TW563147B - Push button device and its operation method - Google Patents

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Yu-Chun Peng
Shao-Chun Ho
Shi-Cheng Ye
Chih-Ming Hsu
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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Description

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【發明領域】 本發明是有關於一種按鍵裝置及操作方法，且特別是 有關於一種按鍵裝置及其按鍵信號之讀取方法。 【發明背景】 目前在按鍵裝置的電路 兩種較為常見。所謂直接型 連接至控制器的通用輸入輸 Output, GPIO )接腳（pin ) 斷按鍵的狀態。此種架構雖 每一按鍵都專用一 GPI0接腳 就會佔用許多的GP 10接腳。 故無法將寶貴的GPI0接腳肆 此為直接型按鍵裝置設計上 無法應用在按鍵數目較多的 控制器本身的輸入接腳是否 能。若使用的接腳不具插斷 鍵是否有被觸動，就需要不 態；如此一來，按鍵裝置將 資源。 設計上，是以直接型及矩陣型 的按鍵裝置，是指將按鍵直接 出（General purpose Input ’並由控制器本身來直接判 具有簡單、直接的優點，但因 ’當需要的按鍵數量較多時， 由於控制器的GPI0接腳有限， 無忌憚地浪費在按鍵電路上， 的限制。直接型按鍵裝置除了 電路設計上，設計時亦需考慮 具有插斷（interrupt)功 功能時，則控制器為了判斷按< 斷地查詢來監控各接腳的狀 佔用控制器較高的使用頻寬及 為了 dGPU)接腳的使用’遂 置。此種按鍵電路係採矩陣方.:，矩降^•按鍵裝 置於行列交錯的r【Γ k佈線，每—按鍵係設 直於仃幻又錯的即點上，並以掃瞄的 報給控制器。由於杵制哭+ I 4 4方式將按鍵的狀悲回 m %控制益需要持績掃瞄按奘 矩陣狀態，故控制器本身需 ^裝置所·、且成的 牙而受特疋的演算法來配合按鍵
563147 五、發明說明（2) --- $陣共同運作，如此也會造成額外的電力消耗及控制器的 資源分配。另一方面，由於矩陣電路的行信號與列信號亦 需$至控制器的輸入接腳，其所需要的控.制器接腳數目在 疋按鍵數目之下時並沒有顯著的減少，故矩陣型按鍵裝 置通Φ應用於按鍵數目較多的場合，例如電腦鍵盤等。 在個人數位助理（Personal Digital Assistant PDA)的應用中，按鍵數目的設計需權衡產品的功能訴求 與體積的兼顧；若採用矩陣型電路設計，所需之控制器 GPIO接腳並沒有辦法顯著減少，且控制器不斷掃瞄按鍵矩 陣所造成的電源及系統資源損耗，在強調電源續航力的 PDA應用上是比較難以接受的。若採用直接型電路設計， 由於按鍵必然會佔用一定數量的控制器Gp丨〇接腳，此舉將 犧牲其他電路所能使用的接腳數目，也提高了電路# 的難度。 Λ ° 【發明目的及概述】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種按鍵裝置及 操作方法，以減少控制器GPI0接腳的需求數目，^ 制器的電力損耗及資源使用。 _ $ 根據本發明的目的，提出一種按鍵裝置，此裝置之簡 按鍵裝置包括並列/串列轉換裝置及按鍵模組， 串列轉換裝置及按鍵模組均與控制器耦接。按鍵 '中 按鍵間係採並列方式配置，按鍵被觸動後，會將」奸二二 號饋入控制1§。控制器在接收到此插斷信號後會將一驅動
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2 2饋入按鍵模組，使按鍵模組產生一並列信號。控制器 7、列/串列轉換裝置將並列信號讀入並加以暫存後，即 I利用時脈信號以串列的方式將並列信號讀出，據以得知 按鍵模組的狀態。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施例一】
請參照第1圖，其繪示依照本發明一較佳實施例所提 供的一種按鍵裝置方塊圖。按鍵裝置包括並列/串列轉換 裝置12及按鍵模組15，用以耦接至電子裝置中的控制器 11，此等電子裝置例如是個人數位助理。按鍵模組15中各 按鍵間係採並列方式配置，以兼具擴充性及簡易性。按鍵 模組15未被觸動前，控制器丨丨的輸入/輸出接腳評的功能 為一輸入接腳，按鍵模組15被觸動後，會將一插斷信號饋 入輸入/輸出接腳KP。控制器U在接收到此插斷信號後會 將輸入/輸出接腳KP的功能轉換為輸出接腳，並透過輸入/ 輸出接腳kp將一驅動電位饋入按鍵模組15，使按鍵模組15 輸出並列L號。接著，控制器1 1將載入信號load饋入 並列/串列轉換裝置12，令並列/串列轉換裝置12將並列信 號DP讀人並加以暫存。最後控制器i i利用時脈信號將 並列/串列轉換裝置12中的並列信號Dp轉換為串列俨號 DATA讀出，即可依據串列信號DATA得知按鍵模組15的狀 態。讀取按鍵信號的方法流程請參照第2圖。
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當按鍵模組1 5被觸動後，控制器丨丨便會立即將插斷信 號判斷出來（步驟210)，並將驅動電位饋入按鍵模組 15，令按鍵模組15產生並列信號Dp (步驟220)。接著， 將並列信號DP被轉換為串列信號data後，控制器丨丨即可依 據串列信號DATA來判斷按鍵模組15的狀態（步驟23 0 )。 右使用者繼縯按鍵’則控制器11將持續讀取串列信號 DATA，否則便將輸入/輸出接腳“的功能恢復為輸入接 腳，並開放其插斷功能回到步驟21〇 (步驟240 )。 接著請參照第3圖，其繪示按鍵裝置的細部結構。按 鍵模組15可包括互相並聯的四個按鍵A，B，C, D，當按鍵 沒被觸動前，控制器11的輸入/輸出接腳“具有一電胃壓高 位準（high level )，且輸入/輸出接-KP之功能為輸= 接腳。當按鍵Α被觸動後，會將輸入/輸出接腳κρ的高位準 拉下成為低位準（low level )，形成了插斷信號。當控 制器11自輸入/輸出接腳kp將此插斷信號接收進來之彳1 ^ 會將輸入/輸出接腳KP之功能轉換為輸出接腳，並利用輪 入/輸出接腳KP將驅動電位Vg饋入按鍵模組15中。 ） 由於四個按鍵中只有按鍵A被按下，故只有電阻r與 入/輸出接腳KP間為關閉（close )狀態，而連接至按/鍵/ C，D的三個電阻與輸入/輸出接腳KP之間均為開啟 ’ (open)狀態。因此，電阻R受驅動電位“所^動而呈有 高電壓位準，其餘三個電阻均為低電壓位準，使得按鍵模 組15產生了 〇〇〇1的並列信號（此並列信號對應於第丄圖之吴 並列信號DP )。很明顯地，若按鍵A與按鍵c都被按下'按
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563147 五、發明說明（5) 鍵模組1 5將產生〇 1 〇 1的並列信號；若所有按鍵均被按下， 按鍵模組1 5將產生1 1 1 1的並列信號，故按鍵模組丨5的狀態 將可確實反映在並列信號的數值上。 、 並列信號產生後，控制器1 1即可將載入信號LOAD饋入 並列/串列轉換裝置1 2 ’以令並列/串列轉換裝置丨2利用並 ，的方式將並列信號讀入其内的記憶體中暫存。接著控制 器1 1僅需將時脈信號CLK饋入並列/串列轉換裝置12，即可 將並列信號依序取出，此即為串列信號DATA。請注意，由 於本發明係利用並列輸入的方式一次將並列信號Dp讀入並
串列轉換裝置1 2中，再利用串列輸出的方式將並列信 號DP轉換為串列信號DATA陸續輸出；若使用者同時按數個 按鍵時’依然可以正確判斷出各按鍵的狀態。 ^ 在降低系統資源使用率方面，本發明所採用的插斷信 號產生方式具有極大的好處。因為在按鍵未被觸動前控制、 器完全不需要理會按鍵模組，只有當使用者按下按鍵時才 會產生插斷信號通知控制器，讓控制器開始處理後續的資 ，輸入及辨識等工作。也就是說，控制器是在收到插斷信 號，才需處理按鍵模組的輸出信號，不需要如傳統作法般
時時掃瞄或詢問鍵盤裝置的狀態，故可大幅降低對系統資 源的需求。 ： 【實施例二】 接著請參照第4圖，其繪示依照本發明之實施例二所 提供的一種按鍵裝置方塊圖。按鍵裝置包括按鍵模組45、 轉換電路42、控制電路411及辨識電路415，其中控制電路
TW0660F(宏達）.ptd 第8頁 563147 五、發明說明（6) 411及辨識電路415可設置於微控制器41中。當按鍵模組45 中某（或某些）按鍵被按壓時，按鍵模組45即輸出一低電 位之插斷信號INT至控制電路411。當控制電路411接收到 插斷信號INT後，便會將一高電位之驅動電位DV饋入轉換 電路42中，令轉換電路4 2平行地接收由按鍵模組45產生的 位元資料組BDP，其中位元資料組BDP係對應於按鍵模組45 被按壓的狀況，可包括數個位元資料，例如是8個。轉換 電路42接收位元資料組BDP後，控制電路411便可將時脈信 號CLK饋入轉換電路42，令轉換電路42依據時脈信號CLK之 時序序列地輸出位元資料組BDP的每個位元資料；其中由 轉換電路42序列輸出的位元資料可記為位元資料。當 辨識電路41 5接收到位元資料BDS後，即可依據位元資料 BDS的資料型態辨識出被按壓的按鍵。 ' 【發明效果】 本發明所k供的按鍵裝置及操作方法具有以下優點： 一、 可節省控制器GPIO接腳的使用。 二、 不需以掃瞄會查詢的方式得知按鍵狀態，以節 系統資源。 二、可應用於同時按下數個按鍵的場合。 综上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明’任何熟習此技藝者，在不脫 本發明之精神和範圍内’當可作各種之更動與潤飾，因此 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為
563147 圖式簡單說明 【圖式之簡單說明】 第1圖繪示依照本發明之實施例一所提供的一種按鍵 裝置方塊圖。 第2圖繪示乃第1圖之按鍵裝置所執行的按鍵信號讀取 方法流程圖。 第3圖繪示乃第1圖之按鍵裝置的細部結構示意圖。 第4圖繪示依照本發明之實施例二所提供的一種按鍵 裝置方塊圖。 【圖式標號說明】 11 :控制器 1 2 :並列/串列轉換裝置 15 :按鍵模組 41 :控制器 42 :轉換電路 4 5 :按鍵模組 21 0 :插斷發生 220 :輸出驅動電位 2 3 0 :讀取串列信號 24 0 :停止按鍵 4 1 1 :控制電路 4 1 5 :辨識電路 KP :輸入/輸出接腳 DP :並列信號 LOAD :載入信號
TW0660F(宏達）.ptd 第10頁 563147 圖式簡單說明 CLK :時脈信號 DATA :串列信號 A，B, C，D :按鍵 Vg :驅動電位 R :電阻 I N T :插斷信號 BDP :位元資料組 DV :驅動電位 BDS :位元資料
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Claims (1)

  1. 563147
    六、申請專利範圍 1· 種按鍵裝置，用以裝设在一電子裝置中，該按 鍵裝置包括： ~ 一按鍵模組，具有至少一按鍵， 其中，當該按鍵被按 下時，該按鍵模組可輸出一插斷信號，且接收_驅動電
    一並列/串列轉換裝置，耦接至該按鍵模組，用以接 收該並列信號並依據該並列信號輸出一串列信號；以及 控制器，刀別與該按鍵模組及該並列/串列轉接裝 置耦接，用以接收該插斷信號，並依據該插斷信 驅動電位，且用以接收該串列㈣，並依據該串歹 斷該件按鍵模組的狀態。 2·如申請專利範圍第1項所述之按鍵裝置，其中該控 制器包括一輸入/輸出接腳，該按鍵模組係與該輸入/輸出 接腳耦接。 3.如申請專利範圍第1項所述之按鍵裝置，其中該電 子裝置係個人數位助理（personal Digital Assistant, PDA ) 〇 4 ·如申請專利範圍第1項所述之按鍵裝置，其中，該 按鍵裝置執行之按鍵信號的讀取方法係包括以下步驟： 當該按鍵被按下時，該按鍵模組輸出該插斷信號至該 控制器； 該控制器依據該插斷信號輸出該驅動電位至該按鍵模 組；
    TW0660F(宏達）.ptd 第12頁 563147 六、申請專利範圍 該按鍵模組依據該驅動電位輸出該並列信號’其中’ 該並列信號係與該按鍵相對應； 依據該並列信號轉換為一串列信號；以及 該控制器依據該串列信號判斷該按鍵模組的狀態。 5. —種按鍵輸入電路’包括· 一按鍵模組，具有至少一按鍵’當該按鍵被按壓時’ 該按鍵模組輸出一插斷信號’並輸出與該被按壓按鍵相對 之一位元資料組，其中，該位元資料組具有複數個位元資 料； 一控制電路，與該按鍵模組電性連接，依據該插斷信 號輸出一驅動電位及一時脈信號； 一轉換電路，分別與該按鍵模組及該控制電路電性連 接，用以接收該驅動電位及該時脈信號，·並依據該驅動電 位平行地接收該些位元資料，及依據該時脈信號之時序序 列地輸出該些位元資料；以及 一辨識電路，與該轉換電路電性連接，用以序列地接 收該些位元資料，並依據該些位元資料辨識該壓按 鍵0 6 · 如申請專利範圍第5 中，該控制電路及該辨識電 7 ·如申請專利範圍第5 該插斷信號係為一低電位。 8 ·如申請專利範圍第5 該驅動電位係為一高電位。 項所述之按鍵輸入電路，其 路係設置於一微控制器中。 項所述之按鍵輸入電路，其中 項所述之按鍵輪入電路，其中
    TW0660F(宏達）.Ptd
    563147
    六、申請專利範圍 9. 如申請專利範圍第5項所述之按鍵輸入電路，其中 該組位元資料具有8個位元資料。 10. —種按鍵偵測方法，用於一按鍵輪入電路，該按 鍵輸入電路至少包括具有至少一按鍵之一按鍵模組、一轉 換電路及一微控制器，該按鍵輸入方法包括： 當該按鍵被按壓時，該按鍵模組輸出一位元資料組， 其中，該位元資料組係與該被按壓按鍵相對應，且該位元 資料組具有複數個位元資料； 該些位元資料平行地輸入至該轉換電路，並序列地自 該轉換電路輸出；以及 該些位元資料序列地輸入至該微控制器，該微控制器 依據該些位元資料辨識該被按壓按鍵。
    TW0660F(宏達）.ptd 第14頁
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