への充電を不可とするようそれぞれ個別の前記電圧保持回路に接続され、
前記制御回路は、
前記キースイッチの操作の有無に対応してグランドへの接続が切り替わることにより放電の有無が切り替わる前記電圧保持回路での電圧保持状態の電圧変動を、前記検出ラインごとに検知することにより、前記キースイッチそれぞれの操作有無を検出する
ことを特徴とするキー検出装置。 - 前記出力ラインは、前記制御回路の複数の出力ポートにそれぞれ接続され、第1の周期で前記各出力ポートから順次検出電圧が印加され、
前記検出ラインは、前記電圧状態を前記第1の周期内における第2の周期で順次判定する複数の入力ポートにそれぞれ接続され、
前記制御回路は、
前記出力ラインの一つへの電圧印加毎に、前記検出ラインのそれぞれの電圧状態を検知して前記キースイッチそれぞれの操作有無の判定を行う
ことを特徴とする請求項1に記載のキー検出装置。 - 前記各出力ラインと前記出力ポート間に設けられ、前記複数の出力ラインにおける一つに電圧を印加する際に、他の出力ラインを前記出力ポートから開放するラインを切替えるライン切替え回路を含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のキー検出装置。 - 前記制御回路は、
一の出力ラインに電圧を印加する際、前記電圧を印加する出力ライン以外は前記ライン切替え回路により前記出力ポートとの接続を開放し、前記出力ラインにより充電が完了した後に前記ライン切替え回路の状態を維持したまま前記各検出ラインにおける電圧状態を判定する
ことを特徴とする請求項3に記載のキー検出装置。 - 複数の出力ラインと、複数の検出ラインと、前記出力ラインと前記検出ラインが交差する箇所に接続される複数のキースイッチとを含むキーマトリクスと、
前記出力ラインへの電圧印加状態における前記各検出ラインの電圧状態に基づいて、前記キースイッチの操作状態を判別する制御回路と、
前記出力ラインと前記検出ラインの組み合わせ毎に、前記出力ラインから充電される前記検出ラインに対する所定の電圧を保持する電圧保持回路と、を有し、
前記複数のキースイッチは、
前記キースイッチの操作が無い状態では前記電圧保持回路への充電を許可し、前記キースイッチの操作がある状態では前記電圧保持回路への充電を不可とするようそれぞれ個別の前記電圧保持回路に接続され、
前記制御回路は、
前記キースイッチの操作の有無により前記電圧保持回路での電圧保持状態の電圧変動を、前記検出ラインごとに検知することにより、前記キースイッチそれぞれの操作有無を検出するとともに、
前記出力ラインは、前記制御回路の複数の出力ポートにそれぞれ接続され、第1の周期で前記各出力ポートから順次検出電圧が印加され、
前記出力ラインと前記検出ラインは、それぞれ出力と検出を切替え可能なポートに接続され、前記第1の周期内において、前記電圧保持回路が充電されるまでは一の出力ラインに対して電圧が印加され、
前記制御回路は、
前記充電が完了後に電圧印加を解除し、その後検出ラインでの電圧変動を検知する
ことを特徴とするキー検出装置。 - 前記電圧保持回路による電圧保持は、前記第2の周期を十分保持できる程度の時定数を有する
ことを特徴とする請求項2に記載のキー検出装置。 - 複数の出力ラインと、複数の検出ラインと、前記出力ラインと前記検出ラインが交差する箇所に接続される複数のキースイッチとを含むキーマトリクスと、
前記出力ラインへの電圧印加状態における前記各検出ラインの電圧状態に基づいて、前記キースイッチの操作状態を判別する制御回路と、
前記出力ラインと前記検出ラインの組み合わせ毎に、前記出力ラインから充電される前記検出ラインに対する所定の電圧を保持する電圧保持回路と、を有し、
前記複数のキースイッチは、
前記キースイッチの操作が無い状態では前記電圧保持回路への充電を許可し、前記キースイッチの操作がある状態では前記電圧保持回路への充電を不可とするようそれぞれ個別の前記電圧保持回路に接続され、
前記制御回路は、
前記キースイッチの操作の有無により前記電圧保持回路での電圧保持状態の電圧変動を、前記検出ラインごとに検知することにより、前記キースイッチそれぞれの操作有無を検出するとともに、
前記出力ラインは、前記制御回路の複数の出力ポートにそれぞれ接続され、第1の周期で前記各出力ポートから順次検出電圧が印加され、
前記電圧保持回路は、抵抗とキャパシタを含み、
前記抵抗の一端は前記出力ラインに、他端はキャパシタに接続され、前記キャパシタの他端は接地され、
前記キースイッチは、前記キャパシタをバイパスして接地させるスイッチである
ことを特徴とするキー検出装置。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載のキー検出装置と、
表示部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
n(任意の整数)番目の出力ラインにおけるキー検出処理時、前記n番目の出力ラインへの電圧印加により前記電圧保持回路への充電を行い、前記n番目の出力ラインへの電圧印加を停止し、前記各検出ラインでの電圧状態を判定してキースイッチの操作を認識し、当該認識されたキースイッチの種別を前記表示部に表示する
ことを特徴とする携帯電子機器。
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