專利名稱：鍵盤掃描電路與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種鍵盤掃描電路與方法，尤指一種適用于一需要同時(shí)輸入按鍵的裝置上的鍵盤掃描電路與方法。
(2)背景技術(shù)在現(xiàn)今電子琴的鍵盤掃描電路上，大多使用單芯片(Micro Controller)輸出入端口來進(jìn)行最大網(wǎng)狀鍵盤掃描(Maximal Matrix Keyboard Scan)以控制琴鍵部分，其同時(shí)只能夠接受兩個(gè)按鍵輸入，如果再接受第三個(gè)按鍵輸入，就可能會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的鍵盤掃描現(xiàn)象。
請(qǐng)參閱圖1，其是習(xí)知技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示為一4×4矩陣11，其由8個(gè)輸出入端口互相交錯(cuò)連結(jié)而形成，該矩陣11共有16個(gè)按鍵，當(dāng)有任何一個(gè)按鍵被按下時(shí)，其相對(duì)應(yīng)的橫線及縱線會(huì)導(dǎo)通，鍵盤掃描便是應(yīng)用這種原理，將按鍵的值輸入到單芯片10中。但此種鍵盤掃描電路存在著一個(gè)瑕疵，那就是在同一時(shí)間內(nèi)只能夠接受兩個(gè)按鍵輸入，如果有第三個(gè)按鍵輸入，而該按鍵與前兩個(gè)按鍵位置形成一直角三角形時(shí)，就一定會(huì)掃描出四個(gè)按鍵，而產(chǎn)生錯(cuò)誤的按鍵判斷。例如，當(dāng)使用者同時(shí)按下key2、key3、key7時(shí)，掃描程序會(huì)自動(dòng)掃描出key6，而產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，但是使用者并未按下key6這個(gè)按鍵，這是傳統(tǒng)鍵盤掃描電路的一個(gè)盲點(diǎn)。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的是為提供一種鍵盤掃描電路和鍵盤掃描方法，適用于一需要同時(shí)輸入按鍵的裝置上，可于同一時(shí)間接受多個(gè)按鍵輸入。
根據(jù)本發(fā)明一方面的鍵盤掃描電路包括多個(gè)鍵盤輸出入端口，其可設(shè)定成一輸入模式(Input mode)、一輸出模式(Output mode)、以及一高阻抗模式(Floating mode)其中之一，用以接收一掃描信號(hào)輸入；多個(gè)矩型陣列，是由該鍵盤輸出入端口彼此之間互相交錯(cuò)連結(jié)而形成，其包括多個(gè)可檢測(cè)輸入接點(diǎn)及多個(gè)可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)；以及多個(gè)電流隔離元件，電連接于該鍵盤輸出入端口與該矩型陣列之間，是作為該矩型陣列彼此之間信號(hào)的隔離。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該鍵盤掃描電路還包括一接地端，用以與該鍵盤輸出入端口互相交錯(cuò)連結(jié)而形成該矩型陣列，以增加該可該檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該需要同時(shí)輸入按鍵的裝置是為一具有黑白鍵的電子琴。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個(gè)鍵盤輸出入端口是為一單芯片上的輸出入端口。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個(gè)電流隔離元件是為二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，假設(shè)該多個(gè)鍵盤輸出入端口為m，當(dāng)2≤m≤6時(shí)，該二極管的數(shù)量為2m；而當(dāng)m≥7時(shí)，該二極管的數(shù)量為4m。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該鍵盤掃描電路是利用二極管的電流單向特性，以作為該矩型陣列彼此之間信號(hào)的隔離。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的鍵盤掃描方法，適用于一需要同時(shí)輸入按鍵的裝置上，可于同一時(shí)間接受多個(gè)按鍵輸入，該裝置具有一鍵盤掃描電路，而該鍵盤掃描電路包括多個(gè)鍵盤輸出入端口；一接地端；多個(gè)矩型陣列，是由該鍵盤輸出入端口與該接地端之間互相交錯(cuò)連結(jié)而形成；以及多個(gè)電流隔離元件，是電連接于該鍵盤輸出入端口與該矩型陣列之間，而該鍵盤掃描方法的步驟包括(a)選擇該多個(gè)矩型陣列其中的一以進(jìn)行掃描；(b)將該鍵盤輸出入端口其中一部分設(shè)定成一輸入模式(Input mode)，另一部分設(shè)定成一輸出模式(Outputmode)，其余部分則設(shè)定成一高阻抗模式(Floating mode)；(c)于一第一時(shí)間掃描該矩型陣列中與該接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)；(d)于一第二時(shí)間掃描該矩型陣列中未與該接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)；(e)檢知設(shè)定成該輸入模式的該鍵盤輸出入端口，并依據(jù)其產(chǎn)生的電位變化，判斷所按的鍵；以及重復(fù)步驟(a)至步驟(e)，以對(duì)該多個(gè)矩型陣列逐一進(jìn)行掃描。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該需要同時(shí)輸入按鍵的裝置是為一具有黑白鍵的電子琴。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個(gè)鍵盤輸出入端口是為一單芯片上的輸出入端口。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多個(gè)電流隔離元件是為二極管。
根據(jù)上述構(gòu)想，假設(shè)該多個(gè)鍵盤輸出入端口為m，當(dāng)2≤m≤6時(shí)，該二極管的數(shù)量為2m；而當(dāng)m≥7時(shí)，該二極管的數(shù)量為4m。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該鍵盤掃描方法是利用二極管的電流單向特性，以作為該矩型陣列彼此之間信號(hào)的隔離。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該未與該接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)是為可同時(shí)該檢測(cè)輸入接點(diǎn)。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
(4)


圖1是習(xí)知技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明鍵盤掃描電路的最小組成掃描細(xì)胞(Cell)電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明鍵盤掃描電路的最小組成掃描矩陣(Matrix)電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是當(dāng)鍵盤輸出入端口為8時(shí)，本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是當(dāng)鍵盤輸出入端口為3時(shí)，本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是當(dāng)鍵盤輸出入端口為4時(shí)，本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是當(dāng)鍵盤輸出入端口為5時(shí)，本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是當(dāng)鍵盤輸出入端口為6時(shí)，本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是當(dāng)鍵盤輸出入端口為7時(shí)，本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
(5)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2，其是本發(fā)明鍵盤掃描電路的最小組成掃描細(xì)胞(Cell)電路結(jié)構(gòu)示意圖。其由2個(gè)可設(shè)定成輸入模式(Input mode)、輸出模式(Output mode)、或是高阻抗模式(Floating mode)等特性的鍵盤輸出入端口P1、P2及4個(gè)二極管D21~D24所組合而成，并形成2個(gè)矩形陣列25、26、4個(gè)可該檢測(cè)輸入接點(diǎn)1~4、2個(gè)可同時(shí)該檢測(cè)輸入接點(diǎn)1、2。
假設(shè)將掃描時(shí)間分成T1、T2、T3、T4，于時(shí)間T1、T2時(shí)，將P1設(shè)定成輸出模式，P2設(shè)定成輸入模式，先掃描A矩陣25，時(shí)間T1時(shí)該檢測(cè)接點(diǎn)4，時(shí)間T2時(shí)該檢測(cè)接點(diǎn)2；而于時(shí)間T3、T4時(shí)，將P1設(shè)定成輸入模式，P2設(shè)定成輸出模式，再掃描B矩陣26，時(shí)間T3時(shí)該檢測(cè)接點(diǎn)3，時(shí)間T4時(shí)該檢測(cè)接點(diǎn)1。由于該電路中有加入二極管D21~D24做為A矩陣25與B矩陣26之間信號(hào)的隔離，所以當(dāng)A矩陣25接點(diǎn)2有任何變化時(shí)，并不會(huì)影響到B矩陣26接點(diǎn)1，因此可以達(dá)到同時(shí)輸入的目的。
請(qǐng)參閱圖3，其是本發(fā)明鍵盤掃描電路的最小組成掃描矩陣(Matrix)電路結(jié)構(gòu)示意圖。其由4個(gè)可設(shè)定成輸入模式、輸出模式、或是高阻抗模式等特性的鍵盤輸出入端口P1~P4及4個(gè)二極管D31~D34所組合而成，并形成1個(gè)矩形陣列35、6個(gè)可該檢測(cè)輸入接點(diǎn)1~6、2個(gè)可同時(shí)該檢測(cè)輸入接點(diǎn)(1、2、3、4接點(diǎn)中的任意2個(gè)接點(diǎn))。
假設(shè)將掃描時(shí)間分成T1、T2，將P1、P2設(shè)定成輸出模式，P3、P4設(shè)定成輸入模式，于時(shí)間T1時(shí)該檢測(cè)5、6接點(diǎn)，時(shí)間T2時(shí)該檢測(cè)1、2、3、4接點(diǎn)。由于該電路中有加入二極管D31~D34做為A矩陣35與其它矩陣之間信號(hào)的隔離，所以當(dāng)A矩陣25接點(diǎn)(1、2、3、4接點(diǎn)中的任意2個(gè)接點(diǎn))有任何變化時(shí)，并不會(huì)影響到其它矩陣接點(diǎn)，因此可以達(dá)到同時(shí)輸入的目的。
請(qǐng)參閱圖4，其是當(dāng)鍵盤輸出入端口為8時(shí)，本發(fā)明較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。其由8個(gè)可設(shè)定成輸入模式、輸出模式、或是高阻抗模式等特性的鍵盤輸出入端口P1~P8及32個(gè)二極管D41~D432所組合而成，并形成8個(gè)矩形陣列433~440、40個(gè)可該檢測(cè)輸入接點(diǎn)1~40、8個(gè)可同時(shí)該檢測(cè)輸入接點(diǎn)(1、2、3、4接點(diǎn)中的任意2個(gè)接點(diǎn)；5、6、7、8接點(diǎn)中的任意2個(gè)接點(diǎn)；9、10、11、12接點(diǎn)中的任意2個(gè)接點(diǎn)；13、14、15、16接點(diǎn)中的任意2個(gè)接點(diǎn))。值得注意的是，該電路為一立體電路，采用跨接P1、P2、P5、P6及P3、P4、P7、P8的方式以增加矩形陣列433~440的數(shù)量，藉由增加矩形陣列433~440的數(shù)量，以增加可檢測(cè)輸入接點(diǎn)1~40及可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)的數(shù)量。
其中，該電路的掃描方法的步驟包括(a)選擇該8個(gè)矩型陣列433~440其中之一以進(jìn)行掃描；(b)將該8個(gè)鍵盤輸出入端口其中一部分設(shè)定成輸入模式，另一部分設(shè)定成輸出模式，其余部分則設(shè)定成高阻抗模式；(c)于一第一時(shí)間掃描該矩型陣列中與接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)；(d)于一第二時(shí)間掃描該矩型陣列中未與接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)；(e)檢知設(shè)定成該輸入模式的該鍵盤輸出入端口，并依據(jù)其產(chǎn)生的電位變化，判斷所按的鍵；以及重復(fù)步驟(a)至步驟(e)，以對(duì)該8個(gè)矩型陣列逐一進(jìn)行掃描。
假設(shè)將掃描時(shí)間分成T1、T2，將P1、P2設(shè)定成輸入模式，P7、P8設(shè)定成輸出模式，先針對(duì)A矩陣433進(jìn)行掃描，也就是該檢測(cè)1、2、3、4、17、18接點(diǎn)，時(shí)間T1時(shí)先檢測(cè)17、18接點(diǎn)，時(shí)間T2時(shí)再檢測(cè)1、2、3、4接點(diǎn)。如同前述原理，由于該電路中有加入二極管D41~D432做為A矩陣433與其它矩陣434～440之間信號(hào)的隔離，所以當(dāng)A矩陣433接點(diǎn)(1、2、3、4接點(diǎn)中的任意2個(gè)接點(diǎn))有任何變化時(shí)，并不會(huì)影響到其它矩陣接點(diǎn)，因此可以達(dá)到同時(shí)輸入的目的。在掃描完A矩陣433的后，接著對(duì)其它矩陣434~440逐一進(jìn)行掃描。同理可證，其它矩陣也適用前述的掃描方式，以達(dá)到同時(shí)輸入的目的。
本發(fā)明的鍵盤輸出入端口的組合并不局限于8個(gè)，其架構(gòu)可以放大或是縮小，其它較佳實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)如圖5至圖8所示，運(yùn)用同樣的掃描原理，達(dá)到同時(shí)輸入的目的。由圖5至圖8可推算出本發(fā)明需使用到的二極管數(shù)量，假設(shè)該多個(gè)鍵盤輸出入端口為m，當(dāng)2≤m≤6時(shí)，該二極管的數(shù)量為2m；而當(dāng)m≥7時(shí)，該二極管的數(shù)量為4m。
表一(可檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù))
表二(可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù))
表一及表二為本發(fā)明鍵盤掃描電路與習(xí)知鍵盤掃描電路的可檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù)量及可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù)量比較表。由表一及表二可知，不論是在可檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù)量或可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù)量上，本發(fā)明鍵盤掃描電路皆較習(xí)知鍵盤掃描電路為佳，尤其當(dāng)鍵盤輸出入端口數(shù)量愈多時(shí)，差異愈大。
綜上所述，本發(fā)明有別于現(xiàn)今鍵盤掃描的方法，藉由最小可掃描細(xì)胞的精神，運(yùn)用一直保持最小組成掃描矩陣，以及鍵盤輸出入端口因時(shí)間的不同轉(zhuǎn)換期對(duì)應(yīng)的型態(tài)及瞬間暫態(tài)的原理，可由輸入模式轉(zhuǎn)為輸出模式或是高阻抗模式，并利用二極管使各個(gè)最小可掃描矩陣之間不會(huì)互相干擾，解決同一時(shí)間多個(gè)按鍵輸入的問題。本發(fā)明的鍵盤掃描方法能夠該檢測(cè)到更多于同一時(shí)間壓下的按鍵數(shù)目，但是卻不需要增加鍵盤輸出入端口的數(shù)量，有效改善習(xí)知技術(shù)的缺失，是故具有產(chǎn)業(yè)價(jià)值，進(jìn)而達(dá)成發(fā)展本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種鍵盤掃描電路，適用于一需要同時(shí)輸入按鍵的裝置上，可于同一時(shí)間接受多個(gè)按鍵輸入，其特征在于，包括多個(gè)鍵盤輸出入端口，可設(shè)定成一輸入模式、一輸出模式、以及一高阻抗模式其中之一，用以接收一掃描信號(hào)輸入；多個(gè)矩型陣列，是由該鍵盤輸出入端口彼此之間互相交錯(cuò)連結(jié)而形成，其包括多個(gè)可檢測(cè)輸入接點(diǎn)及多個(gè)可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)；以及多個(gè)電流隔離元件，電連接于該鍵盤輸出入端口與該矩型陣列之間，是作為該矩型陣列彼此之間信號(hào)的隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的鍵盤掃描電路其特征在于，還包括一接地端，用以與該鍵盤輸出入端口互相交錯(cuò)連結(jié)而形成該矩型陣列，以增加該可檢測(cè)輸入接點(diǎn)數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的鍵盤掃描電路，其特征在于，該需要同時(shí)輸入按鍵的裝置是為一具有黑白鍵的電子琴。
4.如權(quán)利要求1所述的鍵盤掃描電路，其特征在于，該多個(gè)鍵盤輸出入端口是為一單芯片上的輸出入端口。
5.如權(quán)利要求1所述的鍵盤掃描電路，其特征在于，該多個(gè)電流隔離元件是為二極管。
6.如權(quán)利要求5所述的鍵盤掃描電路，其特征在于，假設(shè)該多個(gè)鍵盤輸出入端口為m，當(dāng)2≤m≤6時(shí)，該二極管的數(shù)量為2m；而當(dāng)m≥7時(shí)，該二極管的數(shù)量為4m。
7.如權(quán)利要求5所述的鍵盤掃描電路，其特征在于，是利用二極管的電流單向特性，以作為該矩型陣列彼此之間信號(hào)的隔離。
8.一種鍵盤掃描方法，適用于一需要同時(shí)輸入按鍵的裝置上，可于同一時(shí)間接受多個(gè)按鍵輸入，該裝置具有一鍵盤掃描電路，而該鍵盤掃描電路包括多個(gè)鍵盤輸出入端口；一接地端；多個(gè)矩型陣列，是由該鍵盤輸出入端口與該接地端之間互相交錯(cuò)連結(jié)而形成；以及多個(gè)電流隔離元件，是電連接于該鍵盤輸出入端口與該矩型陣列之間，其特征在于，該鍵盤掃描方法的步驟包括(a)選擇該多個(gè)矩型陣列其中之一以進(jìn)行掃描；(b)將該鍵盤輸出入端口其中一部分設(shè)定成一輸入模式，另一部分設(shè)定成一輸出模式，其余部分則設(shè)定成一高阻抗模式；(c)于一第一時(shí)間掃描該矩型陣列中與該接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)；(d)于一第二時(shí)間掃描該矩型陣列中未與該接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)；(e)檢知設(shè)定成該輸入模式的該鍵盤輸出入端口，并依據(jù)其產(chǎn)生的電位變化，判斷所按的鍵；以及重復(fù)步驟(a)至步驟(e)，以對(duì)該多個(gè)矩型陣列逐一進(jìn)行掃描。
9.如權(quán)利要求8所述的鍵盤掃描方法，其特征在于，該需要同時(shí)輸入按鍵的裝置是為一具有黑白鍵的電子琴。
10.如權(quán)利要求8所述的鍵盤掃描方法，其特征在于，該多個(gè)鍵盤輸出入端口是為一單芯片上的輸出入端口。
11.如權(quán)利要求8所述的鍵盤掃描方法，其特征在于，該多個(gè)電流隔離元件是為二極管。
12.如權(quán)利要求11所述的鍵盤掃描方法，假設(shè)該多個(gè)鍵盤輸出入端口為m，當(dāng)2≤m≤6時(shí)，該二極管的數(shù)量為2m；而當(dāng)m≥7時(shí)，該二極管的數(shù)量為4m。
13.如權(quán)利要求11所述的鍵盤掃描方法，其特征在于，是利用二極管的電流單向特性，以作為該矩型陣列彼此之間信號(hào)的隔離。
14.如權(quán)利要求8所述的鍵盤掃描方法，其特征在于，該未與該接地端連結(jié)的輸入接點(diǎn)是為可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明是為一種鍵盤掃描電路與方法，適用于一需要同時(shí)輸入按鍵的裝置上，可于同一時(shí)間接受多個(gè)按鍵輸入，其包含多個(gè)鍵盤輸出入端口，其可設(shè)定成一輸入模式(Input mode)、一輸出模式(Output mode)、以及一高阻抗模式(Floating mode)其中之一，用以接收一掃描信號(hào)輸入；多個(gè)矩型陣列，是由該鍵盤輸出入端口彼此之間互相交錯(cuò)連結(jié)而形成，其包含多個(gè)可檢測(cè)輸入接點(diǎn)及多個(gè)可同時(shí)檢測(cè)輸入接點(diǎn)；以及多個(gè)電流隔離元件，電連接于該鍵盤輸出入端口與該矩型陣列之間，是作為該矩型陣列彼此之間信號(hào)的隔離。
文檔編號(hào)G10H1/34GK1504992SQ0215265
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者馮景翔 申請(qǐng)人:華邦電子股份有限公司