[0022] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0023] 图1是独立式键盘扫描定位电路原理框图,由独立式键盘400、缓冲寄存器100、状态码寄存器200、编码器300、振荡器500组成。
[0024] 图2是本发明实施例的独立式键盘400的电路图,共有4个按键,由按键S1、按键S2、按键S3、按键S4和连接至电源+VCC的上拉电阻R1、上拉电阻R2、上拉电阻R3、上拉电阻R4组成。独立式键盘400的4个输出端分别一一对应输出按键S1、按键S2、按键S3、按键S4的状态信号I1、I2、I3、I4,按键按下时,相应输出端的状态信号为低电平;按键未按下时,相应输出端的状态信号为高电平。
[0025] 图1中的缓冲寄存器100、状态码寄存器200、编码器300组成扫描定位电路,其实施例电路图如图3所示。独立式键盘电路有4个按键,因此,缓冲寄存器100要求寄存4位二进制数据,状态码寄存器200要求寄存8位二进制数据。缓冲寄存器100的4个数据输入端连接至I1、I2、I3、I4;状态码寄存器200的8个数据输入端中,4个数据输入端连接至I1、I2、I3、I4,另外4个数据输入端连接至缓冲寄存器100的4个输出端;编码器300的8个输入端连接至状态码寄存器200的8个输出端。编码器300输出经过扫描定位确定的4位二进制键号。
[0026] 图3中,触发器101组成缓冲寄存器100、触发器201组成状态码寄存器200。触发器101由4个边沿触发器组成,4个边沿触发器的触发输入端为缓冲寄存器100的接收脉冲输入端,均连接至振荡器500的CP时钟脉冲输出端;触发器201由8个边沿触发器组成,8个边沿触发器的触发输入端为状态码寄存器200的接收脉冲输入端,均连接至振荡器500的CP时钟脉冲输出端。触发器101、触发器201优选由边沿触发的D触发器组成,例如,由双D触发器
74HC74、4D触发器74HC175组成。图3实施例中,触发器101、触发器201均选择上升沿触发的
8D触发器74HC273,此时,要将图3中未画出的清零输入端连接至高电平,使74HC273的清零功能处于无效状态,只具有触发功能;触发器101只需要4D触发器,任意使用所选8D触发器
74HC273中的4个D触发器即可。两个8D触发器74HC273的触发输入端CLK1、CLK2均连接至CP。
[0027] 图3中,只读存储器301组成编码器300。只读存储器301的地址输入端A7~A0为编码器300的输入端,只读存储器301的数据输出端D3~D0为编码器300的编码输出端C3~C0。
[0028] 实施例未画出振荡器500的电路,振荡器500为多谐振荡器,输出周期为20~100ms的矩形波,该矩形波为图3中的CP时钟脉冲。CP时钟脉冲也可以由独立式键盘扫描定位电路之外的电路或者装置提供。
[0029] 独立式键盘扫描定位方法原理如下:
[0030] 缓冲寄存器100、状态码寄存器200在CP时钟脉冲控制下,在CP的每一个周期的有效触发沿进行数据锁存。图3中,74HC273为上升沿触发有效,因此,CP时钟脉冲的有效触发沿为上升沿。
[0031] 状态码寄存器200的8个数据输入端中的4个数据输入端D20~D23直接连接至独立式键盘输出的状态信号I1、I2、I3、I4,另外4个数据输入端D24~D27连接至缓冲寄存器100的数据输出端Q10~Q13,缓冲寄存器100的4个数据输入端D10~D13直接连接至独立式键盘输出的状态信号I1、I2、I3、I4,因此,在CP时钟脉冲的有效触发沿,状态码寄存器200的8个数据输出端中,与直接连接至独立式键盘输出的状态信号I1、I2、I3、I4相对应的4个数据输出端Q20~Q23锁存的数据为独立式键盘的当前状态,其4位数据称为现态键值;与连接至缓冲寄存器100的数据输出端相对应的4个数据输出端Q24~Q27锁存的数据为独立式键盘的前一状态,其4位数据称为前态键值。状态码寄存器200数据输出端输出的4位现态键值和4位前态键值共同组成8位状态码。
[0032] 所述的8位状态码用于识别独立式键盘的当前状态和操作状态。例如,本实施例中,无键按下的状态码是11111111;S1键单键按下操作的状态码是11111110;S1键单键按下且维持的状态码是11101110;S1键单键释放操作的状态码是11101111;S2键单键按下操作的状态码是11111101;S4键单键按下操作的状态码是11110111;S2+S1组合操作的S1按下操作,表示先按下S2后,在S2维持按下的状态再按下S1的操作,该操作的状态码是11011100。
[0033] 编码器300用于将状态码转换为键号。实施例中,设有7个有效的键盘操作与状态,包括:
[0034] 操作0:按键S1的单键按下操作,键号为0000;
[0035] 操作1:按键S2的单键按下操作,键号为0001;
[0036] 操作2:按键S3的单键按下操作,键号为0010;
[0037] 操作3:按键S3单键按下后的维持状态,键号为0011;
[0038] 操作4:按键S4单键按下后,再按下按键S1的组合键操作,键号为0100;
[0039] 操作5:按键S4单键按下后,再按下按键S2的组合键操作,键号为0101;
[0040] 操作6:按键S1的单键释放操作,键号为0110。
[0041] 根据上述规定得到的状态码和键号见编码表1:
[0042] 表1 编码表
[0043]键盘操作 状态码(地址) 键号(存储数据)
S1单键按下 11111110 0000
S2单键按下 11111101 0001
S3单键按下 11111011 0010
S3单键按下维持 10111011 0011
S4+S1组合操作 01110110 0100
S4+S2组合操作 01110101 0101
S1单键释放 11101111 0110
其他操作或状态 ******** 1111
[0044] 编码器300为组合逻辑电路,设计电路,满足表1的逻辑关系即可。
[0045] 实施例的编码器300优选由只读存储器301组成。只读存储器301有8位地址,共28个4位二进制存储单元。7个有效的键盘操作与状态有7个有效状态码,对应7个有效的键号;将状态码作为只读存储器301的地址A7~A0,在与7个有效状态码相对应的存储单元中,将相应的键号作为存储数据写入。7个有效的键盘操作与状态之外产生的状态码为无效状态码,即表1中的其他操作或状态所产生的为无效状态码;在其他存储单元中,全部写入无效键号,无效键号为7个有效键号之外的一个值,实施例中,无效键号为1111。
[0046] 只读存储器301一直工作在数据输出状态。当只读存储器301具有片选控制、数据输出缓冲控制功能时,应使其片选控制、数据输出缓冲控制处于有效状态。
[0047] 实施例中的键号为4位二进制码。键号的二进制位数可以根据需要增加,或者减少,此时,只需选择与此相匹配的只读存储器301即可。设键号的二进制位数为M,M值的选择应满足2M大于等于有效键号与无效键号的数量之和。当独立式键盘有N位键盘状态信号输出时,只读存储器301需要有2×N位地址输入,M位数据输出。
[0048] 如果需要增减按键操作功能或者是调整按键操作功能,只需根据需要修改表1,将修改后的内容重新写入只读存储器301的存储内容即可。
[0049] 实施例中,当独立式键盘S1单键按下时,编码器300在S1单键按下后的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,编码输出端C3~C0输出键号0000;当独立式键盘S2单键按下时,编码器300在S2单键按下后的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,输出键号0001;当独立式键盘先按下S4后,再按下S1,编码器300在S1组合键按下后的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,输出键号0100;当独立式键盘S1单键释放时,编码器300在S1单键释放后的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,输出键号0110;因此可以看出,当识别的是独立式键盘的有效按键操作时,编码器300在该有效按键操作后的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,输出持续时间为一个CP时钟脉冲周期宽度的有效键号。
[0050] 实施例中,当独立式键盘S3单键按下时,编码器300在S3单键按下后的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,输出键号0010;在接下来的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至S3单键按下维持状态结束后的下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,编码器300输出键号0011;因此可以看出,当识别的是独立式键盘的维持状态时,编码器300输出有效键号的持续时间与该维持状态的持续时间相适应。
[0051] 当键盘的状态或操作为表1中所述的7个有效的键盘操作与状态之外时,编码器300输出无效键号1111。无论是输出有效键号,还是输出无效键号,编码器300改变输出内容的时刻为CP时钟脉冲的有效触发沿;实施例中,编码器300改变输出内容的时刻为CP时钟脉冲的上升沿。
[0052] CP时钟脉冲的周期为独立式键盘的扫描周期。键盘扫描周期在20ms以上时,能够有效地避开了键盘按键抖动的影响;键盘扫描周期在100ms以下时,不至于遗漏键盘操作;因此,CP时钟脉冲的周期应该控制在20~100ms。
[0053] 图4是本发明实施例的键盘状态变化脉冲产生单元的电路图。当识别的是独立式键盘的有效按键操作时,编码器300在该有效按键操作后的CP时钟脉冲的有效触发沿开始,至下一个CP时钟脉冲的有效触发沿为止,输出持续时间为一个CP时钟脉冲周期宽度的有效键号。接收所述独立式键盘输出的装置,需要时刻查询独立式键盘的输出,获取键号。查询的周期间隔必须小于CP时钟脉冲的周期。
[0054] 图4所示电路用于判断独立式键盘输出的键号是否发生改变,当独立式键盘输出的键号发生改变时,输出键盘状态变化脉冲,用于辅助独立式键盘的接收装置接收独立式键盘输出的键号,例如,将键盘状态变化脉冲作为接收装置的中断请求信号。
[0055] 图4所示电路由延迟缓冲器601、异或门602、异或门603、异或门604、异或门605、或门606组成。延迟缓冲器601由只具有触发功能的4个边沿触发器组成,4个边沿触发器的触发输入端为延迟缓冲器601的接收脉冲输入端,均连接至振荡器500的CP时钟脉冲输出端;延迟缓冲器601在CP时钟脉冲的有效触发沿进行数据锁存。
[0056] 延迟缓冲器601用于对编码器300的编码输出端的4位数据C3~C0分别进行延迟处理。延迟缓冲器601的4个数据输入端D63~D60连接至编码器300的编码输出端C3~C0,延迟缓冲器601的4个数据输出端Q63~Q60相应输出的数据是C31~C01;C31~C01经过延迟缓冲器601的一级缓冲后,其信号比C3~C0延迟一个CP时钟脉冲周期,图5所示为本发明实施例的键盘有效操作的相关波形示意图。设在CP时钟脉冲的T1区间,独立式键盘存在一次有效操作,实施例的有效操作包括:S1单键按下、S2单键按下、S3单键按下、S4+S1组合操作的S1按下、S4+S2组合操作的S2按下、S1单键释放。在一次有效操作的下一个有效触发沿,即图5中CP时钟脉冲T1区间之后的上升沿,编码器300输出的编码C3~C0发生改变;在T2区间,编码器300输出一个周期的有效编码C3~C0;在T3、T4及之后区间,编码器300输出的编码C3~C0再一次改变且进入维持状态,该维持状态可能是例如S1单键按下后面的维持状态,输出无效键号,也可能是S3单键按下后面的维持状态,输出有效键号,直到下一次有效操作。
[0057] 图5中的D6脉冲示意表示编码器300输出的编码C3~C0是处于维持状态,没有变化,还是发生改变,实际电路中不存在所述的D6脉冲。如图5所示,D6脉冲为低电平,示意表示编码器300输出的编码C3~C0是处于维持状态,没有变化;D6脉冲为高电平,示意表示编码器300输出一个周期的有效编码C3~C0。图5中的Q6反映的是C31~C01的变化情况,显然,Q6比D6延迟一个CP时钟脉冲周期。同样,实际电路中不存在所述的Q6脉冲。
[0058] 图5中,编码器300输出的编码C3~C0是处于维持状态,没有变化,还是发生改变,实际是由4位延迟缓冲器601、异或门602、异或门603、异或门604、异或门605、或门606所组成的逻辑电路完成。4个异或门分别与编码器300编码输出端C3~C0中的1位相对应,输入分别为4位延迟缓冲器601的输入、输出信号。例如,异或门602的两个输入信号分别为C0和C01,C01比C0延迟一个CP时钟脉冲周期,因此,当C0发生变化时,异或门602输出1个CP时钟脉冲周期宽度的正脉冲;当C0为一个CP时钟脉冲周期宽度变化信号时,异或门602输出2个CP时钟脉冲周期宽度的正脉冲。异或门603、异或门604、异或门605分别判断C1~C3是否发生变化,原理与判断C0是否发生变化相同。异或门602、异或门603、异或门604、异或门605的输出端分别连接至或门606的输入端,或门606用于综合判断C0~C3是否发生变化,只要C0~C3发生变化,或门606即输出键盘状态变化脉冲F,该脉冲为正脉冲。
[0059] 实施例中,延迟缓冲器601选择上升沿触发的8D触发器74HC273。实施例中,编码器300输出的是4位二进制键号,因此,延迟缓冲器601只需要4个D触发器。由于延迟缓冲器601中的4个D触发器和触发器101中的4个D触发器的触发输入端均连接至振荡器500的CP时钟脉冲输出端,因此,延迟缓冲器601与触发器101可共用一个8D触发器74HC273。
[0060] 延迟缓冲器601还可以采用其他方案,例如,采用RC电路,利用4个RC电路分别对C0~C3进行延迟;如果RC电路的延迟时间小于一个CP时钟脉冲周期,则编码器300输出一个周期的有效编码C3~C0时,在输出有效编码C3~C0开始和输出有效编码C3~C0结束都产生一个键盘状态变化脉冲,键盘状态变化脉冲的宽度等于RC电路延迟时间;如果RC电路的延迟时间大于等于一个CP时钟脉冲周期,则编码器300输出一个周期的有效编码C3~C0时,在输出有效编码C3~C0开始时产生一个键盘状态变化脉冲,脉冲宽度大于等于2个CP时钟脉冲周期。要求RC电路的延迟时间不超过2个CP时钟脉冲周期,以免产生漏报。
[0061] 所述的发明电路中,将对单键操作、组合键操作、键盘维持状态操作的定位,由CP脉冲扫描转换成同一二进制长度的状态码,采用统一编码的方式进行处理,单键操作、组合键操作、键盘维持状态操作仅体现在状态码的不同上;如果需要增减按键操作功能或者是调整按键操作功能,不需要修改键盘扫描电路结构,只需根据增减后的状态码表更新编码器300、即重新写入更新只读存储器301的存储内容即可。所述发明电路没有使用单片机、ARM等微控制器,不用运行程序,工作可靠。