專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法及鍵盤(pán)信號(hào)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于控制技術(shù)類(lèi)，尤其涉及儀表、電器設(shè)備的鍵盤(pán)信號(hào)的控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
鍵盤(pán)是儀器儀表、電器設(shè)備與測(cè)控系統(tǒng)中不可缺少的人機(jī)對(duì)話設(shè)備。傳統(tǒng)的按鍵輸入識(shí)別方法有直接式每一位按鍵占用一根I/O口線；矩陣掃描式M×N位按鍵占用M+N根I/O口線；或采用專(zhuān)用鍵盤(pán)編碼控制芯片，如經(jīng)典的芯片8279，及近年來(lái)出現(xiàn)的BC7280等。按專(zhuān)用鍵盤(pán)編碼控制芯片與單片機(jī)的接口方式又可分為兩種；一種是并口方式，一種是串口方式。不管是那種接口方式，鍵盤(pán)編碼控制芯片都要占用單片機(jī)兩根以上的I/O口線。況且專(zhuān)用鍵盤(pán)編碼控制芯片的價(jià)值不菲，往往要超過(guò)微處理器的價(jià)格。
《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》2001年第11期公開(kāi)了“一種用N+1個(gè)I/O口實(shí)現(xiàn)的N×N矩陣式鍵盤(pán)”，提出了一種用N+1個(gè)I/O口實(shí)現(xiàn)的N×N矩陣式鍵盤(pán)，在實(shí)現(xiàn)N×N位鍵盤(pán)時(shí)可以節(jié)省N-1根I/O口線。但這種方法其外部接口電路復(fù)雜，編程也很復(fù)雜。
《國(guó)外電子元器件》2001年第12期公開(kāi)了“節(jié)約單片機(jī)端口資源的鍵盤(pán)電路”，通過(guò)采用組合邏輯的方式，用較少的I/O口線實(shí)現(xiàn)較多的按鍵數(shù)。但這種方法仍然需要較復(fù)雜的外部接口電路和編程?！峨娮蛹夹g(shù)應(yīng)用》2001年第27(4)期公開(kāi)了“一種頻率編碼鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，提出了采用一根I/O口線就可實(shí)現(xiàn)多位按鍵，節(jié)省I/O口線已到了極點(diǎn)。但這些鍵盤(pán)接口電路都太復(fù)雜，需要精度較高的電阻及其品種，不利于推廣使用。
中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第97181777.4號(hào)公開(kāi)了一種鍵區(qū)的輸入檢測(cè)電路的技術(shù)方案，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第97102341.7號(hào)公開(kāi)了一種鍵盤(pán)暨電阻選擇界面電路掃描方法及裝置的技術(shù)方案，這兩項(xiàng)專(zhuān)利的技術(shù)方案都是采用不同的電阻構(gòu)成振蕩器，用頻率編碼實(shí)現(xiàn)鍵值的識(shí)別和信號(hào)的傳輸，節(jié)省了微處理器的I/O口線。但其鍵盤(pán)接口電路都較復(fù)雜，而且需要精度較高的電阻及其品種，工藝性太差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，解決上述難題，以滿足電路簡(jiǎn)單，制造容易，經(jīng)濟(jì)節(jié)約等多方面的需要。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法，包括下列步驟1，將不同阻值的電阻構(gòu)成的鍵盤(pán)信號(hào)電路輸出端，與振蕩器輸入端，或分頻器輸入端連接；2，按下鍵盤(pán)的鍵號(hào)開(kāi)關(guān)，由振蕩器輸出端或分頻器輸出端，輸出不同周期且與所按鍵號(hào)開(kāi)關(guān)呈對(duì)應(yīng)關(guān)系的周期信號(hào)。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，因而具有以下的優(yōu)點(diǎn)1，采用信號(hào)的周期來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵值的編碼。由于多諧振蕩器的輸出信號(hào)周期與電阻成正比，因而要得到周期不同但它們之間依次相差相同的值時(shí)，可以用阻值相同的電阻串連來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣電路簡(jiǎn)單。
2，使用分頻器(帶振蕩器或不帶振蕩器)，通過(guò)鍵號(hào)開(kāi)關(guān)選擇不同周期的信號(hào)輸出，同樣實(shí)現(xiàn)了鍵值的編碼，電路也十分簡(jiǎn)單。
3，成本低廉，相比于常規(guī)的鍵盤(pán)接口集成電路，本發(fā)明的成本只有五分之一。由于微處理器測(cè)量脈寬比測(cè)量頻率簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，編程更容易。
4，本發(fā)明同樣只需一根I/O口線，就能實(shí)現(xiàn)多位按鍵輸入。


圖1是本發(fā)明的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的鍵盤(pán)電路原理示意圖；圖2是本發(fā)明的第一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的原理示意圖；圖3是本發(fā)明的第二種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的原理示意圖；圖4是本發(fā)明的第三種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的原理示意圖；圖5是本發(fā)明的第四種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的原理示意圖；圖6是本發(fā)明的第五種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的原理示意圖；圖7是本發(fā)明的第六種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的原理示意圖；圖8是本發(fā)明的第七種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作如下詳述在圖1中，鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其鍵盤(pán)的鍵號(hào)開(kāi)關(guān)輸入端分別設(shè)置有數(shù)只電阻R，電阻R之間相互串聯(lián)連接；鍵盤(pán)的鍵號(hào)開(kāi)關(guān)輸出端相互并聯(lián)連接。
其中，RK1、RK2……RKN依次串連。當(dāng)鍵號(hào)開(kāi)關(guān)沒(méi)有按下(閉合)時(shí)，電路相當(dāng)于開(kāi)路(電阻值無(wú)窮大)。當(dāng)K1按下(閉合)時(shí)，電路阻值等于NR。當(dāng)K2按下(閉合)時(shí)，電路阻值等于(N-1)R。……，當(dāng)KN按下(閉合)時(shí)，阻值等于R。本電路中所有的電阻R都取相同的電阻值。
在圖2中，本發(fā)明的鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其單運(yùn)放模塊正極輸入端與電阻R2、單運(yùn)放模塊輸出端順序連接，單運(yùn)放模塊正極輸入端與電阻R1、接地極、電容C、單運(yùn)放模塊負(fù)極輸入端、電阻RK、單運(yùn)放模塊輸出端順序連接；電阻R3一端與單運(yùn)放模塊正極輸入端連接，另一端與單運(yùn)放模塊電源輸入端連接；電阻R4一端與單運(yùn)放模塊輸出端連接，另一端與單運(yùn)放模塊電源輸入端連接。
其中，本發(fā)明采用一枚單運(yùn)放實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器，不難得出，電路的振蕩周期T∝RKC。如果改變電阻RK的值，可以得到不同的振蕩周期T值。而RK是采用圖1所示的電路實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)圖1中的所有電阻都采用同一阻值時(shí)，按下鍵號(hào)開(kāi)關(guān)KN-1時(shí)得到的信號(hào)周期是按下KN時(shí)的兩倍，按下KN-2時(shí)得到的信號(hào)周期是按下KN時(shí)的3倍，……，按下K1時(shí)得到的信號(hào)周期是按下KN時(shí)的N倍。單運(yùn)放可以采用TL061。
在圖3中，本發(fā)明的鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其信號(hào)輸入端VCC與電阻R1、運(yùn)放A1的正極輸入端、運(yùn)放A2的負(fù)極輸入端順序連接；單運(yùn)放A1的負(fù)極輸入端、電阻RK、單運(yùn)放A2的輸出端順序連接；電容C分別與運(yùn)放A1的負(fù)極輸入端、運(yùn)放A1的輸出端連接，電阻R3分別與運(yùn)放A1的輸出端、運(yùn)放A2的正極輸入端連接，電阻R4分別與運(yùn)放A2的正極輸入端、運(yùn)放A2的輸出端連接，電阻R2分別與運(yùn)放A1的正極輸入端、電源地連接。
其中，本發(fā)明采用雙運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)具有線性積分環(huán)節(jié)的多諧振蕩器，是為了得到更均勻的鍵值分布，也即在RK1、RK2、……、RKN取相同值(這樣工藝性好、易推廣使用)的情況下，電路的振蕩周期T與鍵值成優(yōu)良的線性關(guān)系，即周期更準(zhǔn)確。雙運(yùn)放可以采用TL062。同樣，RK采用圖1所示的電路實(shí)現(xiàn)的。
在圖4中，鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其電阻RK分別與反相器輸入端、反相器輸出端連接，電容C分別與反相器輸入端、接地極連接。
其中，本發(fā)明采用施密特觸發(fā)反相器實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器，因而只需一枚電阻和電容就可構(gòu)成多諧振蕩器。施密特觸發(fā)反相器可以采用74HC68。同樣，RK也采用圖1所示的電路實(shí)現(xiàn)的。
在圖5中，鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其分頻器為74HC4060型號(hào)，分頻器其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3腳分別與鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10連接，其11、10、9腳分別與電阻RS、電阻RX、電容CX的一端連接，其12腳與接地極連接；電阻RS、電阻RX、電容CX的另一端共同相連接。
其中，本發(fā)明采用帶振蕩器的分頻器集成電路塊74HC4060，電阻RS、RX和電容CX可采用固定不變的值，因而該電路的鍵值輸出(脈寬)是依次為2倍的關(guān)系，準(zhǔn)確而又穩(wěn)定。
在圖6中，鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其振蕩器由帶分頻器和晶體振蕩器構(gòu)成；分頻器74HC4060其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3腳分別與鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10連接，其11腳、電容C1、接地極、電容C0、10腳順序連接；電阻RF、晶體振蕩器XTAL的一端分別與74HC4060其11腳連接，另一端分別與74HC4060其10腳連接；74HC4060其12腳與電源地連接。
其中，本發(fā)明采用帶振蕩器的分頻器，和晶體振蕩器構(gòu)成；因而該電路的鍵值輸出(脈寬)是依次為2倍的關(guān)系，更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定。晶體可以采用32768Hz或1MHz晶體。帶振蕩器的分頻器可以采用74HC4060。
在圖7中，鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其分頻器為74HC4040，其9、7、6、5、3、2、4、13、12、14、15、1腳分別與鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10連接，其11腳與外部時(shí)鐘連接，12腳與電源地連接。
其中，本發(fā)明采用專(zhuān)門(mén)的分頻器和外部時(shí)鐘或微處理器輸出的時(shí)鐘，因而該電路的鍵值輸出(脈寬)是依次為2倍的關(guān)系，準(zhǔn)確而又穩(wěn)定，并且與微處理器的時(shí)鐘同步。分頻器可以采用74HC4040，外部時(shí)鐘可采用1MHz晶振。
在圖8中，鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其中分頻器由微處理器構(gòu)成，其鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K11、K12、K13、……、K18的一端與微處理器89C51的21腳連接，另一端分別與微處理器89C51的1、2、3、……、8腳連接；鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K21、K22、K23、……、K28的一端與微處理器89C51的22腳連接，另一端分別與微處理器89C51的1、2、3、……8腳連接；……；鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K81、K82、K83、……、K88的一端與微處理器89C51的28腳連接，另一端分別與微處理器89C51的1、2、3、……、8腳連接；微處理器89C51的14腳作為輸出端。
其中，本發(fā)明采用微處理器，或晶體振蕩器及和其輸出的時(shí)鐘。鍵號(hào)開(kāi)關(guān)輸出(脈寬)是依次為固定差值的關(guān)系，即鍵號(hào)開(kāi)關(guān)(脈寬)均勻分布在一定的范圍內(nèi)，這樣可以有更多的按鍵，鍵號(hào)準(zhǔn)確而又穩(wěn)定，并且與微處理器的時(shí)鐘同步。專(zhuān)門(mén)的分頻器可以采用微處理器，如89C51；也可采用可編程邏輯門(mén)陣列，如MCS8048、ATF1502AS-15JC44；或定制其它同類(lèi)型號(hào)的芯片，同樣可達(dá)到本發(fā)明的目的，功能和效果。
權(quán)利要求
1.一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法，包括下列步驟；1)將不同阻值的電阻構(gòu)成的鍵盤(pán)信號(hào)電路輸出端，與振蕩器輸入端，或分頻器輸入端連接；2)按下鍵盤(pán)的鍵號(hào)開(kāi)關(guān)，由振蕩器輸出端或分頻器輸出端，輸出不同周期且與所按鍵號(hào)開(kāi)關(guān)呈對(duì)應(yīng)關(guān)系的周期信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，鍵盤(pán)的鍵號(hào)輸入端分別設(shè)置有數(shù)只電阻R，電阻R之間相互串聯(lián)連接；鍵盤(pán)的鍵號(hào)輸出端相互并聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，單運(yùn)放模塊正極輸入端與電阻R2、單運(yùn)放模塊輸出端順序連接，單運(yùn)放模塊正極輸入端與電阻R1、接地極、電容C、單運(yùn)放模塊負(fù)極輸入端、電阻RK、單運(yùn)放模塊輸出端順序連接；電阻R3一端與單運(yùn)放模塊正極輸入端連接，另一端與單運(yùn)放模塊電源輸入端連接；電阻R4一端與單運(yùn)放模塊輸出端連接，另一端與單運(yùn)放模塊電源輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，信號(hào)輸入端VCC與電阻R1、單運(yùn)放模塊A1正極輸入端、單運(yùn)放模塊A2負(fù)極輸入端順序連接；單運(yùn)放模塊A1負(fù)極輸入端與電阻RK、單運(yùn)放模塊A2輸出端順序連接；電容C分別與單運(yùn)放模塊A1負(fù)極輸入端、單運(yùn)放模塊A1輸出端連接，電阻R3分別與單運(yùn)放模塊A1輸出端、單運(yùn)放模塊A2正極輸入端連接，電阻R4分別與單運(yùn)放模塊A2正極輸入端、單運(yùn)放模塊A2輸出端連接，電阻R2分別與單運(yùn)放模塊A1正極輸入端、接地極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，電阻RK分別與反相器輸入端、反相器輸出端連接，電容C分別與反相器輸入端、接地極連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，分頻器為74HC4060型號(hào)，其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3腳分別與鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10連接，其11、10、9腳分別與電阻RS、電阻RX、電容CX的一端連接，其12腳與接地極連接；電阻RS、電阻RX、電容CX的另一端共同相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，振蕩器由帶分頻器和晶體振蕩器構(gòu)成，分頻器74HC4060型號(hào)其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3腳分別與鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10連接，其11腳、電容C1、接地極、電容C0、10腳順序連接；電阻RF、晶體振蕩器XTAL的一端分別與74HC4060其11腳連接，另一端分別與與74HC4060其10腳連接，74HC4060其12腳與接地極連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，分頻器為74HC4060型號(hào)，其9、7、6、5、3、2、4、13、12、14、15、1腳分別與鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10連接；其11腳與外部時(shí)鐘模塊連接，12腳與接地極連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法的鍵盤(pán)信號(hào)電路，其特征在于，分頻器由微處理器構(gòu)成，其鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K11、K12、K13、……、K18的一端與微處理器89C51的21腳連接，另一端分別與微處理器89C51的1、2、3、……、8腳連接；鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K21、K22、K23、……、K28的一端與微處理器89C51的22腳連接，另一端分別與微處理器89C51的1、2、3、……8腳連接；鍵號(hào)開(kāi)關(guān)K81、K82、K83、……、K88的一端與微處理器89C51的28腳連接，另一端分別與微處理器89C51的1、2、3、……、8腳連接；微處理器89C51的14腳作為輸出端。
全文摘要
一種鍵盤(pán)信號(hào)處理方法及鍵盤(pán)信號(hào)電路，包括下列步驟1，將不同阻值的電阻構(gòu)成的鍵盤(pán)信號(hào)電路輸出端，與振蕩器輸入端，或分頻器輸入端連接；2，按下鍵盤(pán)的健號(hào)開(kāi)關(guān)，由振蕩器輸出端或分頻器輸出端，輸出不同周期且與所按鍵號(hào)開(kāi)關(guān)呈對(duì)應(yīng)關(guān)系的周期信號(hào)。具有1，采用信號(hào)周期實(shí)現(xiàn)鍵值編碼。由于振蕩器輸出信號(hào)周期與電阻成正比，采用數(shù)只阻值相同的電阻串連就可實(shí)現(xiàn)，電路十分簡(jiǎn)單。2，采用分頻器(帶振蕩器或不帶振蕩器)，通過(guò)鍵號(hào)開(kāi)關(guān)選擇不同周期的信號(hào)輸出，可實(shí)現(xiàn)鍵值編碼。3，成本低廉，只有目前鍵盤(pán)接口集成電路的1/5。采用微處理器測(cè)量脈寬比測(cè)量頻率簡(jiǎn)單，編程更容易。4，只需一根I/O口線，就能實(shí)現(xiàn)多位按鍵輸入。
文檔編號(hào)G06F3/00GK1399181SQ0212966
公開(kāi)日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2002年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者李剛, 林凌, 任惠茹 申請(qǐng)人:天津大學(xué)