KR19990027755A - 마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로 - Google Patents

Abstract

마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로가 개시되어 있다. 입력 단자로부터 디지탈 펄스 전압을 입력받아 (-)전압이 전달되는 것을 방지하기 위해 다이오우드와 기준 저항에 의해 정류 작용을 수행하는 입력 정류부와, 스위칭부는 일측은 저항에 연결되고 타측은 접지된 N개의 스위치로 구성되어 스위치를 누를 때 방전 되고 스위치를 뗄 때 충전하여, 각 스위칭될 때마다 RC시상수 값의 변화에 의해 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 버퍼로 제공하여 버퍼에서 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 그대로 마이컴의 TC포트로 제공하며 마이컴은 펄스 폭을 감지하여 스위치된 N개 입력 신호를 감지하게 된다. 따라서, 상기 마이컴의 키 매트릭스 입력 회로를 구성하여 마이컴에서 한 개의 포트만으로 다수의 키 입력을 받음으로써 마이컴의 포트를 절약하고 다수 입력 회로를 단순화할 수 있다.

Description

마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로

본 발명은 마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이컴에서 하나의 포트만으로 다수의 키 입력을 받음으로써 마이컴의 포트를 절약하고 다수 입력 회로를 단순화할 수 있는 마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로에 관한 것이다.

도 1a는 종래의 다수의 포트를 이용한 키 매트릭스를 나타낸 도면이다.

상기 기존의 키 매트릭스 회로는 도 1에 도시한 바와 같이, 4개의 다수의 키입력을 4개의 입력 포트(P₁, P₂, P₃, P₄)에 입력되어 16가지의 스위치를 거쳐 4개의 출력 포트(P₅, P₆, P₇, P₈)로 4개의 다수 출력을 하는 4x4의 키 매트릭스를 예로서 도시한 도면이며, 보다 일반화시키면 다수의 키의 입력 포트수가 N개라면 출력 포트가 N개가 되어 N x N 스위칭부의 키 매트릭스를 구성한다. 상기 N개의 입력 포트에 펄스 전압이 입력되어 각 스위치에서 스위칭이 됨에 따라 N개의 각 출력 포트에선 하이나 로우의 디지털 값이 출력되게된다. 상기 종래의 다수의 포트를 이용한 키 매트릭스에 있어서는 키의 갯수에 따라 포트수도 증가하여 입력 및 출력 포트가 많이 소요되는 단점이 존재한다.

도 1b는 종래의 마이컴의 A/D 포트를 이용한 입력 회로이다.

입력 단자로부터 펄스 전압을 입력받아 전압 배분에 의해 스위치를 누름에 따라 변경된 펄스 전압을 제공한다. 이 때, 제공되는 S/W1의 스위치를 누를때의 전압은 V1 = Vcc, S/W2의 스위치를 누를 때의 전압은 V2 = Vcc, S/W3의 스위치를 누를 때의 전압은 V3 = Vcc, S/W4의 스위치를 누를 때의 전압은 V4 = Vcc의 전압 배분이 되어 이런 형태로 N개의 입력 전압을 분배하여 마이컴의 A/D포트로 제공하게 된다.

따라서, 상기한 종래의 다수의 포트를 이용한 키 매트릭스에 있어서는 키의 개수에 따라 포트수도 증가하여 입력 및 출력 포트가 많이 소요되며, 종래의 마이컴 A/D 포트를 이용한 입력 회로는 A/D 포트가 없는 마이컴은 사용하지 못하는 문제점이 존재한다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 다수의 입력을 하기 위한 키 매트릭스 입력 회로를 제공하는 것이다.

도 1a는 종래의 다수의 포트를 이용한 키 매트릭스를 나타낸 도면이다.

도 1b는 종래의 마이컴의 A/D 포트를 이용한 입력 회로이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로이다.

도 3은 상기 도 2의 스위치중 어느 한 개 눌렀을때의 키 매트릭스 입력 회로이다.

도 4는 상기 도 2의 각 스위치를 눌렀을 때 커패시터와 각 스위칭부의 저항에 펄스 파형을 나타낸다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

Vcc : 시스템의 전원전압 V_I: 펄스 입력 전압

SW₁, SW₂, SW₃… SW_n: 스위치 D1, D2 : 다이오우드

Rc, Rf, R₁, R₂, R₃… R_n: 저항 C : 커패시터

TC 포트 : 마이컴의 Timer Count 포트 100 : 입력 정류부

200 : 스위칭부 300 : 버퍼

400 : TC포트가 내장된 마이컴

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은,

충전 및 방전되는 전압을 입력받아 (-)전압을 통과시키지 않도록 정류하여 정류된 전압을 제공하기 위한 입력 정류부;

입력 단자로부터 펄스 전압을 입력받아 상기 충전 및 방전된 전압이 (+)전압으로 정류되어 스위치가 눌려져 저항과 커패시터의 시상수의 변화에 의해 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 제공하기 위한 스위칭부;

일측은 마이컴의 TC 포트에 연결되고 타측은 스위칭부에 연결되며, 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 입력받아 바이패싱하여 그대로 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 제공하기 위한 버퍼; 및

상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 TC포트에서 입력받아 펄스 폭을 감지하여 N개의 입력 신호를 감지하기 위한 마이컴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로를 제공한다.

본 발명에 의하면, 입력 단자로부터 디지탈 펄스 전압을 입력받아 스위칭될 때 방전되고 스위칭뗄 때 충전하여 커패시터에서 충전 및 방전되어 다이오우드와 기준저항에 의해서 상기 충전 및 방전전압을 (-)전압을 통과하지 못하도록 정류 작용을 하여 스위칭부로 제공한다. 스위칭부는 일측은 저항에 연결되고 타측은 접지된 N개의 스위치로 구성되어 스위치를 누를 때 방전 되고 스위치를 뗄 때 충전하여, 각 스위칭될 때마다 RC시상수 값의 변화에 의해 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 버퍼로 제공하고 버퍼에서는 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 그대로 마이컴의 TC포트로 제공하며 마이컴은 펄스 폭을 감지하여 N개 입력 신호를 파악하게 된다.

따라서, 마이컴에서 한 개의 포트만으로 다수의 키 입력을 받음으로써 마이컴의 포트를 절약하고 다수 입력 회로를 단순화할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이컴에서 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로이다.

상기 키 매트릭스 회로는 입력 정류부(100), 스위칭부(200), 버퍼(300) 및 마이컴(400)으로 구성된다.

상기 입력 정류부(100)는 제1 다이오우드(D1) 및 기준 저항(R_f)으로 구성된다.

상기 제1 다이오우드(D1)는 일측은 상기 커패시터(C)와 연결되고 타측은 기준 저항(R_f)과 연결되어 (-)전압이 통과하지 못하도록 정류 작용을 수행한다.

상기 기준 저항(R_f)은 일측은 상기 제1 다이오우드(D1)와 연결되고 타측은 접지된다.

상기 스위칭부(200)는 커패시터 저항(R_c), 커패시터(C), 제1 저항(R₁), 제2 저항(R₂), 제3 저항(R₃) … 제N 저항(R_n) 및 제1 스위치(SW₁), 제2 스위치(SW₂), 제3 스위치(SW₃) … 제N 스위치(SW_n)로 구성된다.

상기 전류 제한용 저항(R_c)는 일측은 입력 단자(103)와 연결되고 타측은 커패시터(C)와 연결되어 전류를 제한한다.

상기 커패시터(C)는 (+)측은 상기 커패시터 저항(R_c)과 타측은 제1 다이오우드(D1)와 연결되어 충전 및 방전된다.

상기 제1 저항(R₁)은 일측은 상기 커패시터의 (-)측과 상기 입력부(100)의 제1 다이오우드(D1)의 (+)단자에 연결되고 타측은 제1 스위치(SW₁)로 연결된다.

상기 제2 저항(R₂)은 일측은 상기 제1 저항(R₁)과 연결되고 타측은 제2 스위치(SW₂)와 연결된다.

상기 제3 저항(R₃)은 일측은 상기 제2 저항(R₂)과 연결되고 타측은 제3 스위치(SW₃)와 연결된다.

상기 제N 저항(Rn)은 일측은 상기 제N 저항(Rn)과 연결되고 타측은 제N 스위치(SWn)와 연결된다.

상기 제1 스위치(SW₁)는 일측은 상기 제1 저항(R₁)과 연결되고 타측은 접지된 스위칭 기능을 수행한다.

상기 제2 스위치(SW₂)는 일측은 상기 제2 저항(R₂)과 연결되고 타측은 접지된 스위칭 기능을 수행한다.

상기 제3 스위치(SW₃)는 일측은 상기 제3 저항(R₃)과 연결되고 타측은 접지된 스위칭 기능을 수행한다.

상기 제N 스위치(SWn)는 일측은 상기 제N 저항(Rn)과 연결되고 타측은 접지된 스위칭 기능을 수행한다.

상기 버퍼(300)는 일측은 마이컴의 TC 포트에 연결되고 타측은 제N 저항(Rn)에 연결되어 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(210)을 입력받아 바이패싱하여 그대로 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(310)을 상기 마이컴(400)의 TC포트로 출력한다.

상기 마이컴(400)은 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(310)을 TC포트에서 입력받아 펄스 폭을 감지하여 N개의 입력 신호를 감지한다.

도 3은 상기 도 2의 스위치중 어느 한 개를 눌렀을 때의 키 매트릭스 입력 회로이다.

도 4는 상기 도 2의 각 스위치를 눌렀을 때 커패시터와 각 스위칭부의 저항에 펄스 파형을 나타낸다. 상기 N개의 스위치에 연결된 저항값은 다음과 같은 조건으로 각기 달리 하여 스위치를 누르고 뗄떼 방전 및 충전되는 전압의 시상수(Time Constant)를 변화시켜 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 버퍼(300)에서 그대로 바이패싱하여 마이컴의 TC포트에서는 스위칭될 때마다 각기 다른 펄스 폭을 감지하여 N개의 입력을 감지하게 된다.

R₁R₂R₃… R_n

제1 스위치(SW₁)에 연결된 제1 저항값(R₁)이 제일 크고 내림차순으로 제N 저항(R_n)이 제일 작으므로 스위치가 눌려져서 상기 커패시터(C1)에 방전되고, 스위치를 떼면 제1 다이오우드(D1)에 연결된 기준 저항(R_f)에 의해 다시 커패시터(C1)에 충전되어 제1 다이오우드(D1)에 의해 (+)로 정류 작용되어 스위칭부(200)를 거쳐 버퍼(300)로 제공되는 펄스 폭이 변하는 펄스 전압을 제공한다.

스위치를 뗄때의 기준 저항(R_f)에 의해 충전되는 기준 시상수 τ = R_fC에 대해 제1 스위치(SW₁)를 누를 때의 제1 시상수는 τ₁= R₁C, 제2 스위치(SW₂)를 누를 때의 제2 시상수는 τ₂= R₂C, 제3 스위치(SW₃)를 누를 때의 제3 시상수는 τ₃= R₃C, … 제N 스위치(SW_n)를 누를 때의 제N 시상수는 τ_n= R_nC가 되어 펄스 폭(Width)을 결정하며 펄스 폭의 크기는 다음과 같이 나타나게 된다.

τ₁τ₂τ₃… τ_n

R₁C R₂C R₃C … R_nC

스위칭부(200)의 각 스위칭될 때마다 RC시상수 값의 변화에 의해 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(210)을 버퍼(300)로 제공한다. 상기 버퍼(300)에서는 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(310)을 그대로 마이컴(400)의 TC포트로 제공하며 마이컴(400)은 펄스 폭을 감지하여 스위치된 N개 입력 신호를 감지한다.

결과적으로, 입력 단자로부터 디지탈 펄스 전압을 입력받아 스위칭될 때 스위치를 눌려질때의 저항과 상기 커패시터(C1)에 의해 방전되고 스위치를 뗄 때 상기 기준저항(R_f)과 커패시터(C1)에 의해 충전하여 커패시터에서 충전 및 방전되어 제1 다이오우드(D1)에 의해서 상기 충전 및 방전 전압을 (-)전압을 통과시키지 아니하고 (+)전압으로 정류 작용을 하여 스위칭부(200)로 제공한다. 스위칭부(200)는 일측은 저항에 연결되고 타측은 접지된 N개의 스위치로 구성되어 스위치를 누를 때 방전 되고 스위치를 뗄 때 충전하여, 각 스위칭될 때마다 RC시상수의 값의 변화에 의해 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 버퍼(300)로 제공하여 버퍼(300)에서는 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압을 그대로 마이컴(400)의 TC포트로 제공하며 마이컴(400)은 펄스 폭을 감지하여 스위치된 N개 입력 신호를 감지하게 된다.

따라서, 마이컴에서 한 개의 포트만으로 다수의 키 입력을 받음으로써 마이컴의 포트를 절약하고 다수 입력 회로를 단순화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 마이컴에서 한 개의 포트만으로 다수의 키 입력을 받음으로써 마이컴의 다수의 포트를 절약하고 다수 입력 회로를 단순화하여 개선된 키 매트릭스 입력 회로를 구성할 수 있다.

본 발명을 상기 실시예에 의해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것이 아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위내에서 그 변형이나 개량이 가능하다.

Claims (3)

1. 충전 및 방전되는 전압(110)을 입력받아 (-)전압을 통과시키지 않도록 정류하여 정류된 전압(201)을 제공하기 위한 입력 정류부(100);

   입력 단자로부터 펄스 전압(104)을 입력받아 상기 충전 및 방전된 전압(110)이 (+)전압으로 정류되어 스위치가 눌려져 저항과 커패시터의 시상수의 변화에 의해 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(210)을 제공하기 위한 스위칭부(200); 및

   일측은 마이컴의 TC 포트에 연결되고 타측은 스위칭부(200)에 연결되며, 상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(210)을 입력받아 바이패싱하여 그대로 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(310)을 제공하기 위한 버퍼(300); 및

   상기 펄스 폭이 변화된 펄스 전압(310)을 TC포트에서 입력받아 펄스 폭을 감지하여 N개의 입력 신호를 감지하기 위한 마이컴(400)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 입력 정류부(100)는

   일측은 상기 스위칭부(200)내의 커패시터(C)의 타측과 연결되고 (-)전압이 통과되지 않도록 정류 작용을 수행하는 제1 다이오우드(D1); 및

   일측은 상기 제1 다이오우드(D1)와 연결되고 타측은 접지된 기준 저항(R_f)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 스위칭부(200)는

   일측은 입력 단자(103)와 연결되고 타측은 커패시터(C)와 연결되어 전류를 제한하는

   커패시터 저항(R_C);

   (+)측은 상기 커패시터 저항(R_C)과 연결되어 상기 펄스 전압(104)을 충전 및 방전을 하기 위한 커패시터(C);

   일측은 상기 커패시터의 (-)측과 상기 입력 정류부(100)의 제1 다이오우드(D1)의 (+)단자에 연결된 제1 저항(R1);

   일측은 상기 입력 정류부(100)의 제1 다이오우드(D1)의 (+)단자에 연결된 제1 내지 제N(상기 식중 N은 2이상의 양의 정수) 저항(R2∼R_N); 및

   일측은 상기 제N-1 저항(R_N-1)과 연결되고 타측은 접지된 스위칭 기능을 수행하는 제N 스위치(SW_N)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 한 개의 포트를 이용한 키 매트릭스 입력 회로.