專利名稱：擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子產(chǎn)品用的感應(yīng)鍵盤的設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是一種擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵
盤電路，本實(shí)用新型在感應(yīng)鍵信號(hào)通道數(shù)不變的情況下，可以使感應(yīng)鍵數(shù)量成倍的擴(kuò)展。
背景技術(shù)：
感應(yīng)鍵盤是許多電子產(chǎn)品必需的輸入配件，常見感應(yīng)鍵盤具有一個(gè)信號(hào)通道和若 干感應(yīng)鍵信號(hào)通道，每一個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道連接到ADC的一個(gè)輸入端，感應(yīng)鍵數(shù)等于感應(yīng) 鍵信號(hào)通道數(shù)，增加一個(gè)感應(yīng)鍵，需要增加一個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道，當(dāng)感應(yīng)鍵數(shù)量比較多時(shí)， 占用的ADC芯片管腳也比較多，同時(shí)給產(chǎn)品PCB布線設(shè)計(jì)增加了難度，導(dǎo)致產(chǎn)品體積加大， 成本增加。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有感應(yīng)鍵盤技術(shù)存在的以上問題，本實(shí)用新型提供一種擴(kuò)展感應(yīng)鍵的 鍵盤電路，以節(jié)省ADC芯片管腳資源，滿足電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要。 本實(shí)用新型擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，包括 由N個(gè)高頻信號(hào)通道和n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道構(gòu)成的NXn矩陣，于該矩陣的 每一個(gè)交匯點(diǎn)處連接一個(gè)感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路； —模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，其各輸入端分別連接所述NXn矩陣的n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通 道； N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器，它們分別連接所述NXn矩陣的N個(gè)高頻信號(hào)通道；以及， —CPU，它與N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，控制N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器分時(shí)
工作，向NXn矩陣的相應(yīng)的高頻信號(hào)通道饋送高頻信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器分時(shí)采集n個(gè)感
應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值，并與在先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的相應(yīng)參考電壓比較確定有否感應(yīng)按
鍵信號(hào)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值低于相應(yīng)參考電壓時(shí)，則，連接于該感應(yīng)鍵信
號(hào)通道和具有高頻信號(hào)的高頻信號(hào)通道的交匯點(diǎn)的感應(yīng)鍵有手指觸按動(dòng)作。 所述感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路包括一感應(yīng)電極，連接于感應(yīng)電極的第一電阻，連接于第一
電阻的另一端和地之間的濾波電容，并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個(gè)整流二極管，該
整流二極管的負(fù)、正端分別接感應(yīng)電極和地，感應(yīng)電極通過一耦合電容連接至相應(yīng)高頻信
號(hào)通道。所述高頻信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為50KHz-4MHz的高頻信號(hào)。 所述高頻脈沖信號(hào)通道數(shù)N為2-16，感應(yīng)鍵信號(hào)通道數(shù)n為2_16。 所述CPU、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器均集成于一個(gè)SoC(Systemon a
Chip)芯片內(nèi)。 本實(shí)用新型通過增加高頻信號(hào)發(fā)生器和高頻信號(hào)通道數(shù)，以掃描方式由芯片內(nèi)部 CPU分時(shí)切換高頻信號(hào)發(fā)生器工作，并分時(shí)檢測(cè)、處理按鍵信號(hào)。 本方案中，感應(yīng)鍵數(shù)=感應(yīng)鍵信號(hào)通道數(shù)X高頻信號(hào)通道數(shù)，在感應(yīng)鍵信號(hào)通道數(shù)不變的情況下，當(dāng)高頻信號(hào)通道數(shù)增加時(shí)，感應(yīng)鍵數(shù)成倍數(shù)增加，有效節(jié)省了芯片管腳資 源，同時(shí)降低了產(chǎn)品PCB布線的難度，使產(chǎn)品的生產(chǎn)成本降低。

圖1為本擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路的一實(shí)施例原理圖； 圖2為圖1中的感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路圖。
具體實(shí)施方式以下結(jié)合實(shí)施例圖詳細(xì)說明。 參照?qǐng)Dl，圖示擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路主要包括N個(gè)P麗高頻信號(hào)發(fā)生模塊(簡(jiǎn) 稱P麗模塊)， 一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) ， CPU，以及連接N個(gè)P麗模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)NXn 矩陣等。 該NXn矩陣由N個(gè)P麗高頻脈沖通道1_N(即高頻信號(hào)通道)和n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào) 通道l-n構(gòu)成，于該NXn矩陣的每一個(gè)交匯點(diǎn)處連接一個(gè)感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路(即圖1中的各 單元電路)，所述n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道分別連接ADC的一個(gè)輸入端；所述的N個(gè)P麗高頻脈 沖通道1-N分別連接一個(gè)P麗模塊輸出。N個(gè)P麗模塊、ADC分別與CPU連接。P麗模塊輸 出頻率為50KHz-4MHz的P麗脈沖信號(hào)。CPU控制N個(gè)P麗模塊分時(shí)工作，向NXn矩陣的 相應(yīng)的P麗高頻脈沖通道饋送50KHz-4腿z的P麗脈沖信號(hào)，通過ADC分時(shí)采集n個(gè)感應(yīng)鍵 信號(hào)通道上的電壓值，并與在先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的相應(yīng)參考電壓比較確定有否感應(yīng)按鍵信 號(hào)。 開機(jī)時(shí)，CPU通過ADC采集無手指觸按時(shí)所述n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的直流電壓 值作為參考電壓，并存儲(chǔ)。 CPU的存儲(chǔ)器內(nèi)的所述參考電壓是能夠更新的，CPU運(yùn)行中，間隔一定時(shí)間通過 ADC采集無手指接觸時(shí)n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值作為新參考電壓，并更新前一次存 儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器內(nèi)的參考電壓。 根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求，所述高頻信號(hào)通道數(shù)N、感應(yīng)鍵信號(hào)通道數(shù)n可在2-16之間選 擇。 所述CPU、 ADC以及N個(gè)P麗高頻信號(hào)發(fā)生模塊等均集成于一個(gè)SoC芯片內(nèi)。 其中，P麗高頻脈沖通道1和感應(yīng)鍵信號(hào)通道1交匯點(diǎn)的感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路如圖2。 該感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路包括一感應(yīng)電極，連接于感應(yīng)電極的第一電阻Rl，連接于第一電阻Rl 的另一端和地之間的濾波電容C7，并聯(lián)于濾波電容C7的第二電阻R7，以及一個(gè)整流二極管 D1，該整流二極管D1的負(fù)、正端分別接感應(yīng)電極和地，感應(yīng)電極通過一耦合電容C1連接至 P麗高頻脈沖通道1，濾波電容C7、第二個(gè)電阻R7和第一電阻R1的公共端(即輸出端)連 接感應(yīng)鍵信號(hào)通道l。 各感應(yīng)鍵的感應(yīng)電極通常為金屬片、導(dǎo)電橡皮等，它們分布在PCB上的各鍵位處， 上面覆蓋絕緣層或面板。當(dāng)手指接觸某感應(yīng)金屬片上面的絕緣層時(shí)，該感應(yīng)金屬片和地之 間形成一個(gè)感應(yīng)電容(與整流二極管D1并聯(lián))，該感應(yīng)電容作為旁路電容將部分高頻信號(hào) 向地泄放(或該感應(yīng)電容引入了插入損耗)，從而導(dǎo)致其輸出端的直流電壓信號(hào)下降。CPU 通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)該變化后的電壓值，與其參考電壓(無手指觸按動(dòng)作時(shí)，感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換
4電路的輸出直流電壓)比較即可確認(rèn)有手指觸按動(dòng)作。 根據(jù)產(chǎn)品外觀要求可對(duì)感應(yīng)鍵進(jìn)行多種變形設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)成直線、弧線、圓形排
列，還可以設(shè)計(jì)成不規(guī)則排列，從而給消費(fèi)者帶來使用中各種新穎的使用感受。 如圖1 ，本實(shí)用新型配置可提供頻率為50KHz-4MHz的P麗脈沖信號(hào)N個(gè)P麗高頻
信號(hào)發(fā)生模塊(簡(jiǎn)稱P麗模塊)，并增加高頻信號(hào)通道數(shù)，以掃描方式由芯片內(nèi)部CPU分時(shí)
切換P麗模塊工作，并分時(shí)檢測(cè)、處理按鍵信號(hào)。 圖1擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路具體實(shí)施、工作過程如下 使N個(gè)P麗高頻脈沖通道1-N(即高頻信號(hào)通道)和n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道形成NXn 矩陣，于NXn矩陣的每一個(gè)交匯點(diǎn)處連接一個(gè)圖2感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路(即圖1中的各單元電 路)，將每一個(gè)P麗高頻脈沖通道連接到一個(gè)P麗模塊，每一個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道連接到模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸入端； CPU控制N個(gè)P麗模塊分時(shí)工作，向NXn矩陣的相應(yīng)的P麗高頻脈沖通道饋送 686KHz的P麗脈沖信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器分時(shí)采集n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值，并與在 先存儲(chǔ)的相應(yīng)參考電壓比較確定有否感應(yīng)按鍵信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值 低于相應(yīng)參考電壓時(shí)，則，連接于該感應(yīng)鍵信號(hào)通道和具有P麗脈沖信號(hào)的P麗高頻脈沖通 道的交匯點(diǎn)的感應(yīng)鍵有手指觸按動(dòng)作。 如在時(shí)間片段1內(nèi)，P麗模塊1工作，向P麗高頻脈沖通道1饋送P麗脈沖信號(hào)， 關(guān)閉其它P麗模塊，判斷此時(shí)連接P麗高頻脈沖通道1的哪一個(gè)感應(yīng)鍵是否有按鍵信號(hào)； 在時(shí)間片段2內(nèi)，P麗模塊2工作，向P麗高頻脈沖通道2饋送P麗脈沖信號(hào)，關(guān) 閉其它P麗模塊，判斷此時(shí)連接P麗高頻脈沖通道2的哪一個(gè)感應(yīng)鍵是否有按鍵信號(hào)；如此 依次循環(huán)分時(shí)操作。 CPU運(yùn)行中，可以間隔一定時(shí)間通過ADC采集無手指接觸時(shí)若干感應(yīng)鍵信號(hào)通道 上的電壓值作為新參考電壓，并更新前一次存儲(chǔ)的參考電壓，這樣可以減少環(huán)境溫度、濕度 等變化導(dǎo)致參考電壓變化，出現(xiàn)的誤操作。
權(quán)利要求擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，其特征在于包括由N個(gè)高頻信號(hào)通道和n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道構(gòu)成的N×n矩陣，于該矩陣的每一個(gè)交匯點(diǎn)處連接一個(gè)感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路；一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其各輸入端分別連接所述N×n矩陣的n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道；N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器，它們分別連接所述N×n矩陣的N個(gè)高頻信號(hào)通道；以及，一CPU，它與N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，控制N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器分時(shí)工作，向N×n矩陣的相應(yīng)的高頻信號(hào)通道饋送高頻信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器分時(shí)采集n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值，并與在先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器內(nèi)的相應(yīng)參考電壓比較確定有否感應(yīng)按鍵信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，其特征在于所述感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路包括 一感應(yīng)電極，連接于感應(yīng)電極的第一電阻，連接于第一電阻的另一端和地之間的濾波電容， 并聯(lián)于濾波電容的第二電阻，以及一個(gè)整流二極管，該整流二極管的負(fù)、正端分別接感應(yīng)電 極和地，感應(yīng)電極通過一耦合電容連接至相應(yīng)高頻信號(hào)通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，其特征在于所述高頻信號(hào)發(fā)生器 輸出頻率為50KHz-4MHz的高頻信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，其特征在于其中，高頻脈沖信號(hào)通道數(shù) N為2-16，感應(yīng)鍵信號(hào)通道數(shù)n為2-16。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，其特征在于所述CPU、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及 N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器均集成于一個(gè)SoC芯片內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5的擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，其特征在于所述CPU的存儲(chǔ)器內(nèi) 的所述參考電壓是能夠更新的，CPU運(yùn)行中間隔一定時(shí)間通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集無手指接觸 時(shí)若干感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值作為新參考電壓，并更新前一次存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器內(nèi)的參 考電壓。
專利摘要擴(kuò)展感應(yīng)鍵的鍵盤電路，包括由N個(gè)高頻信號(hào)通道和n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道構(gòu)成的N×n矩陣，于該矩陣的每一個(gè)交匯點(diǎn)連接一感應(yīng)鍵轉(zhuǎn)換電路；ADC，其輸入端分別連接所述矩陣的n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道；N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器，分別連接所述矩陣的N個(gè)高頻信號(hào)通道；及，CPU，與N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器、ADC連接，控制N個(gè)高頻信號(hào)發(fā)生器分時(shí)工作，向N×n矩陣饋送高頻信號(hào)，通過ADC分時(shí)采集n個(gè)感應(yīng)鍵信號(hào)通道上的電壓值，并與在先存儲(chǔ)的相應(yīng)參考電壓比較確定有否感應(yīng)按鍵信號(hào)。其通過增加高頻信號(hào)通道，切換高頻信號(hào)發(fā)生器分時(shí)工作，分時(shí)檢測(cè)按鍵信號(hào)。在感應(yīng)鍵信號(hào)通道數(shù)一定時(shí)，感應(yīng)鍵數(shù)成倍數(shù)增加，節(jié)省了芯片管腳資源，并降低了產(chǎn)品PCB布線難度，使生產(chǎn)成本降低。
文檔編號(hào)G06F3/02GK201465043SQ20092013262
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者丘守慶, 劉春光, 李鵬, 許申生 申請(qǐng)人:深圳市鑫匯科科技有限公司