KR20030053381A

KR20030053381A - 마이크로컴퓨터용 키보드 장치

Info

Publication number: KR20030053381A
Application number: KR1020010083561A
Authority: KR
Inventors: 이성희; 박태준; 한무호; 이진희
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-06-28

Abstract

본 발명은 마이크로컴퓨터용 키보드 장치에 관한 것이다.

본 발명은 다수의 행 라인과 다수의 열 라인의 수직 교차지점에 형성되어 상기 열 라인과 행 라인을 연결하고, 키 버튼 누름에 반응하는 스위치들로 구성된 스위치부를 포함하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치에 있어서, 구동 전압단과 마이크로컴퓨터를 연결하는 인터럽트 라인을 포함하고 상기 스위치부의 임의의 스위치가 턴 온할 때 상기 마이크로컴퓨터에 인가되는 구동 전압을 설정치로 떨어뜨려 마이크로컴퓨터에게 버튼 누름을 알리는 인터럽트 발생부를 구비하고, 인터럽트 신호를 입력한 경우에만 마이크로컴퓨터에서 출력하는 스캐닝 신호를 입력받아 스캐닝 동작을 수행하는 스캐인부를 더 포함하여, 마이크로컴퓨터로 하여금 순차적 스캔 동작을 수행하지 않고도 인터럽트 신호 발생에 의해 입력키를 감지할 수 있게 하여, CPU의 작업 손실을 줄이고, 키 입력을 절대 놓치지 않게 한다.

Description

마이크로컴퓨터용 키보드 장치{Keyboard system for micro computer}

본 발명은 컴퓨터(computer) 주변 장치에 관한 것으로, 특히, 키(key)를 누르는 경우 인터럽트(interrupt) 신호를 발생시켜 마이크로컴퓨터가 키 누름 스캐닝 동작을 선택적으로 수행하게 하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 키보드 장치에 대한 간략 회로도이다. 도 1에 도시되어 있듯이, 종래의 키보드(keyboard) 장치는 매트릭스(matrix) 구조의 스위치들(SO ∼Sf)과, 매트릭스 구조의 각 행(coulumn)의 일단에 형성된 PNP 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)와, 각 열(row)의 일단에 저항(R1, R2, R3, R4)이 연결되어 있으며, 각 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)의 이미터(emitter)를 통해 각 컬럼에 전압을 인가하고, 각 트랜지스터(TR1, TR2, TR3, TR4)의 베이스에 마이크로프로세서(CPU)에서 순차적으로 하는 신호를 입력 신호(Q1, Q2, Q3, Q4)로 하며, 각 저항(R1, R2, R3, R4)의 일단에 출력단이 형성되어 출력단을 통해 출력(I1, I2, I3, I4)이 컴퓨터에 입력되도록 구성되어져 있다.

이러한, 종래의 키보드 장치는 입력 신호(Q1 내지 Q4)가 순차적으로 입력되고 이에 따라 스캔(scan) 동작 트랜지스터(TR1 내지 TR4)가 순차적으로 동작하게 되어, 각 스위치 동작 상황에 따라 키보드 장치에서 컴퓨터로 전달되는 출력(I1 내지 I4)이 변화되도록 한다.

일예로, S1 스위치를 온(on)시키면, 트랜지스터(TR1)가 동작할 때 전원전압(Vcc) 출력(I1)으로 컴퓨터에 전달되고, 나머지 트랜지스터(TR1, TR2, TR3)가 구동하더라도 출력(I2, I3, I4)의 전압은 0V를 유지하게 된다.

그러므로, 종래의 키보드 장치를 이용하는 마이크로컴퓨터는 키보드 장치의 입력으로 지속적으로 가변시켜 각 스위치 동작 상황에 따른 출력(I1 내지 I4)을 관찰하면 스위치 매트릭스 중에서 눌러진 키를 감지할 수 있게 된다.

그러나, 종래의 키보드 장치는 마이크로컴퓨터로부터 지속적으로 가변되는 입력(Q1 내지 Q4)을 받아야 하고, 또한 마이크로컴퓨터의 CPU가 항시 자신의 출력(I1 내지 I4)의 가변 상태를 관찰하게 함으로써, 컴퓨터의 CPU(Central Processing Unit)에 부담을 주고, 경우에 따라 짧게 눌러졌다가 떼어진 키를 CPU가 감지하지 못하는 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해, 임의의 버튼 키가 눌러지는 경우, 인터럽트 신호를 발생시켜 마이크로컴퓨터의 CPU가 인지하도록 하여 CPU의 스캔 동작을 선택적으로 구동하게 하고 그에 따라 CPU의 작업 부담을 줄이면서 안정적인 키 입력 감지가 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 키보드 장치에 대한 간략 회로도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로컴퓨터용 키보드 장치를 블록 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로컴퓨터용 키보드 장치의 회로도이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한, 다수의 행 라인과 다수의 열 라인의 수직 교차지점에 형성되어 상기 열 라인과 행 라인을 연결하고, 키 버튼 누름에 반응하는 스위치들로 구성된 스위치부를 포함하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치는,

상기 스위치부의 임의의 스위치가 턴 온할 때 키 버튼 누름을 알리는 인터럽트 신호를 발생하여 마이크로컴퓨터에 알려, 인터럽트 신호를 입력한 경우에만 마이크로컴퓨터가 스캐닝 동작을 수행하여 턴 온된 스위치를 찾게 한다.

이를 위해, 본 발명은 상기 스위치부의 임의의 스위치가 턴 온할 때 상기 스위치부를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 구동하여 인터럽트 신호를 발생하고 발생한 인터럽트 신호를 상기 마이크로컴퓨터로 출력하는 인터럽트부, 상기 인터럽트부로부터 입력되는 인터럽트 신호에 따라 출력되는 마이크로컴퓨터의 스캐닝 신호를 입력받아 구동하여 상기 각 열 라인에 구동 전압을 순차적으로 전달하는 스캐닝부 및, 상기 스위치부의 출력단이 연결되어 상기 마이크로컴퓨터로 전달되는 상기 스위치부의 출력을 설정치만큼 떨어뜨리는 출력 제한부를 포함한다.

이하, 첨부한 도 2와 도 3을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 인터럽터 입력 가능한 마이크로컴퓨터용 키보드 장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로컴퓨터용 키보드 장치를 블록 구성도이다. 도 2에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로컴퓨터용 키보드 장치는 스캐닝부(100), 스위치부(200), 인터럽트 발생부(300), 출력 제한부(400)를 포함한다.

스캐닝부(100)는 인터럽트 발생을 판단하였을 때에 마이크로컴퓨터(10)에서 출력하는 스캔닝 신호(Q1 내지 Qn)를 입력받은 구동하여 스위치부(200)로 구동 전압(Vcc)이 전달되도록 한다.

스위치부(200)는 스위치 매트릭스 구조로 구성된 다수의 스위치들로 이루어져 있으며, 이 스위치들은 다수의 버튼 키의 동작에 대응하여 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(off)한다. 스위치가 턴 온하게 되면 스캐닝부(100)로부터 전달되는 구동 전압(Vcc)이 출력 제한부(400)에 입력되게 한다.

그러면, 출력 제한부(400)는 입력되는 전압을 설정치만큼 떨어뜨린 후 마이크로컴퓨터(10)에 입력시킨다.

인터럽트 발생부(300)는 스위치부(200)의 임의의 스위치가 턴 온될 때, 이 턴 온된 스위치를 통해 구동 전압(Vcc)을 입력받아 구동하고, 그에 따라 마이크로컴퓨터(10)로 입력되는 인터럽트 신호(Vint)의 전압이 가변되도록 한다.

따라서, 마이크로컴퓨터(10)는 입력되는 인터럽트 신호의 단방향 가변, 즉, 하이 레벨에서 로우 레벨로의 가변 또는, 로우 레벨에서 하이 레벨로의 가변을 확인하여 본 발명의 인터럽트 발생을 판단하게 된다.

이하, 도 3을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 마이크로컴퓨터용 키보드 장치를 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로컴퓨터용 키보드 장치의 회로도로서, 본 발명이 16개의 버튼 키로 이루어진 키보드 장치일 경우를 일예로 한 회로도이다. 만약, 키보드의 버튼 키가 16개 이상이 되면 스위치의 매트릭스 구조가 4×4가 아니라 5×5, 또는 6×5 등과 같이 늘어나게 되고, 그에 따라 출력단 및 출력단에 연결된 다이오드, 다이오드에 연결되는 트랜지스터 등이 추가로 늘어나게 될 것이다. 이러한 변형은 당업자가 극히 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 추가적인 설명은 하지 않는다.

도 3에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 인터럽터 입력 가능한 마이크로컴퓨터용 키보드 장치는, 스캔닝부(100), 스위치부(200), 인터럽트 발생부(300), 출력 제한부(400)로 이루어진다.

스위치부(200)는 4×4의 매트릭스 구조로 이루어진 16개의 키보드 버튼 즉, 16개의 스위치(S0 내지 Sf)로 이루어져 있으며, 상기 스캐닝부(100)는 이미터가 구동 전압단(Vcc)에 연결되고, 베이스(base)가 마이크로컴퓨터에서 제공하는 스캐닝 신호(Q1 내지 Q4)를 입력받으며, 컬렉터가 스위치부(200)의 해당 컬럼 라인에 연결된 4개의 pnp 트랜지스터(TR1 내지 TR4)로 이루어져 있다.

인터럽트 발생부(300)는 구동 전압단(Vcc)에 저항(R13)이 연결된 인터럽트 라인(int)을 형성하고, 스위치부(200)의 각 행 라인에 각각 연결된 4개의 저항(R9, R10, R11, R12)과, 스위치부(200)의 각 열 라인과 접지단 사이에 연결된 4개의 저항(R1, R2, R3, R4)과, 스위치부(200)의 각 열 라인과 인터럽트 라인을 커플링시키는 4개의 저항(R5, R6, R7, R8)과, 상기 4개의 저항(R5 내지 R8) 각 일단에 베이스가 연결되고, 인터럽트 라인에 컬렉터가 연결되며 이미터가 접지된 4개의 npn 트랜지스터(TR5, TR6, TR8, TR9)로 이루어져 있으며, 인터럽트 라인을 통해 인터럽트 신호가 출력되어 마이크로 컴퓨터에 입력된다.

출력 제한부(400)는 스위치부(200)의 각 열 라인과 상기 저항들(R1 내지 R8)의 접점에 애노드가 연결된 4개의 다이오드(D1, D2, D3, D4)로 이루어져 있으며, 각 다이오드(D1 내지 D4)의 캐소드에서 출력하는 출력 신호(I1, I2, I3, I4)는 마이크로컴퓨터에 입력된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 인터럽터 입력 가능한 마이크로컴퓨터용 키보드 장치의 동작을 설명한다.

본 발명은 스위치부(200)의 스위치(S0 내지 Sf 중 하나)가 턴 온되기 전까지는 마이크로컴퓨터로부터 스캐닝 신호(Q1 내지 Q4)를 입력받지 않는다. 즉, 마이크로컴퓨터는 본 발명에서 출력이 발생하기 전까지는 스캐닝 신호를 출력하지 않는다.

이러한 상태에서, 사용자가 스위치부(200)의 스위치중 하나를 턴 온시키면, 구동 전압(Vcc)에 의한 전류가 저항(R9 ~ R12)중 하나를 통해 흐르고, 턴 온된 스위치를 거쳐 저항(R1 ~ R4)중의 하나로 흐르게 된다. 이때, 저항(R9 내지 R12)과 저항(R1 내지 R4) 사이에는 저항비(R1/(R1+R9), R2/(R2+R10), R3/(R3+R11) 또는 R4/(R4+R12))만큼의 분압 전압이 형성된다. 여기서, R1=R2=R3=R4, R9=R10=R11=R12이다.

이 분압된 전압은 트랜지터(TR5 ~ TR8)의 베이스에 인가되는데, 이 분압 전압이 문턱 전압(threshold voltage, 약 0.65V)보다 크므로 트랜지스터(TR5 ~ TR8)중의 하나가 동작하게 되고, 그에 따라 인터럽터 라인을 통해 출력되는 전류를 접지단으로 흘리게 한다.

따라서, 인터럽트 라인(int)의 출력 전압(Vint)은 전원전압(Vcc)에서 0.2V 정도의, 트랜지스터(TR5 ~ TR8)의 포화 컬렉터-이미터 전압으로 낮아지게 되어 마이크로컴퓨터에 입력된다.

이때, 트랜지스터(TR5 ~ TR8)의 베이스 저항(R5 ~ R8)은 트랜지스터(TR5 ~ TR8)를 충분히 포화시키는 전류를 흘릴 수 있도록 정해지고, 저항(R13)은 트랜지스터(TR5 ~ TR8)의 차단(cut-off) 상태의 임피던스보다 충분히 작고 트랜지스터(TR5 ~ TR8)의 포화(saturation) 상태의 임피던스보다 충분히 크도록 설정되어져 있다.

따라서, 스위치부(200)의 스위치중 임의의 스위치 하나 이상이 턴 온되면, 마이크로컴퓨터는 동작 전압(Vcc)에서 0.2V 정도의 전압으로 낮아진 인터럽트 전압(즉, 인터럽트 신호)을 입력받게 된다. 마이크로 프로세서는 본 발명에서 0.2V의 인터럽트 신호를 입력받게 되면 스위치부(200)의 스위치중 하나 이상이 눌러졌음을 알게 되며, 이에 따라 스캔방식으로 항시 키 입력을 감시하지 않더라도 버튼 키 입력 상태를 감지할 수 있게 된다.

마이크로컴퓨터는 본 발명으로부터 인터럽트 신호를 입력받게 되면 그제서야 스캐닝 신호(Q1 내지 Q4)를 본 발명의 스캐닝부(100)에 순차적으로 인가한다. 그러면, 스캐닝부(100)의 트랜지스터(TR1 내지 TR4)는 스캐닝 신호(Q1 내지 Q4)에 따라순차적으로 턴 온하고, 그에 따라 구동 전압(Vcc) 전압이 다이오드들(D1 내지 D4)중 하나를 통해 출력(I1 내지 I4 중 하나)으로 마이크로컴퓨터에 입력된다.

이때, 각 다이오드(D1 ~ D4)는 출력되는 전압신호(I1 내지 I4)를 0.7V 정도 낮추어서 마이크로 프로세스가 순차 스캔 동작을 수행할 때, 입력 문턱 전압보다 높은 전압으로 인한 오동작을 방지한다. 인터럽터 발생이 다이오드(D1 ~ D4)의 양극(anode)쪽에 0.8V이상의 전압이 발생하는 경우에 발생되는데, 저항 오차 또는 구동전압 VCC의 오차 등으로 0.8V 보다 많이 높은 전압신호(I1 내지 I4)가 마이크로컴퓨터에 가해지는 경우 입력 문턱전압보다 높아 논리적 오류가 발생할수 있으므로, 다이오드가 중간에 삽입되 0.7V를 감해줌으로서 마이크로컴퓨터에 입력되는 전압신호(I1 내지 I4)가 절대로 0.7V 이상이 되지 않도록 한다.

따라서, 본 발명으로부터 스캔 출력(I1 내지 I4)을 입력받은 마이크로컴퓨터는 턴 온된 스위치가 어떤 스위치인지를 확인하게 된다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 마이크로컴퓨터로 하여금 지속적인 스캔 동작을 수행하지 않고도 인터럽트 신호 발생에 의해 입력키를 감지할 수 있게 하여, CPU의 작업 손실을 줄이고, 키 입력을 절대 놓치지 않게 한다.

Claims

다수의 행 라인과 다수의 열 라인의 수직 교차지점에 형성되어 상기 열 라인과 행 라인과의 연결이 가능하게 하고, 키 버튼 누름에 반응하는 스위치들로 구성된 스위치부를 포함하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치에 있어서,

상기 스위치부의 임의의 스위치가 턴 온할 때 상기 스위치부를 통해 인가되는 구동 전압에 의해 구동하여 인터럽트 신호를 발생하고 발생한 인터럽트 신호를 상기 마이크로컴퓨터로 출력하는 인터럽트부; 및

상기 인터럽트부로부터 입력되는 인터럽트 신호에 따라 출력되는 마이크로컴퓨터의 스캐닝 신호를 입력받아 구동하여 상기 각 열 라인에 구동 전압을 순차적으로 전달하는 스캐닝부를 포함하며,

상기 스위치부는 상기 스캐닝부로부터 전달되는 구동 전압에 따라 순차적인 출력을 발생하여 상기 마이크로컴퓨터에 스캐닝 결과를 알리는 것을 특징으로 하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치.
제1항에 있어서,

상기 스위치부의 출력단이 연결되어 상기 마이크로컴퓨터로 전달되는 상기 스위치부의 출력을 설정치만큼 떨어뜨리는 출력 제한부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치.
제1항에 있어서,

상기 스캐닝부는 상기 스캐닝 신호를 베이스 입력으로 하고 구동 전압을 이미터 입력으로 하며 컬렉터가 상기 행 라인의 일단에 연결된 다수의 트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치.
제1항에 있어서,

상기 인터럽트 발생부는,

일단이 구동 전압단에 연결되고 타단이 상기 마이크로컴퓨터에 연결된 인터럽트 라인과,

상기 구동 전압단과 상기 각 행 라인의 타단 사이에 연결된 다수의 제1 저항군과, 상기 스위치부의 각 열 라인과 접지단 사이에 연결된 제2 저항군과, 상기 스위치부의 각 열 라인과 상기 인터럽트 라인을 커플링시키는 제3 저항군과, 상기 제3 저항군의 저항들 중 하나에 베이스가 연결되고 상기 인터럽트 라인에 컬렉터가 연결되며 이미터가 접지된 다수의 트랜지스터군으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로컴퓨터용 키보드 장치.