矩陣式鍵盤操作識(shí)別及編碼電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鍵盤的掃描電路，尤其是一種矩陣式鍵盤操作識(shí)別及編碼電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前各類電子產(chǎn)品普遍采用微控制器作為控制核 心，鍵盤作為主要的輸入設(shè)備，得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 目前的鍵盤掃描主要由微控制器所控制，需要通過運(yùn)行微控制器中的程序來進(jìn) 行，遇到干擾，造成程序飛跑，掃描程序?qū)⒉荒苷９ぷ鳌?br>[0004] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010153560.2的發(fā)明專利"一種矩陣鍵盤的快速掃描定位方法"采 用鍵盤中斷觸發(fā)的方式進(jìn)入鍵盤的掃描定位過程，采用多次重復(fù)鍵盤掃描步驟的方法判斷 按鍵是否有效，并對(duì)所獲得的鍵值進(jìn)行狀態(tài)判斷；如果多次采樣狀態(tài)相同，則處于穩(wěn)定狀 態(tài)，鍵值有效;如果多次采樣狀態(tài)不同，鍵值無效。單鍵操作或組合鍵操作需要單獨(dú)判斷，如 是單鍵操作，則進(jìn)入單鍵處理模式;如是組合鍵操作，則進(jìn)入組合鍵處理模式。該專利所述 方法解決了由于鍵盤自身的機(jī)械特性造成的鍵盤抖動(dòng)而引起錯(cuò)鍵、連續(xù)觸鍵等錯(cuò)誤問題， 以及對(duì)組合鍵和重復(fù)按鍵的支持問題。但所述方法單鍵操作與組合鍵操作需要分別處理； 沒有考慮鍵盤狀態(tài)維持一段時(shí)間到后才執(zhí)行有效操作的鍵盤操作功能;增減按鍵操作功能 或者是調(diào)整按鍵操作功能時(shí)，需要修改鍵盤掃描定位程序結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有鍵盤掃描定位方法存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種矩陣式 鍵盤操作識(shí)別及編碼電路，由矩陣式鍵盤、第一移位寄存器、第二移位寄存器、狀態(tài)碼寄存 器、編碼器組成。
[0006] 所述矩陣式鍵盤操作識(shí)別及編碼電路由掃描脈沖、移位脈沖和鎖存脈沖進(jìn)行同步 控制。
[0007] 所述矩陣式鍵盤共有X行、Y列，設(shè)有N位鍵盤狀態(tài)信號(hào)輸出端;所述N位鍵盤狀態(tài)信 號(hào)為電平信號(hào);所述N=X+Y。
[0008] 所述第一移位寄存器具有N位并行輸入、N位并行輸出和串行輸出功能;所述第二 移位寄存器具有串行輸入、N位并行輸出功能。
[0009] 所述第一移位寄存器的N位并行輸入端連接至N位鍵盤狀態(tài)信號(hào)輸出端;第二移位 寄存器的串行輸入端連接至第一移位寄存器的串行輸出端;第一移位寄存器、第二移位寄 存器的移位脈沖輸入端均連接至移位脈沖，第一移位寄存器的預(yù)置脈沖輸入端連接至掃描 脈沖。所述第一移位寄存器的預(yù)置脈沖用于對(duì)第一移位寄存器的N位并行輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行輸 入鎖存。
[0010] 所述狀態(tài)碼寄存器為2 X N位二進(jìn)制寄存器;狀態(tài)碼寄存器中的N位數(shù)據(jù)輸入端連 接至第一移位寄存器的N位并行輸出端，另外N位數(shù)據(jù)輸入端連接至第二移位寄存器的N位 并行輸出端;所述狀態(tài)碼寄存器的接收脈沖輸入端連接至鎖存脈沖。
[0011] 所述編碼器有2 X N位編碼輸入端，所述2 X N位編碼輸入端連接至狀態(tài)碼寄存器的 2 X N位數(shù)據(jù)輸出端。
[0012] 所述掃描脈沖、移位脈沖和鎖存脈沖的時(shí)序滿足以下要求:在一個(gè)周期中，掃描脈 沖有1個(gè)脈沖，移位脈沖有N個(gè)脈沖，鎖存脈沖有1個(gè)脈沖;所述掃描脈沖、移位脈沖和鎖存脈 沖按照1個(gè)掃描脈沖、1個(gè)鎖存脈沖、N個(gè)移位脈沖的順序周而復(fù)始;所述掃描脈沖和鎖存脈 沖的周期為20~100ms。
[0013] 所述第一移位寄存器、第二移位寄存器的移位脈沖邊沿有效;所述狀態(tài)碼寄存器 的接收脈沖邊沿有效;所述第一移位寄存器的預(yù)置脈沖邊沿有效。
[0014] 所述第一移位寄存器、第二移位寄存器的移位脈沖邊沿有效;所述狀態(tài)碼寄存器 的接收脈沖邊沿有效;所述第一移位寄存器的預(yù)置脈沖高電平有效時(shí)，所述掃描脈沖為正 脈沖;所述第一移位寄存器的預(yù)置脈沖低電平有效時(shí)，所述掃描脈沖為負(fù)脈沖。
[0015] 所述狀態(tài)碼寄存器的2XN位數(shù)據(jù)輸出端輸出2XN位的狀態(tài)碼;所述狀態(tài)碼由有效 狀態(tài)碼和無效狀態(tài)碼組成;所述編碼器輸出的鍵號(hào)由有效鍵號(hào)和無效鍵號(hào)組成;所述有效 狀態(tài)碼由有效鍵盤操作或狀態(tài)產(chǎn)生，編碼器輸入每一個(gè)有效狀態(tài)碼時(shí)對(duì)應(yīng)輸出相應(yīng)的有效 鍵號(hào);所述無效狀態(tài)碼由無效鍵盤操作或狀態(tài)產(chǎn)生，編碼器輸入所有無效狀態(tài)碼時(shí)都對(duì)應(yīng) 輸出無效鍵號(hào)。
[0016]所述編碼器有M位鍵號(hào)輸出端，M值的選擇應(yīng)滿足2?大于等于有效鍵號(hào)與無效鍵號(hào) 的數(shù)量之和。
[0017] 所述的矩陣式鍵盤操作識(shí)別及編碼電路還包括鍵盤狀態(tài)變化脈沖產(chǎn)生單元，用于 判斷矩陣式鍵盤輸出的鍵號(hào)是否發(fā)生改變，當(dāng)矩陣式鍵盤輸出的鍵號(hào)發(fā)生改變時(shí)，輸出鍵 盤狀態(tài)變化脈沖。
[0018] 所述鍵盤狀態(tài)變化脈沖產(chǎn)生單元由M位延遲緩沖器、M個(gè)異或門和或門組成;M位延 遲緩沖器用于對(duì)矩陣式鍵盤輸出的M位鍵號(hào)分別進(jìn)行信號(hào)延遲;M個(gè)異或門的輸入分別為M 位延遲緩沖器的輸入、輸出信號(hào);M個(gè)異或門的輸出分別連接至或門的輸入端;或門的輸出 端輸出鍵盤狀態(tài)變化脈沖。
[0019] 所述矩陣式鍵盤由X行-Y列按鍵矩陣、行三態(tài)緩沖器、列三態(tài)緩沖器、行狀態(tài)寄存 器、列狀態(tài)寄存器組成;所有按鍵矩陣的行線分別連接至行三態(tài)緩沖器的輸出端，所有按鍵 矩陣的列線分別連接至列三態(tài)緩沖器的輸出端;行三態(tài)緩沖器和列三態(tài)緩沖器的所有輸入 端連接至低電平;所有按鍵矩陣的行線分別連接至行狀態(tài)寄存器的輸入端，所有按鍵矩陣 的列線分別連接至列狀態(tài)寄存器的輸入端;所述行狀態(tài)寄存器的輸出端與列狀態(tài)寄存器的 輸出端共同組成鍵盤狀態(tài)信號(hào)輸出端。
[0020] 所述矩陣式鍵盤由取樣脈沖控制獲取鍵盤狀態(tài)信號(hào)；所述取樣脈沖選擇掃描脈 沖、移位脈沖、鎖存脈沖中的一個(gè);所述行三態(tài)緩沖器在取樣脈沖的低電平使能有效時(shí)，要 求列狀態(tài)寄存器在取樣脈沖的上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存、列三態(tài)緩沖器在取樣脈沖的高電平使 能有效、行狀態(tài)寄存器在取樣脈沖的下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存;或者是，行三態(tài)緩沖器在取樣脈 沖的高電平使能有效時(shí)，要求列狀態(tài)寄存器在取樣脈沖的下降沿進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存、列三態(tài)緩 沖器在取樣脈沖的低電平使能有效、行狀態(tài)寄存器在取樣脈沖的上升沿進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。
[0021] 所述的N位、2 X N位、M位均指二進(jìn)制位數(shù)據(jù)。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是:將對(duì)單鍵操作、組合鍵操作、鍵盤維持狀態(tài)操作的定位，由 滿足特定時(shí)序要求的掃描脈沖、移位脈沖、鎖存脈沖控制轉(zhuǎn)換成同一二進(jìn)制長(zhǎng)度的狀態(tài)碼， 采用統(tǒng)一編碼的方式進(jìn)行處理，單鍵操作、組合鍵操作、鍵盤維持狀態(tài)操作僅體現(xiàn)在狀態(tài)碼 的不同上；如果需要增減按鍵操作功能或者是調(diào)整按鍵操作功能，不需要修改鍵盤掃描電 路結(jié)構(gòu)，只需根據(jù)增減后的狀態(tài)碼與鍵號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系更改編碼器、即重新寫入只讀存 儲(chǔ)器的存儲(chǔ)內(nèi)容即可。所述發(fā)明電路沒有使用單片機(jī)、ARM等微控制器，不用運(yùn)行程序，工作 可靠。
【附圖說明】
[0023]圖1是矩陣式鍵盤操作識(shí)別及編碼電路原理框圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的矩陣式鍵盤電路圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的掃描定位電路圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的第一移位寄存器電路圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例的脈沖時(shí)序圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例的脈沖電路原理圖；
[0029] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例的鍵盤狀態(tài)變化脈沖產(chǎn)生單元的電路圖；
[0030] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例的鍵盤有效操作的相關(guān)波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0032] 圖1是矩陣式鍵盤操作識(shí)別及編碼電路原理框圖，由矩陣式鍵盤400、第一移位寄 存器100、第二移位寄存器200、狀態(tài)碼寄存器500、編碼器300組成。
[0033] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的矩陣式鍵盤400的電路圖，共有2行、2列，共4個(gè)按鍵，由按鍵 Sl、按鍵S2、按鍵S3、按鍵S4和連接至電源+VCC的上拉電阻Rl、上拉電阻R2、上拉電阻R3、上 拉電阻R4,以及行三態(tài)緩沖器401、列三態(tài)緩沖器402、行狀態(tài)寄存器403、列狀態(tài)寄存器404 組成。行三態(tài)緩沖器401的2個(gè)輸出端Yl、Y2分別連接至2根行線，列三態(tài)緩沖器402的2個(gè)輸 出端Υ3、Υ4分別連接至2根列線;行三態(tài)緩沖器401和列三態(tài)緩沖器402的所有輸入端Xl~Χ4 連接至低電平。
[0034] 行狀態(tài)寄存器403的2個(gè)輸入端D41、D42分別連接至2根行線，列狀態(tài)寄存器404的2 個(gè)輸入端D43、D44分別連接至2根列線；行狀態(tài)寄存器403的2個(gè)輸出端Q41、Q42輸出行狀態(tài) 信號(hào)II、12,列狀態(tài)寄存器404的2個(gè)輸出端Q43、Q44輸出列狀態(tài)信號(hào)13、14;行狀態(tài)寄存器 403的2個(gè)輸出端與列狀態(tài)寄存器404的2個(gè)輸出端共同組成4位鍵盤狀態(tài)信號(hào)輸出端，輸出 鍵盤狀態(tài)信號(hào)11、12、13、14。
[0035]實(shí)施例中，行三態(tài)緩沖器401的使能輸入ENl低電平有效，列三態(tài)緩沖器402的使能 輸入EN2高電平有效;ENl和EN2均連接至