專利名稱：開關矩陣的輸入操作檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在鍵盤等具有多個開關的開關矩陣內(nèi)檢測開關動作的輸入操作檢測直O(jiān)背景技術
一般而言，在計算機系統(tǒng)中，鍵盤是從外部接收輸入的主要裝置。
在許多計算機系統(tǒng)中，向中央處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入是通過鍵盤的敲擊來完成 的。
鍵盤上通常安裝有包括用于控制按鍵輸入信息的控制單元的鍵盤接口，而在鍵 盤接口上連接有從微電腦(micom)輸出的掃描輸出線(Scan out line)和輸入至微電腦的掃 描輸入線(Scan in line)。
系統(tǒng)接口通過掃描輸入線向鍵盤接口傳送狀態(tài)信號，并根據(jù)按鍵輸入連接掃描 輸出線和掃描輸入線以判斷按鍵輸入。
根據(jù)上述輸入方式，鍵盤上發(fā)生稱為Ghost ICey或HiantomICey的現(xiàn)象，而GhostKey現(xiàn)象是指在鍵盤上同時按下三個鍵時，被識別為按下了四個鍵的現(xiàn)象。
上述Ghost Key現(xiàn)象，在遇到打字速度非?？斓挠脩魰r，即使依次按下鍵，也可 能被識別為同時按下三個鍵，從而發(fā)生用戶未按下的按鍵的輸入。
為了防止上述現(xiàn)象，若檢測到按下第二個鍵之后按下的第三個按鍵，則將處理 成視為此鍵未被按下。
另外，需同時按下Shift鍵、Ctrl鍵及Alt鍵的三鍵組合才能完成操作時，通過調 整按鍵布局，即使三個鍵同時被按下也不會發(fā)生Ghost Key現(xiàn)象。
但即使利用上述方法，在當前持續(xù)發(fā)展的游戲等程序中，在需同時按下三個非 特殊按鍵的普通按鍵的情況下，存在不能運行的問題。
即，在電腦游戲中的射擊游戲等的情況下，需按下非與Ctrl鍵、Alt鍵等特殊按 鍵組合的三個普通按鍵。
例如，在“W”鍵為向上移動，“E”鍵為向左移動，而“P”鍵為射擊時，若要向左上方移動的同時進行射擊，則需同時按下三個按鍵。
但是，因為現(xiàn)有技術中的消除Ghost Key鍵的方式，三個按鍵的操作不被允許。
圖1為現(xiàn)有消除GhostKey的開關矩陣的輸入操作檢測裝置概略圖。
如圖1所示，在開關矩陣3內(nèi)設置各包括串聯(lián)電阻6和開關元件5的多個開關裝 S (Si……)(在此實施例中，設置有49個開關裝置)。
開關矩陣3內(nèi)的各開關裝置(Si……)的一端，與第一組線(10 16) (X線)中 的一條線連接。上述開關裝置(Si……)的另一端，與第二組線(30 36) (Y線)中的 一條線連接。
第一組線(10 16)的一端與解碼器2連接。
第二組線(30 36)的一端各與解碼器1連接，而另一端連接于檢測電路4的選擇器7 (具備模擬開關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)選擇器)。
解碼器1斷開從第二組線(30 36)選擇的一條線，并向其余線施加一定的恒定 電壓。
如上所述，上述解碼器1設定為恒定電壓，例如3V為宜。
防過電流電阻(r4)、防逆向電流二極管(Di)及用于提供恒定電壓的齊納二極管 (ZDi)位于解碼器1和第二組線(30 36)的各一端之間。在此，如圖1所示，為輸出 來自解碼器1的電壓和比較器的比較電壓，需大量使用高價的二極管。其中，與解碼器 1連接的二極管的數(shù)量相當于開關的數(shù)量。
第二組線(30 36)的各另一端與選擇器7連接。選擇器7連續(xù)選擇第二組線 中的一條并將構成作為開關運行電壓檢測電路的比較器8。
解碼器1和選擇器7與時鐘脈沖信號同步并在線(30 36)上完成掃描動作。因 此，被解碼器1從第二組線(30 36)中選擇的線，例如線(30)被選擇器7同時選擇并 連接至比較器8。
另外，在比較器8的輸入端子(Ni)，通過阻抗(R)從電源Vcc(例如，5V)施 加適當?shù)碾妷?。不僅如此，被上述選擇器7選擇的屬于第二組的線的電壓也施加于端子 (Ni)。
用于限定檢測標準電壓(例如，2.5 3.0V)的電阻(r3)和齊納二極管(ZDi)連 接于另一輸入端(N2)。
在此實施例中，將標準電壓設定為2.6V。
第一組線(10 16)的各一端與解碼器2連接。解碼器2與上述選擇器7和解 碼器1的掃描動作同步進行掃描動作。另外，將從第一組線(10 16)選擇的線的電壓 設定為OV的同時，保持其他線的斷開狀態(tài)。
第二組線中的線(30)被選擇器7和解碼器1選定。另外，當?shù)谝唤M線中的線 (10)被解碼器2選定時，第二組線中的線(30)的電壓維持5V的同時，第二組線(31 36)中的其余線的電壓維持3V。
另外，當?shù)谝唤M的線(10)被解碼器2選擇時，線(10)的電壓將設定為0V，而 線(10 16)中的其余線被斷開。
若在上述狀態(tài)下按下開關^①)，則線(30)和線(10)被連接。在此，維持 在Vcc(5V)的線(30)的電壓下降至0V，而接近OV的電壓施加于比較器8的輸入端子 (Ni)。
嚴格來講，輸入端子(N2)的電壓不會完全下降至0V。這是因為，在開關裝置 S內(nèi)存在電阻6的電阻成分(r)和線(30)的內(nèi)部電阻成分。但是，若電阻6的電阻成分 (r)小于阻抗(R)，例如，為R的1/10的值，則輸入端子(Ni)的輸入電壓可視為0V。
這是因為，如將要后述的內(nèi)容，在本發(fā)明中，阻抗(R)的值和電阻6的電阻成分 ω可獨立變動。
因此，在具有上述結構的輸入檢測裝置中，可只利用一個開關完成檢測。例 如，只要按下開關⑴①)，則與開關裝置連接的第二組內(nèi)的線的檢測電壓為0V，從而可 檢測上述狀態(tài)。這是因為，檢測電壓OV低于2.6V的檢測標準電壓。
另外，若不按下開關⑴①)而錯誤地同時按下其他開關裝置6② ④)，則比較器8的輸入端子(Ni)的輸入電壓至少為3V以上。
從而可檢測泄漏通過信號電流的發(fā)生。
因此，開關裝置6② S④)將因錯誤按下非開關裝置6①)而產(chǎn)生泄漏通過 信號電壓的現(xiàn)象，視為錯誤按下開關裝置6①)的現(xiàn)象，從而防止錯誤。
但是，若同時按下所需開關裝置和多個其他開關裝置，則因泄漏通過信號電壓 通過連接其他開關裝置的第二組的線產(chǎn)生，從而使檢測電壓增加。
因此，出現(xiàn)不能檢測所需開關裝置的動作的問題。
對上述狀況下的泄漏通過信號電壓說明如下
在圖1中，若與所需開關裝置⑴①)一起，同時錯誤按下開關裝置6② ⑧)，則根據(jù)下式所獲得的泄漏通過信號電壓(V8)約為1.9V。f[_] V%= 5VS 2/3Er+r
此電壓遠小于所要判別的檢測標準電壓2.6V。
因此，可準確檢測按下開關⑴①)的動作。
若同時按下所需開關裝置⑴①)和九個其余開關裝置(例如，開關裝置 ⑴①)和開關裝置(S③ S ),則共10個開關重復閉合以表現(xiàn)為如下數(shù)學式，從而使泄 漏通過信號電壓(VlO)約為2.05V。
此電壓遠小于所要判別的檢測標準電壓(2.6V)。因此，可準確檢測按下開關 (S①)的動作。
但是，上述現(xiàn)有消除Ghost Key現(xiàn)象的方法，因在開關矩陣的排列中需單獨構成 解碼器和選擇器，從而增加系統(tǒng)面積，增加產(chǎn)品生產(chǎn)成本，增加設計難度。另外，因沒 有節(jié)電狀態(tài)的定義，從而給商用化造成影響。
另外，因在開關排列上需要相當于第二組線(30 36)的數(shù)量的普通二極管(Di) 和用于提供恒定電壓的齊納二極管(ZDi)，從而增加制造費用，增加制造難度。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之不足而提供一種開關矩陣的輸入操作檢測裝 置，其可在一個半導體內(nèi)實現(xiàn)單芯片結構并可節(jié)電，從而容易實現(xiàn)輸入操作檢測裝置系統(tǒng)的量產(chǎn)。
為了達到上述目的，本發(fā)明開關矩陣的輸入操作檢測裝置，包括由根據(jù)主控制 器的控制連接列掃描方向的線及行掃描方向的線的多個開關，其包括列掃描控制裝 置，其包括根據(jù)上述主控制器的列掃描信號和啟用信號(EN)，與上述列掃描方向的線一 對一對應的開關部，并在正常掃描模式下，各列選擇性地輸入兩種輸入電壓(Vup、VA) 中的一種，且在節(jié)電模式下，輸入等待電壓(Vh)，從而根據(jù)開關部的開關動作按上述不 同模式完成列掃描動作；及行掃描控制裝置，其在正常掃描模式下，與上述列掃描控制 裝置的列掃描信號同步并根據(jù)上述主控制器的行掃描信號完成行掃描，而且，根據(jù)上述啟用信號(EN)以節(jié)電模式運行。
另外，上述列掃描控制裝置，包括控制部，在上述主控制器控制下輸出列掃 描信號和啟用信號(EN)；多個開關部，一對一對應地連接于上述列掃描線，以根據(jù)所 輸入的電壓切換根據(jù)上述控制部的列掃描信號選擇的列掃描線和未被選擇的其余列掃描 線，以完成列掃描；電源供應部，根據(jù)上述控制部的啟用信號選擇性地被啟用或禁用， 從而根據(jù)正常掃描模式和節(jié)電模式選擇性地將輸入電壓(Vup)、供應電壓(VA)及等待電 壓(Vh)輸出至上述開關部；電壓比較器，根據(jù)上述控制部的啟用信號被啟用以按正常掃 描模式運行，并根據(jù)上述控制部的禁用信號被禁用以按節(jié)電模式運行，而上述標準電壓 (VCCB)通過標準電壓生成用電阻(Rl、R2)的電阻值生成。
另外，電源供應部使用恒定電壓穩(wěn)壓器。
另外，電源供應部使用電阻分配方式的電流放大器。
另外，上述電源供應部若在正常掃描模式下根據(jù)上述主控制器的控制啟用啟用 信號(EN)，則向上述開關矩陣的各列掃描線選擇性地供應輸入電壓(Vup)和供應電壓 (VA)。
另外，上述電源供應部若在節(jié)電模式下根據(jù)上述主控制器的控制禁用(disable) 啟用信號(EN)，則向所有開關矩陣的各列掃描線同時連接等待電壓(Vh)。
另外，上述列掃描控制裝置若在節(jié)電模式下被施加上述電源供應部連接的等待 電源(Vh)，且在行掃描控制裝置將所有行掃描控制信號線連接至OV的狀態(tài)下發(fā)生用戶 按鍵輸入，則向上述主控制器產(chǎn)生中斷信號(INT)。
另外，在正常掃描模式下，不產(chǎn)生中斷信號，而在節(jié)電模式下，只在發(fā)生用戶 按鍵輸入時，產(chǎn)生中斷信號。
另外，行掃描控制裝置包括控制器，其在正常掃描模式下，受主控制器控制依 次將行掃描信號線各連接至0V，而在節(jié)電模式下，將行掃描信號線都連接至0V。
另外，控制部若在啟用信號(EN)被禁用而使上述電源供應部和電壓比較器被禁 用，則在節(jié)電模式下最大限度地減少電源消耗。
因此，本發(fā)明輸入操作檢測裝置不僅利用簡單結構的開關控制開關矩陣以消除 GhostKey,而且可以節(jié)電模式運行，降低制造費用。


圖1為現(xiàn)有消除GhostKey的開關矩陣的鍵輸入裝置概略圖2為本發(fā)明一實施例開關矩陣的鍵輸入裝置概略圖3為圖2所示裝置的列掃描控制裝置詳細框圖4為圖2所示裝置的行掃描控制裝置詳細框圖5為圖3的電源供應部運行狀態(tài)參考圖6為圖3的電源供應部一實施例詳細框圖7為圖3的電源供應部另一實施例詳細框圖。
*附圖標記*
11:列掃描控制裝置 12:開關矩陣
13 行掃描控制裝置 121 開關元件
122 開關電阻具體實施方式
下面，結合圖2至圖7對本發(fā)明較佳實施例進行詳細說明。
圖2為本發(fā)明一實施例開關矩陣的輸入操作檢測裝置概略圖。
如圖2所示，輸入操作檢測裝置，包括開關矩陣12，具備七列(30至36)和 七行(10至16)；列掃描控制裝置11，與七列(30至36)連接以控制鍵的列掃描；行掃描 控制裝置13，與七行(10至16)連接以控制鍵的行掃描。
另外，雖然未圖示，還包括主控制器(一般為微控制器)，產(chǎn)生用于控制列掃描 控制裝置11和行掃描控制裝置13的控制信號。
開關矩陣12由各包括串聯(lián)開關元件121和開關電阻122的多個開關裝置61、 S2, S3、S4……)(在此實施例中，因為使七行和七列，因此，包括49個開關裝置)構 成。
各開關裝置61、S2、S3……)的一端與行掃描方向的線(10 16)中的一條線 連接，而其另一端與列掃描方向的線(30 36)中的一條線連接。
行掃描方向的線(10 16)的一端連接于行掃描控制裝置13，而列掃描方向的線 (30 36)的一端連接于行掃描控制裝置11。
列掃描控制裝置11斷開從列掃描方向的線(30 36)選擇的一條線，并向其余 線施加一定的恒定電壓。
上述恒定電壓設定為恒定電壓，例如3V為宜。
另外，列掃描控制裝置11連續(xù)選擇列掃描方向的線中的一條并構成作為開關運 行電壓檢測電路的電壓比較器(請參考圖3的附圖標記16)。
列掃描控制裝置11在主控制器的控制下，在列掃描方向的線(30 36)上完成 掃描動作。在此，行掃描方向的線(10 16)的各一端與行掃描控制裝置13連接并與列 掃描控制裝置11的掃描動作同步完成掃描動作。另外，行掃描控制裝置13將從行掃描 方向的線(10 16)中選擇的線的電壓設定為OV的同時，保持其余線的斷開狀態(tài)。
下面，結合圖3對列掃描控制裝置11的動作進行詳細說明。
圖3為圖2所示裝置的列掃描控制裝置詳細框圖。
如圖3所示，列掃描控制裝置11，包括控制部14，在主控制器控制下輸出列 掃描信號和啟用信號(EN)；電源供應部15及電壓比較器16，根據(jù)控制部14的啟用信號 被啟用或禁用。在此，還包括第一列開關部17至第七列開關部，其根據(jù)控制部14的列 掃描信號各切換被選擇的一條列掃描線和未被選擇的六條列掃描線，以完成列掃描。雖 然在圖3中只說明第一列開關部17，但七個各開關部與開關矩陣12的七列連接，而且通 過各列的開關部的切換，依次完成列掃描。圖3中只圖示第一列開關部17和第七列開關 部，而省略其余第二列至第六列開關部。
另外，列掃描控制裝置11包括電壓比較器16，其與各開關部連接，比較從開關 部輸入的電壓(Vup)和標準電壓(VCCB)并輸出其結果。
圖4為圖2所示裝置的行掃描控制裝置詳細框圖。
如圖4所示，行掃描控制裝置13，包括控制部18，在主控制器的控制下，控制開關矩陣12完成行掃描；七個開關(19……)，與七行連接并根據(jù)來自控制部18的行 掃描信號6C0至SC6)完成行掃描。在圖4中只圖示各開關中的第一行的開關19和最 后一行的開關，而省略其余行的開關。
控制部18在主控制器控制下輸出行掃描信號，而在此時，根據(jù)行掃描信號將從 七行開關(19……)中選擇的行開關19的接通電阻值設定為0歐姆(ohm)并斷開其余行 的開關，以與列掃描的掃描動作同步完成行掃描。
在此，行掃描控制裝置13的控制部18，在正常掃描模式下，在主控制器控制下 依次將行掃描信號線各連接至0V，而在節(jié)電模式下，將行掃描信號線都連接至0V。
下面，更詳細說明圖3的列掃描控制裝置11和圖4的行掃描控制裝置13的動作。
在圖3中，控制部14根據(jù)主控制器的列掃描信號，依次通過SLO至SL6的信號 線，將列掃描信號施加至第一列開關部17至第七列開關部。
則上述第一列開關部17至第七列開關部，在啟用信號(EN)被啟用時，根據(jù)SLO 至SL6的各信號線的值，通過開關動作使各Vup信號和VA信號連接至被選擇的和未被選 擇的列掃描方向的線(30 36)。在此，第一列開關部17至第七列開關部從電源供應部 15選擇性地輸入三個輸入電壓，并通過切換動作，在從控制部14接收列掃描信號6L0 至SL6)和啟用信號(EN)時，在正常動作狀態(tài)下，選擇性地輸入Vup或VA信號，而在 節(jié)電模式下，輸入Vh信號。在此，電源供應部15可根據(jù)主控制器的調整值(adjO)改變 輸出電壓值。
電壓比較器16比較標準電壓(VCCB)和輸入電壓(Vup)，以判斷是否發(fā)生通 過開關61)的按鍵輸入。即，在發(fā)生通過開關61)的按鍵輸入時，輸入至電壓比較器 16的輸入電壓(Vup)小于標準電壓(VCCB)，而在未發(fā)生按鍵輸入61)時，輸入電壓 (Vup)將成為電源電壓(VCC)的等價電壓。在此，調整各電阻值，以使輸入電壓(Vup) 小于標準電壓(VCCB)。S卩，調整圖3的RO電阻和圖2的開關電阻122，以決定輸入至 電壓比較器16的輸入電壓(Vup)，而且調整圖3的固定電阻值的R2電阻和可變電阻Rl 的電阻值，以決定標準電壓(VCCB)。
在圖1所示的現(xiàn)有系統(tǒng)的比較器8中，為產(chǎn)生電壓而使用高價的高功率二極管和 上述二極管的限制電流用電阻。但是，在本實施例中，簡單調整具有固定值的電阻R2和 具有可變值的電阻R1，即可產(chǎn)生電壓比較器16的標準電壓。
下面，利用如下數(shù)學式更詳細說明電阻和電壓之間的關系。
將電源電壓(VCC)的電壓設定為5.0V，RO設定為lOKohm，開關電阻15設定 為7Kohm(在如下數(shù)學式用r表示)，VA設定為3.0V，并將圖4的開關19的ON電阻值 設定為Oohm(實際上不是Oohm，但因為是相對很小的電阻值，因此，可忽略不計)時， 若發(fā)生行和列的掃描，則相應的一個開關被按下時的輸入電壓(Vupl)為
Vupl = 5.0VX (r/R0+r)
Vupl = 5.0VX (7K/10K+7K)
Vupl = 2.059V
此時，若通過調整可調整電源供應部15電壓(VA)的R2和Rl將電壓比較器的 標準電壓(VCCB)設定為2.5V，則因Vupl的電壓小于2.5V，因此，可判定為相應鍵(si)9被按下。
若沒有按鍵被按下，則因Vupl的電壓具有與電源電壓(VCC)相近的值，因此， 具有比標準電壓(VCCB)高的電壓值，從而可判定為沒有按鍵被按下。
因此，上述電源電壓(VCC)最高，電源供應部15的供應電壓(VA)為中間值， 而標準電壓(VCCB)在三個電壓中最低。本發(fā)明滿足如下數(shù)學式
VCC > VA > VCCB-------------數(shù)學式(1)
另外，在一個以上的鍵被按下時，輸入電壓(Vup)始終滿足如下關系
VCCB > Vup------------數(shù)學式 O)
另外，沒有按鍵被按下時，輸入電壓(Vup)始終滿足如下關系
VCCB < Vup, Vup = VCC------------數(shù)學式(3)
另外，在本發(fā)明中，需要一種可維持數(shù)學式(1) 數(shù)學式(3)的關系式的系統(tǒng)， 以在即使產(chǎn)生Ghost Key現(xiàn)象的一定數(shù)量的鍵被同時按下時，也不會因Ghost Key現(xiàn)象， 未被按下的鍵識別為被按下。從而，即使十個左右的按鍵以可產(chǎn)生GhostKey現(xiàn)象的組合 被按下，也能正確識別未被按下的鍵。
另外，在圖2中，為防止Ghost Key現(xiàn)象，即三個開關(s2、S3、s4)同時被按下 時被識別為按下sl，將Vup信號電壓(Vup3)設定為約3.39V，以使其高于電壓比較器的 標準電壓2.5V，從而使Sl不會被識別為按下。
Vup3 = 3XrX5/(R0+3Xr)
Vup3 = 3X7KX5/(10K+3X7K)
Vup3 = 3.387V
同樣，在圖2中，為防止Ghost Key現(xiàn)象，即六個開關(s2、s3、s4、s5、s6、 s7)同時被按下時被識別為按下sl，將Vup信號電壓(Vup6)設定為約2.56V，以使其高 于電壓比較器的標準電壓2.5V，從而使Sl不會被識別為按下。
Vup6 = 5X1.5Xr/(R0+1.5Xr)
Vup6 = 5X1.5X7K/(10K+1.5X7K)
Vup6 = 2.561V
因此，在有意按下一個鍵時，產(chǎn)生高于標準電壓(VCCB)的輸入電壓(Vupl)， 以識別相應鍵的輸入操作，而即使因按下一定數(shù)量以上的周邊的鍵而發(fā)生Ghost Key，也 產(chǎn)生高于標準電壓(VCCB)的輸入電壓(Vup3、Vup6),不使其達到反轉電壓，從而識別 未被按下的鍵。
在此，之所以為產(chǎn)生電壓比較器16的標準電壓(VCCB)而使用具有固定值的電 阻R2和可變電阻R1，是因為在量產(chǎn)時，根據(jù)按不同生產(chǎn)商存在偏差的薄膜開關電阻值的 變化合理選擇電壓。
在圖3中，在主控制器的控制下啟用信號(EN)被啟用時，電源供應部15供應 一定的電壓(VA、Vup),但在節(jié)電模式中，根據(jù)主控制器的控制啟用信號(EN)被禁用 (disable)并在行掃描信號都被接通(ON)時，將電源供應部15和電壓比較器16設定為禁 用狀態(tài)。即，在節(jié)電模式中，若控制部14的啟用信號(EN)被禁用，則電源供應部15將 解除電源供應部15的偏壓(bias)，以阻止任何電流流動。同樣，在節(jié)電模式中，若控制 部14的啟用信號(EN)被禁用，則電壓比較器16也將解除電壓比較器16的偏壓(bias)，以阻止任何電流流動。
此時，在節(jié)電模式中，根據(jù)主控制器的控制，第一列開關部19至第七列開關 部，不受SLO至SL6控制信號的影響，向開關矩陣12的列掃描方向的線(30至36)施加 等待電壓(Vh)。
當主控制器的啟用信號(EN)被禁用，則為最大限度地減少節(jié)電模式下電路運行 消耗的電流，電源供應部15將停止列掃描信號的掃描。在行掃描信號的掃描也停止的狀 態(tài)下，列掃描信號都被第一至第七列開關部連接至Vh，以輸入等待電壓(Vh)，而行掃描 方向的線(10至16)都因開關(19……)被斷開而成為OV的電壓。
這樣成為節(jié)電模式，則啟用主控制器的中斷，主控制器的時鐘(ClOCk)被停止， 以成為最高節(jié)約電源狀態(tài)。之后，當發(fā)生用戶按鍵輸入，主控制器因中斷信號從節(jié)電模 式被喚醒(wake-up)，并向正常掃描模式發(fā)生時鐘。
在圖1所示的現(xiàn)有電源供應部15，為獲得解碼器1輸出電壓而在各列掃描信號線 使用高價的二極管(Di)和齊納二極管(ZDi)及齊納二極管的限制電流用電阻0*4)，而在 本發(fā)明中使用一個電源供應部15，其為向第一列開關部17提供電壓(VA)而利用電源電 壓(VCC)具備如圖6及圖7所示的結構。
S卩，在提供至開關部17的三個電壓中，屬于正常運行狀態(tài)的兩個電壓(Vup、 VA)為從電源供應部15輸出的電壓(VA)和連接至電源電壓(VCC)的電阻(RO)產(chǎn)生的 電壓(Vup)，而節(jié)電模式的等待電壓(Vh)為連接至電源電壓(VCC)的電阻(Rh)產(chǎn)生的 電壓。因此，Vup和Vh為串聯(lián)至電源電壓(VCC)的各電阻(R0、Rh)的阻抗所產(chǎn)生的 電壓，而在開關矩陣12的開關未被按下的情況或在沒有從第一列開關部17連接至列掃描 線的情況下，都將具有與電源電壓(VCC)相同的電壓。但是，開關矩陣12內(nèi)的開關被按 下，從而從開關部17連接至列掃描線(未圖示開關部17的接通電阻，因為是很小的值， 因此，視為0歐姆(ohm))，則通過第一列開關部17連接的開關矩陣的開關電阻122和作 為開關的接通電阻的開關元件121及行掃描控制器的開關19的接通電阻，直接串聯(lián)至接 地，產(chǎn)生電源電壓(VCC)和接地電勢(OV)之間的比例電阻所產(chǎn)生的電壓(Vup或Vh)。
下面，結合圖5對上述電源供應部和開關部的動作中的節(jié)電狀態(tài)。
圖5為圖3的電源供應部運行狀態(tài)參考圖。
節(jié)電模式產(chǎn)生于一定時間內(nèi)沒有開關矩陣12的按鍵輸入或在USB鍵盤進入掛起 (suspend)模式的情況。若進入節(jié)電模式，控制部14的啟用信號(EN)將被禁用，以使電 源供應部15和電源比較器16禁用，從而變成最大節(jié)電模式。另外，第一列開關部17至 第七列開關部，向所有列掃描方向的線(30至36)連接電源電壓(VCC和具有高電阻值的 電阻(Rh))，從而在所有列掃描方向的線(30至36)維持電源電壓(VCC)水平的電壓。 另外，使行掃描控制裝置13的所有開關(19……)處于接通(ON)狀態(tài)，從而將行掃描方 向的線(10至16)的電壓維持在0V。這樣將進入節(jié)電模式的最大節(jié)電狀態(tài)，而主控制器 啟用中斷并停止產(chǎn)生時鐘。
如圖5所示，節(jié)電模式的簡單的電路結構為，在開關元件121rs0(象征圖2的開 關矩陣12內(nèi)的物理開關元件121的狀態(tài))斷開的狀態(tài)下，列掃描方向的線(30至36)成為 通過Rh電阻的負載狀態(tài)。另外，所有行掃描方向的線(10至16)在NMOS TR19的N通 道開漏(N-channel Open Drain)被啟用(Enable)的狀態(tài)下，具有OV左右的電壓。此時，中斷信號(INT)具有約與列掃描線的電壓相同的電源電壓(VCC)的值，從而具有“H” 信號的邏輯電平。
另外，在圖5所示的節(jié)電狀態(tài)下發(fā)生用戶的按鍵輸入，則開關元件(rsO或圖2 的121)將成為連接狀態(tài)。在此，負載電阻Rh和開關電阻(rm或圖2的122)及行掃描 方向的線開關19的接通電阻(rsl)的串聯(lián)電阻，位于電源電壓(VCC)和)OV電壓之間。 此時，在Rh電阻的電阻值具有比開關矩陣12內(nèi)的開關電阻(圖2的122 rm)足夠大的 值，且開關的接通(ON)電阻(rsO、rsl)值比Rh電阻或rm電阻足夠小時，Vh電壓將具 有OV左右的值，從而具有“L”信號的邏輯電平。
此時，中斷信號(INT)因Vh電壓具有OV左右的值，從而向主控制器輸出終端 信號(INT)，向主控制器通知喚醒(wake-up 變更為正常狀態(tài))狀態(tài)。
通過上述中斷信號，主控制器重新發(fā)生時鐘，以控制列掃描控制裝置11和行掃 描控制裝置13完成列掃描控制和行掃描控制。
在上述節(jié)電狀態(tài)下，通過用戶的按鍵輸入，如圖3所示的等待電壓(Vh)從 “H”信號變更為“L”信號，并通過圖3的緩沖器(B)，產(chǎn)生將輸出至主控制器的中斷信號(INT)。此時，主控制器從緩沖器(B)獲得中斷信號(INT)的輸入并脫離節(jié)電模 式，以普通按鍵輸入檢測狀態(tài)運行，進行列掃描和行掃描以檢測按鍵輸入，從而檢測被 用戶按下的鍵的位置并識別被按下的鍵值。
上述電源供應部15可利用根據(jù)恒定電壓穩(wěn)壓器方式和電源分配方式的電流放大 器方式實現(xiàn)。
圖6為圖3的電源供應部一實施例詳細框圖。
圖6為恒定電壓穩(wěn)壓器方式的電源供應部15的一例，放大器21從標準電壓生 成電路20獲得所要輸出的VA電壓的標準電壓(Vref)。在此，利用在用于輸出電壓的 PMOS^"和接地之間連接的串聯(lián)電阻Rr及Rv的分配電壓和電壓(Vref)的比較，控制適 當?shù)腜MOSh的柵源極電壓(Vgs)，以控制流經(jīng)PMOSh兩端的電流，生成所需供應電 壓(VA)。
圖7為圖3的電源供應部另一實施例詳細框圖。
圖7為利用根據(jù)電阻分配方式的電流放大器的電源供應部15 —例，將從電源電 壓(VCC)分配至電阻Rr和Rv的電壓(Vref)，通過具有放大率1的放大器22的負反饋， 生成并輸出供應電壓(VA)與電壓(Vref)相同但放大電流供應的供應電壓(VA)。
圖6及圖7所示的電源供應部15都可在節(jié)電模式接收啟用信號(EN)的輸入 禁用運行，從而在禁用時最大限度地減少消耗電流，而且根據(jù)從主控制器輸入的調整值 (adjO)改變所生成的輸出電壓的值。
權利要求
1.一種開關矩陣的輸入操作檢測裝置，包括由根據(jù)主控制器的控制連接列掃描方向 的線及行掃描方向的線的多個開關，其包括列掃描控制裝置，其包括根據(jù)上述主控制器的列掃描信號和啟用信號(EN)，與上述 列掃描方向的線一對一對應的開關部，并在正常掃描模式下，各列選擇性地輸入兩種輸 入電壓(Vup、VA)中的一種，且在節(jié)電模式下，輸入等待電壓(Vh)，從而根據(jù)開關部的 開關動作按上述不同模式完成列掃描動作；及行掃描控制裝置，其在正常掃描模式下，與上述列掃描控制裝置的列掃描信號同步 并根據(jù)上述主控制器的行掃描信號完成行掃描，而且，根據(jù)上述啟用信號(EN)以節(jié)電模 式運行。
2.根據(jù)權利要求1所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于上述列掃描 控制裝置，包括控制部，在上述主控制器控制下輸出列掃描信號和啟用信號(EN)；多個開關部，一對一對應地連接于上述列掃描線，以根據(jù)所輸入的電壓切換根據(jù)上 述控制部的列掃描信號選擇的列掃描線和未被選擇的其余列掃描線，以完成列掃描；電源供應部，根據(jù)上述控制部的啟用信號選擇性地被啟用或禁用，從而根據(jù)正常掃 描模式和節(jié)電模式選擇性地將輸入電壓(Vup)、供應電壓(VA)及等待電壓(Vh)輸出至 上述開關部；及電壓比較器，根據(jù)上述控制部的啟用信號被啟用以按正常掃描模式運行，并根據(jù)上 述控制部的禁用信號被禁用以按節(jié)電模式運行，而上述標準電壓(VCCB)通過標準電壓 生成用電阻(Rl、R2)的電阻值生成。
3.根據(jù)權利要求2所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于上述電源供 應部使用恒定電壓穩(wěn)壓器。
4.根據(jù)權利要求2所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于上述電源供 應部使用電阻分配方式的電流放大器。
5.根據(jù)權利要求2所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于上述電源供 應部若在正常掃描模式下根據(jù)上述主控制器的控制啟用啟用信號(EN)，則向上述開關矩 陣的各列掃描線選擇性地供應輸入電壓(Vup)和供應電壓(VA)。
6.根據(jù)權利要求2所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于上述電源供 應部若在節(jié)電模式下根據(jù)上述主控制器的控制禁用(disable)啟用信號(EN)，則向所有開 關矩陣的各列掃描線同時連接等待電壓(Vh)。
7.根據(jù)權利要求6所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于上述列掃描 控制裝置若在節(jié)電模式下被施加上述電源供應部連接的等待電源(Vh)，且在行掃描控制 裝置將所有行掃描控制信號線連接至OV的狀態(tài)下發(fā)生用戶按鍵輸入，則向上述主控制器 產(chǎn)生中斷信號(INT)。
8.根據(jù)權利要求7所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于在正常掃 描模式下，不產(chǎn)生中斷信號，而在節(jié)電模式下，只在發(fā)生用戶按鍵輸入時，產(chǎn)生中斷信 號。
9.根據(jù)權利要求7所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于上述行掃描 控制裝置包括控制器，其在正常掃描模式下，受主控制器控制依次將行掃描信號線各連接至0V，而在節(jié)電模式下，將行掃描信號線都連接至0V。
10.根據(jù)權利要求2所述的開關矩陣的輸入操作檢測裝置，其特征在于控制部若在 啟用信號(EN)被禁用而使上述電源供應部和電壓比較器被禁用，則在節(jié)電模式下最大限 度地減少電源消耗。
全文摘要
本發(fā)明提供開關矩陣的輸入操作檢測裝置。本發(fā)明包括列掃描控制裝置，其包括根據(jù)上述主控制器的列掃描信號和啟用信號(EN)，與上述列掃描方向的線一對一對應的開關部，并在正常掃描模式下，各列選擇性地輸入兩種輸入電壓(Vup、VA)中的一種，且在節(jié)電模式下，輸入等待電壓(Vh)，從而根據(jù)開關部的開關動作按上述不同模式完成列掃描動作；及行掃描控制裝置，其在正常掃描模式下，與上述列掃描控制裝置的列掃描信號同步并根據(jù)上述主控制器的行掃描信號完成行掃描，而且，根據(jù)上述啟用信號(EN)以節(jié)電模式運行。因此，本發(fā)明輸入操作檢測裝置不僅利用簡單結構的開關控制開關矩陣以消除Ghost Key，而且可以節(jié)電模式運行，降低制造費用。
文檔編號G06F1/32GK102027432SQ200980117037
公開日2011年4月20日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權日2008年5月13日
發(fā)明者韓相賢 申請人:尖端芯片株式會社