TWI391842B - 偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之方法及其系統 - Google Patents

Description

偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之方法及其系統

本發明係關於一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之方法及其系統，尤其係一種偵測用於設置鍵盤按鍵之矩陣的隱藏鬼鍵位置之方法及其系統。

目前說來，為了避免使用過多的接線而致使鍵盤本身的製造成本增加以及實際組裝時的不便利性，習知的鍵盤多採用按鍵矩陣(Key matrix)的方式進行設計。對於採用按鍵矩陣進行設計的鍵盤而言，由於按鍵矩陣本身物理特性的關係，鬼鍵(Ghost key)的發生便會成為習知鍵盤設計時無法忽略的因素。

參閱第一A圖，在按鍵矩陣上具有掃描行線A、B及分別與掃描線A、B交錯的掃描列線1、2，鍵盤的按鍵按押偵測方式係對按鍵矩陣中交錯的掃描線A、B、1、2依序掃描，判斷位在各個掃描線交叉點上的按鍵w、x、y及z是否被按押而使掃描線形成迴路。這其中，每一按鍵係如同一個連接掃描行線及列線的開關，當按鍵被押下時，電連接其所在交叉點的掃描線(開啟開關)，使得行列交錯的掃描線形成迴路，鍵盤控制器即係根據形成迴路之位置，判斷被按下的按鍵為何者以及產生相對應的按鍵控制訊號。

如第一A圖，經過依序掃描A-1、A-2、B-1及B-2的電位變化後，得知A-1及A-2已形成迴路，故鍵盤控制器判斷在A-1和A-2位置上的w及y鍵被按押，而產生對應於w及y鍵的按鍵控制訊號。

但是，當位在按鍵矩陣中，如第一B圖之w、x及y鍵三者同時被按押時，除了使A-1、A-2及B-1形成迴路之外，位於B-2交叉處z鍵雖未直接通接掃描線B及2，但訊號仍可經由B-1-A-2的路徑而傳遞，如第一B圖的迴路路徑示意線Cir所示。因此，z鍵雖未被按押而通接B-2掃描線，但B-2卻仍間接形成迴路，導致誤判B-2位置上的z鍵亦被按押。此例中的z鍵即係所謂的「鬼鍵」，亦即在鍵盤上未被按押、但卻被判別為已按押的按鍵。

換言之，在按鍵矩陣中同一個井字狀位置的w、x、y及z彼此之間具有共用的掃描行線或掃描列線，因此，不僅在同時按押w、x及y鍵時使z鍵成為鬼鍵，此四按鍵的任三者同時被按押時，餘下的第四鍵都會成為鬼鍵。

為了避免誤判鍵盤按鍵輸入狀態的情形產生，在設置鍵盤的按鍵位置時，會找出按鍵矩陣中可能產生鬼鍵的位置，預先加以排除或變更按鍵設置位置，以確保鍵盤的按鍵輸入不致出現有鬼鍵的狀況。

但在習知的手段當中，雖然會考慮“避免產生鬼鍵狀況”一事來進行按鍵位置的設置，但卻未考慮到“鬼鍵本身亦被視為已按押之按鍵”的特點，因此未能防止由鬼鍵位置之按鍵所產生的鍵盤輸入錯誤。

本發明提供一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之方法及系統，找出在按鍵矩陣中被隱藏而不易發現的隱藏鬼鍵位置。

為達成上述目的，根據本發明的其中一種實施方案，提供一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之方法，按鍵矩陣是由複數條行線及列線互相交叉排列組成，而形成複數個按鍵設置位置。此實施方案先自按鍵設置位置中選取複數個預設按鍵位置；接著根據預設按鍵位置偵測出按鍵矩陣的至少一鬼鍵位置，所述的鬼鍵位置與用以偵測出鬼鍵位置的數個預設按鍵位置之間係共用相同掃描行線及掃描列線。預設按鍵位置之掃描行、列線直接導通形成迴路時，鬼鍵位置之掃描行、列線也間接被導通而形成迴路。再從預設按鍵位置及鬼鍵位置中挑選複數個檢測位置，檢測位置中包括至少一個前述的鬼鍵位置；最後再根據包括鬼鍵位置在內的檢測位置，偵測盤矩陣中的隱藏鬼鍵位置，而隱藏鬼鍵位置與檢測位置亦共用相同掃描行線及掃描列線，檢測位置之掃描行、列線直接導通形成迴路時，隱藏鬼鍵位置之掃描行線及列線亦間接形成迴路。

此外，為達成上述目的，根據本發明的一種實施方案，更進一步提供一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之系統，以一預設按鍵位置選擇單元選擇按鍵矩陣上的數個預設按鍵位置，由一鬼鍵偵測單元根據所選之位置，以偵測出至少一個鬼鍵位置。並由一檢測位置選擇單元自預設按鍵位置及鬼鍵位置當中選取數個檢測位置，檢測位置中包括至少一個所述的鬼鍵位置。一隱藏鬼鍵偵測單元根據檢測位置來偵測出隱藏鬼鍵所在的位置。

一般偵測按鍵矩陣掃描線路的手段，皆僅能根據被按押之按鍵偵測出鬼鍵的所在位置後進行警示或排除，卻未考慮到鬼鍵本身也被判別為被按押之按鍵之特點，而更進一步偵測出也應加以排除的隱藏鬼鍵所在位置。在以下的實施方式說明當中，將具體舉例說明偵測出隱藏鬼鍵的方法和系統，以便按鍵位置的設置可有效防止錯誤的發生。

第二圖係為本發明所提供的一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之方法的實施例，請同時參照第三A圖所示之按鍵矩陣示意圖，以說明在由複數行及複數列掃描線交錯排列所組成的按鍵矩陣30中，找出隱藏鬼鍵位置之方式。

首先，以第三A圖為例，提供由三行及三列所組成，共有九欄之按鍵矩陣30，每一行代表一條掃描行線、每一列代表一條掃描列線，而每一欄代表掃描行線及列線之交叉處，而能藉著這些掃描線判斷每個交叉處的導通狀態，故每個交叉處為可設置按鍵的位置，因此在按鍵矩陣30中即形成了九個按鍵設置位置(S201)。

接著，在按鍵矩陣30上選取數個預設按鍵位置，以安置預計要設置的按鍵(S203)。當這些位置上的按鍵同時作用時，也就是同時按下複數個預設按鍵位置上的按鍵，而使預設按鍵位置之掃描線形成迴路時，因為數個預設按鍵位置共用數條相同的掃描行線及數條相同的掃描列線，可能使其他的按鍵設置位置亦形成迴路。基於此原理，即依據所選擇的預設按鍵位置，一一偵測出會在按鍵矩陣30中間接形成迴路的位置(S205)，也就是所謂的鬼鍵位置。

換言之，當使用者按押設置在預設按鍵位置的按鍵時，因為數個預設按鍵位置中有共用的掃描行線及掃描列線，連同設置在鬼鍵位置的按鍵皆被判斷為被按押。

而正如同由數個預設按鍵位置可偵測出鬼鍵位置的原理，利用隱藏鬼鍵位置與鬼鍵位置之特性相仿，預設按鍵位置加上鬼鍵位置能更進一步偵測出隱藏鬼鍵位置。換言之，當預設按鍵位置及鬼鍵位置的掃描線分別直接或間接形成迴路時，隱藏鬼鍵位置的掃描線也間接形成迴路，使鍵盤控制器判斷預設按鍵位置、鬼鍵位置、及隱藏鬼鍵位置之按鍵皆在作用中。

為此，從預設按鍵位置及鬼鍵位置當中再挑選數個檢測位置，用來檢測隱藏鬼鍵的位置(S207)，而所述的檢測位置當中，應至少有一個是步驟S205所偵測出來的鬼鍵位置。

具體來說，偵測隱藏鬼鍵位置的方式可利用偵測鬼鍵位置的相同邏輯進行，而先前被偵測出的鬼鍵位置，在此時成為用來偵測隱藏鬼鍵位置的基準。亦即：根據包含鬼鍵位置在內的檢測位置，偵測出複數個檢測位置之掃描行、列線同時形成迴路時，在按鍵矩陣30上也間接形成迴路的隱藏鬼鍵位置(S209)。其中，被偵測出來的隱藏鬼鍵位置係為預設按鍵位置及鬼鍵位置以外的其他按鍵設置位置。

接著根據第三A到三F圖，提供一種由上述偵測方法而偵測出隱藏鬼鍵位置的具體例示。第三A到三F圖係顯示由三行及三列掃描線所組成的一按鍵矩陣30。為便於說明，在此將第三A圖的按鍵矩陣30的每一欄按鍵設置位置依序循行再循列編號為1到9，即1到3位於同一行，4到6位於同一行，及7到9位於同一行；而1、4、7同列，2、5、8同列，及3、6、9同列。並選取預設按鍵位置1、2、5、6及9為範例作說明。根據預設按鍵位置與鬼鍵位置的位置關係特徵，參照第三B圖，由於預設按鍵位置1、2、4、、5共用同兩條掃描行線與兩條掃描列線，故從1、2及5可偵測出4為鬼鍵位置(群組300)；此外，根據相同原理，由2、5、6以及5、6、9可分別偵測出3及8亦為鬼鍵位置(群組302及304)。

接著，由原本選取的預設按鍵位置及偵測出的鬼鍵位置中，沿著共用的掃描行線與掃描列線再選出至少包括一個鬼鍵位置在內的數個檢測位置，例如4、5及8三個位置，其中4及8為鬼鍵位置，偵測出7係為隱藏鬼鍵位置(如第三C圖所示)。在本實施例中，可偵測出隱藏按鍵位置7的檢測位置還包括：1、2、8(如第三D圖)、1、3、9(如第三E圖)，及4、6、9(如第三F圖)。該等檢測位置皆是其中兩個同行、兩個同列，並且與隱藏鬼鍵位置的掃描線形成共用相同的二條掃描行線及二條掃描列線的位置關係。

關於如何根據預設按鍵位置偵測出鬼鍵位置，以及根據檢測位置偵測出隱藏鬼鍵位置的手段，以下提供一種實施方式以具體說明。本實施例即係依據上述位置關係之特點作為偵知隱藏鬼鍵的手段。

請參照第四A圖所提供四行、三列之按鍵矩陣32為例，將矩陣32上十二個按鍵設置位置循行再循列編號為1到12，使得1到3位於第一行，4到6位於第二行，依此類推；而1、4、7、10位於第一列，2、5、8、11位於第二列，及3、6、9、12位於第三列。並選擇預設按鍵位置1、2、5、6及9後，從中選取三個預設按鍵位置進行鬼鍵位置的偵測。

以預設按鍵位置1、2、5三者為例：首先，分別根據預設按鍵位置之編號，計算編號與總列數相除所得之商數，用以判斷每個預設按鍵位置所在的掃描行。本實施例中的總列數為三列，因此計算出之結果依序分別得到0.3、0.6及1.6；再將所得商數之小數點以下位數無條件進位至整數，則分別得到1、1及2，此即為上述三個預設按鍵位置分別所在的行數。據此結果可判斷出：編號1及2的預設按鍵位置同時位在第一行，編號5之預設按鍵位置位在第二行。

接下來更判斷此三個預設按鍵位置是否位於同一列。首先，分別計算三個預設按鍵位置之間的編號差距，即預設按鍵位置2與1的編號差距為1、預設按鍵位置5與1的編號差距為4、預設按鍵位置5與2的編號差距為3；再分別算出上述差距除以總列數之後所得之餘數，依序分別為1、1及0。由於預設按鍵位置5及2的差距係為列數的倍數，可知預設按鍵位置5與2在按鍵矩陣32上位於同列。

最後根據上述計算結果，得知預設按鍵位置1與2共用同一行線，且預設按鍵位置2與5共用同一列線，可得知同時導通設置在此三個按鍵位置上的掃描線時，會在按鍵矩陣32上造成一個鬼鍵位置。根據預設按鍵位置與鬼鍵位置會共用相同二條掃描行線及二條掃描列線的原理，可判斷出鬼鍵位置係與預設按鍵位置1同列，並與預設按鍵位置5同行。換句話說，預設按鍵位置1之掃描列及預設按鍵位置5之掃描行交叉排列所形成的按鍵設置位置係為鬼鍵位置。因此，將預設按鍵位置1的編號加上預設按鍵位置5與2的編號差距，計算出編號4的按鍵設置位置為鬼鍵位置。

當一組預設按鍵位置計算完成後，再選取不同組合的三個預設按鍵位置重覆上述的偵測及計算程序：若預設按鍵位置編號與總列數相除之商數進位到整數後，得到相同結果的按鍵位置即位於同行；而二個預設按鍵位置編號的差值若可為總列數整除，即表示該二個按鍵位置位於同列；藉此計算出三個預設按鍵位置的位置關係後，即可根據此預設按鍵的位置關係獲得鬼鍵的所在位置。待計算出所有的鬼鍵位置後，再以相同手段一一計算出隱藏鬼鍵置。惟，計算隱藏鬼鍵位置的差別在於：計算隱藏鬼鍵所選取的是包括至少一個鬼鍵位置在內的檢測位置。

根據上述所揭露的計算方式，在本實施例中選擇預設按鍵位置1、2、5、6及9後，可計算出鬼鍵位置位於按鍵設置位置3、4及8，而隱藏鬼鍵位置位於按鍵設置位置7。

計算鬼鍵位置及隱藏鬼鍵位置之方法並不限於上述手段，亦可將按鍵設置位置編號的順序修改為先循列再循行，並將「總列數」改為「總行數」以求得商數及餘數，如此亦可算出鬼鍵及隱藏鬼鍵所在位置。此外，計算按鍵位置同行或同列的先後順序亦非所問。

以第四A圖所示之按鍵矩陣32及所選擇之預設按鍵位置為例，當按下五個預設按鍵所形成的鬼鍵及隱藏鬼鍵皆已被偵測出來後，若需要再設置新的按鍵，即可選擇除了該等五個預設按鍵位置、鬼鍵位置及隱藏鬼鍵位置以外的按鍵設置位置，如按鍵矩陣32的按鍵設置位置10到12其中之一。參照第四B圖，選取了一個新增的預設按鍵位置之後(例如按鍵位置10)，即依據上述的偵測方法，根據預設按鍵位置1、2、5、6、9及10進行鬼鍵位置的偵測，可偵測出當上述六個按鍵位置上之按鍵同時被按押時，按鍵設置位置11亦為鬼鍵位置，以及按鍵設置位置12為另一隱藏鬼鍵位置。

本發明再提供一種鍵盤的按鍵位置排列方法實施手段，即係利用上述偵測方式，在按鍵矩陣中選取預設按鍵的設置位置；偵測出鬼鍵及隱藏鬼鍵位置；再選取鬼鍵及隱藏鬼鍵位置之外的按鍵設置位置後繼續偵測，如此反覆進行，直到已選取了足夠的按鍵設置位置，即可將鍵盤按鍵設置在這些被選取的位置上。

此種鍵盤按鍵位置排列方式的優點在於，即使有複數個按鍵同時按押，使得按鍵矩陣上的部分掃描行、列線間接形成迴路而產生鬼鍵或隱藏鬼鍵位置，由於所有的按鍵都設置在鬼鍵及隱藏鬼鍵位置之外，鬼鍵及隱藏鬼鍵位置上並無對應的按鍵，即可防止按鍵訊號的接收端(如主機)接收到誤判的按鍵訊號。

第五圖為本發明所提供的一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置偵測系統實施例的方塊圖，包括按鍵矩陣50、預設按鍵位置選擇單元52、鬼鍵偵測單元54、記憶單元56、檢測位置選擇單元58、及隱藏鬼鍵偵測單元60。

按鍵矩陣50由複數條掃描行線及掃描列線交叉排列而成，在交叉處形成複數個按鍵設置位置，每一按鍵設置位置上可設置一按鍵。預設按鍵位置選擇單元52從按鍵矩陣50的按鍵設置位置中選取數個預設按鍵位置，以便將按鍵設置在被選取的位置上，並將所選取出來的位置記錄在記憶單元56中。鬼鍵偵測單元54根據預設按鍵位置選擇單元52所選取的預設按鍵位置，一一偵測出在按鍵矩陣50上的鬼鍵位置，所述的鬼鍵位置與被選取的預設按鍵位置共用相同的二條掃描行線及二條掃描列線。鬼鍵偵測單元54所偵測到的鬼鍵位置亦記錄在記憶單元56中。

為了進一步發現隱藏鬼鍵位置，再由檢測位置選擇單元58從預設按鍵位置選擇單元52所選取的預設按鍵位置、及鬼鍵偵測單元54所偵測出的鬼鍵位置當中，選取數個檢測位置。由於前述的預設按鍵位置及鬼鍵位置皆記錄在記憶單元56當中，檢測位置選擇單元58可從記錄單元56中讀取複數個按鍵位置為檢測位置。

檢測位置選擇單元58所選取之檢測位置中，包括至少一個被偵測出的鬼鍵位置，以選取三個檢測位置為例，其中所包含的鬼鍵位置可為一到三個。

隱藏鬼鍵偵測單元60根據檢測位置選擇單元58所挑選的檢測位置，偵測隱藏鬼鍵的所在位置。隱藏鬼鍵位置與檢測位置也具有共用相同的二條掃描行線及二條掃描列線的特點。檢測位置選擇單元58及隱藏鬼鍵偵測單元60可反覆執行挑選及偵測之作業，直到偵測出所有的隱藏鬼鍵位置。隱藏鬼鍵偵測單元60並可將所偵測出的隱藏鬼鍵位置亦記錄於記憶單元56。

其中，鬼鍵偵測單元54及隱藏鬼鍵偵測單元60偵測出鬼鍵或隱藏鬼鍵之手段，係可配合軟、硬體設備，利用按鍵設置位置具有共用相同掃描行線與相同掃描列線的「位置關係」為特徵的計算方式求得。

此外，若欲將按鍵排列在鍵盤的按鍵矩陣50上，則可利用上述系統實施例找出鬼鍵位置及隱藏鬼鍵位置，並以一顯示介面(圖未示)顯示按鍵矩陣50，並自記憶單元56讀取被記錄的鬼鍵位置及隱藏鬼鍵位置。根據顯示介面所顯示的內容，即可將按鍵排列在按鍵矩陣50中鬼鍵位置及隱藏鬼鍵位置之外的位置。

綜合上述各實施例及圖式之說明，本發明已提供一種可偵測出按鍵矩陣上所產生之隱藏鬼鍵位置的系統與方法，根據按鍵矩陣設置的特性，較習知技述更為準確地找出複數個按鍵被按押時，受到影響的其他按鍵位置，更有效地提供鍵盤製作廠商一種防止鍵盤輸出錯誤的手段，特別是經常需要以多種組合鍵操作電腦遊戲的情況下，更能彰顯鍵盤的穩定度及其品質。

上述各實施例當中之項目及元件，僅係為闡述本發明所舉之例示，並無自限範圍之意圖。凡遵循本發明之精神及根據本發明所揭示之技術手段，而進行微幅之修飾或改變者，亦屬本發明所保護之範疇。

w,x,y,z．．．按鍵

A,B,1,2．．．掃描線

Cir．．．鬼鍵位置迴路路徑

S201~S209．．．流程步驟

30,32．．．按鍵矩陣

300,302,304．．．按鍵設置位置群組

50．．．按鍵矩陣

52．．．預設按鍵位置選擇單元

54．．．鬼鍵偵測單元

56．．．記憶單元

58．．．檢測位置選擇單元

60．．．隱藏鬼鍵偵測單元

第一A圖：習知之按鍵矩陣電路示意圖；

第一B圖：習知之按鍵矩陣鬼鍵迴路路徑示意圖；

第二圖：本發明所提供一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置方法實施例之流程圖；

第三A～三F圖：本發明所提供一種按鍵矩陣之示意圖；

第四A圖：本發明所提供一種根據設置按鍵位置偵測出隱藏鬼鍵位置手段實施例之示意圖；

第四B圖：本發明所提供一種鍵盤之按鍵位置排列方法實施例之示意圖；

第五圖：本發明所提供一按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置偵測系統實施例之方塊圖。

S201~S209．．．流程步驟

Claims (10)

1. 一種偵測按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置之方法，該按鍵矩陣由複數條行線及複數條列線互相交叉排列組成，形成複數個按鍵設置位置，該方法包括：自該等按鍵設置位置中選取複數個預設按鍵位置；根據該等預設按鍵位置偵測出該按鍵矩陣中至少一個鬼鍵位置，該鬼鍵位置與該等預設按鍵位置共用相同的數條行線及數條列線；自該等預設按鍵位置及該鬼鍵位置中選取複數個檢測位置，該等檢測位置包括該鬼鍵位置中至少一個；及根據該等檢測位置，偵測出該按鍵矩陣中至少一個隱藏鬼鍵位置，該隱藏鬼鍵位置與該等檢測位置共用相同的數條行線及數條列線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，設置於該等預設按鍵位置之按鍵被按押，而使該等預設按鍵位置之行線及列線形成迴路時，該鬼鍵位置之行線及列線亦形成迴路。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，設置於該等預設按鍵位置之按鍵被按押，而使該等預設按鍵位置及該鬼鍵位置之行線及列線形成迴路時，該隱藏鬼鍵位置之行線及列線亦形成迴路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，根據該等預設按鍵位置偵測出該鬼鍵位置之步驟更包括：若該等檢測位置中，第一及第二預設按鍵位置共用該按鍵矩陣中之同一條行線，且第一及第三預設按鍵位置共用該按鍵矩陣中之同一條列線，則偵測出該第二預設按鍵位置之列線及該第三預設按鍵位置之行線交叉排列所形成之按鍵設置位置，係為該鬼鍵位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，根據該等檢測位置偵測出該隱藏鬼鍵位置之步驟更包括：若該等檢測位置中，第一及第二檢測位置共用該按鍵矩陣中之同一條行線，且第一及第三檢測位置共用該按鍵矩陣中之同一條列線，則偵測出該第二檢測位置之列線及該第三檢測位置之行線交叉排列所形成之按鍵設置位置，係為該隱藏鬼鍵位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，根據該等檢測位置偵測出該隱藏鬼鍵位置之步驟，係根據至少三個檢測位置以偵測該隱藏鬼鍵。
7. 一種鍵盤之按鍵位置排列方法，係利用如申請專利範圍第1項所述之方法，將按鍵排列在該鬼鍵位置及該隱藏鬼鍵位置以外之該等按鍵設置位置。
8. 一種按鍵矩陣之隱藏鬼鍵位置偵測系統，包括：一按鍵矩陣，其由複數條行線及複數條列線互相交叉排列組成，形成複數個按鍵設置位置；一預設按鍵位置選擇單元，從該等按鍵設置位置中選擇數個預設按鍵位置；一鬼鍵偵測單元，用於偵測出一鬼鍵位置，該鬼鍵位置與該等預設按鍵位置共用相同的數條行線及數條列線；一檢測位置選擇單元，從該等預設按鍵位置及該鬼鍵位置中選擇數個檢測位置，該等檢測位置中包括該鬼鍵位置中至少一個；及一隱藏鬼鍵偵測單元，用以偵測出一隱藏鬼鍵位置，其中，該隱藏鬼鍵位置與該等檢測位置共用相同的數條行線及數條列線，該隱藏鬼鍵位置為該等預設按鍵位置及該等鬼鍵位置以外之按鍵設置位置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中更包括：一記憶單元，其用於記錄該等預設按鍵位置、該鬼鍵位置或該隱藏鬼鍵位置。
10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中，該檢測位置選擇單元自該記憶單元讀取該等預設按鍵位置及該鬼鍵位置，以選擇該等檢測位置。