CN103391085B - 共用一接脚以侦测多个按键的电路与方法及按键输入系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供共用一接脚以侦测多个按键的电路与方法及按键输入系统。在一实施例中，提供定电流通过该接脚给按键模块，因而在该接脚产生与该按键模块的等效电阻值相关的电压，以及比较该接脚的电压及一组参考值得知该按键模块中的多个按键的按压情况；在另一实施例中，施加可变电流到该接脚，调整该可变电流使该接脚维持稳定的电压，以及比较该可变电流及一组参考值得知该按键模块中的多个按键的按压情况。

Description

共用一接脚以侦测多个按键的电路与方法及按键输入系统

技术领域

本发明是有关一种按键侦测电路，特别是关于一种共用一接脚以侦测多个按键的电路及方法。

背景技术

如图1所示，现有的按键侦测芯片10为了侦测多个按键B1、B2及B3，需要不同的接脚P1、P2及P3分别连接按键B1、B2及B3所在的按键电路12、14及16，且一个按键电路只有单一按键与电阻串联(如按键电路16)或并联(如按键电路12及14)，当按键B1、B2、B3被按压时，从各接脚P1、P2及P3观察到的按键电路12、14、16的等效电阻值会发生变化，接脚P1、P2及P3的后端有各自的侦测电路18、20及22据此判断按键B1、B2及B3是否被按压。由于每一按键需要一接脚及一侦测电路，因此在按键数量较多的应用上会增加芯片的成本及尺寸。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种共用一接脚以侦测多个按键的电路及方法。

本发明的目的之一，在于提出一种共用一接脚以侦测多个按键的按键输入系统。

根据本发明，一种共用一接脚以侦测多个按键的电路与方法以及按键输入系统，是通过提供定电流通过该接脚给按键模块，以在该接脚产生与该按键模块的等效电阻值相关的电压，以及比较该接脚的电压及一组参考值得知该按键模块中的多个按键的按压情况。

根据本发明，一种共用一接脚以侦测多个按键的电路与方法以及按键输入系统，是通过施加可变电流到该接脚，调整该可变电流使该接脚维持稳定的电压，以及比较该可变电流及一组参考值得知该按键模块中的多个按键的按压情况。

本发明只需要单一接脚即可侦测多个按键，而且按键模块中的多个按键及电阻可以有任何型态的配置方式，只要其按压情况可以改变该按键模块的等效电阻值。在按键数量较多的应用上，本发明可以节省很多按键侦测芯片的接脚，大幅降低封装成本，而且只需要单一的侦测电路，大幅减少芯片的面积。

附图说明

图1是现有的按键侦测芯片的示意图；

图2是根据本发明的第一实施例；以及

图3是根据本发明的第二实施例。

附图标号：

10按键侦测芯片

12按键电路

14按键电路

16按键电路

18侦测电路

20侦测电路

22侦测电路

24按键侦测芯片

26侦测电路

28按键模块

30定电流源

32电压比较器

34充放电电路

36按键侦测芯片

38侦测电路

40按键模块

42稳压电路

44电流源

46电流比较器

48运算放大器

具体实施方式

图2是根据本发明的第一实施例，在按键侦测芯片24内部的侦测电路26与外部的按键模块28组成一个按键输入系统，二者经接脚Ps连接彼此，侦测电路26通过此单一接脚Ps即可侦测按键模块28中的多个按键。

为了解说侦测电路26的运作，假设按键模块28包括电阻R4、R5及R0串联在接脚Ps及接地端GND之间，按键B4与电阻R4并联，按键B5与电阻R5并联，电阻值从接脚Ps观察到的按键模块28的等效电阻值会因为按键B4及B5的按压情况而变化，当按键B4及B5皆未被按压时，按键模块28的等效电阻值等于4R0，当只有按键B4被按压时，按键模块28的等效电阻值等于3R0，当只有按键B5被按压时，按键模块28的等效电阻值等于2R0，当按键B4及B5皆被按压时，按键模块28的等效电阻值等于R0。

在本实施例中，侦测电路26包括电流源30连接接脚Ps，提供定电流Ic通过接脚Ps给按键模块28，由于电流Ic为定值，且按键模块28的等效电阻值是根据按键B4及B5的按压情况而变化，所以从接脚Ps的电压V1可以得知按键B4及B5的按压情况。侦测电路26更包括电压比较器32连接接脚Ps，比较接脚Ps的电压V1及一组参考值Vref产生输出信号Sout以反应出按键B4及B5的按压情况。

较佳者，侦测电路26更包括充放电电路34连接接脚Ps，对接脚Ps预充电或预放电，以加快接脚Ps的电压V1达到稳定，增进侦测电路26的反应速度。在此实施例中，充放电电路34包括上桥晶体管M1连接在电压源VDD与接脚Ps之间，以及下桥晶体管M2连接在接脚Ps与接地端GND之间，晶体管M1及M2充当开关，分别受控制信号Sm1及Sm2的控制，当晶体管M1导通时，电压源VDD经晶体管M1对接脚Ps充电，当晶体管M2导通时，接脚Ps经晶体管M2放电到接地端GND。在其他实施例中，充放电电路34只包括上桥晶体管M1或下桥晶体管M2。

在按键侦测芯片24的各种应用中，外部的按键模块可能造成接脚Ps浮置，例如图1的按键电路16在按键B3未被按压时就会造成接脚Ps浮置，导致接脚Ps的电压V1浮动，为了避免这种状况发生，侦测电路26更包括初始化电阻Rini或开关SW1连接在接脚Ps及接地端GND之间，以初始化接脚Ps的电压V1，避免其浮动。较佳者，侦测电路26包括初始化电阻Rini及开关SW1串联在接脚Ps及接地端GND之间，当开关SW1闭合时，可初始化接脚Ps的电压V1，在应用按键侦测芯片24时，使用者可以根据按键模块28判断接脚Ps是否会有电压浮动的情况，决定是否利用致能信号Sen来初始化接脚Ps的电压V1。在其他实施例中，亦可改为将初始化电阻Rini或开关SW1或其串联组合连接在接脚Ps及某个电压源(例如VDD)之间。

图3是根据本发明的第二实施例，在按键侦测芯片36内部的侦测电路38与外部的按键模块40组成一个按键输入系统，二者经接脚Ps连接彼此，侦测电路38通过此单一接脚Ps即可侦测按键模块40中的多个按键。

为了解说侦测电路38的运作，假设按键模块40包括按键B6与电阻R6串联在接脚Ps及接地端GND之间，以及按键B7与电阻R7、R0串联在接脚Ps及接地端GND之间，且电阻R0连接在接脚Ps及按键B7之间，R6＝R7＝R0，当只有按键B6被按压时，按键模块40的等效电阻值等于R0，当只有按键B7被按压时，按键模块40的等效电阻值等于2R0，当按键B6及B7皆被按压时，按键模块40的等效电阻值等于当按键B4及B7皆未被按压时，接脚Ps是浮置的。如图2的实施例已经说明过的，在接脚Ps及接地端GND或电压源之间连接初始化电阻Rini或开关SW1或其串联组合，可以避免接脚Ps的电压V1浮动。在其他实施例中，亦可将初始化电阻Rini改为配置在按键侦测芯片36的外部，例如在按键模块40中或连接接脚Ps的外部电阻。

在本实施例中，侦测电路38包括稳压电路42连接接脚Ps，电流源44提供可变的第一电流I1通过稳压电路42施加到接脚Ps，稳压电路42将接脚Ps维持在第一电压V1，因此按键模块40的等效电阻值的变化会导致第一电流I1跟着改变，为了侦测第一电流I1的变化，电流源44包括电流镜镜射第一电流I1产生第二电流I2，经电流比较器46与一组参考值比较而产生输出信号Sout，以反应出按键B6及B7的按压情况。

在本实施例中，电流比较器46包括参考电阻Rref连接在电流源44及接地端GND之间，将第二电流I2转换为第二电压V2，以及电压比较器32比较第二电压V2及一组参考值Vref产生输出信号Sout。

在本实施例中，稳压电路42包括晶体管M3及电阻R8串联在电流源44及接脚Ps之间，以及运算放大器48控制晶体管M3，运算放大器48的一个输入端接受参考电压Vc，另一输入端连接接脚Ps，输出端提供误差信号Sd施加到晶体管M3的栅极，此电路组合会将接脚Ps的电压V1维持在Vc，当按键模块40的等效电阻值变动时，为了维持接脚Ps的电压在Vc，运算放大器48会调整误差信号Sd以改变晶体管M3的电流I1，此电流I1的变化反应到电流I2，进而反应到输出信号Sout。较佳者，稳压电路42更包括电阻R9连接在运算放大器48的输入端及接脚Ps之间。

如图2的实施例已经说明过的，侦测电路38也可以使用充放电电路34对接脚Ps预充电或预放电，以加快接脚Ps的电压V1达到稳定，增进侦测电路38的反应速度。

如以上的实施例所展示的，本发明只需要单一接脚即可侦测多个按键，而且按键模块中的多个按键及电阻可以有任何型态的配置方式，只要其按压情况可以改变该按键模块的等效电阻值。在按键数量较多的应用上，本发明可以节省很多按键侦测芯片的接脚，大幅降低封装成本，而且只需要单一的侦测电路，大幅减少芯片的面积。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本发明精确地所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例为解说本发明的原理以及让本领域技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。

Claims (25)

1.一种共用一接脚以侦测多个按键的电路，其特征在于，所述多个按键分别与多个串联的电阻并联或多个并联的电阻串联以组成按键模块连接所述接脚，所述共用一接脚以侦测多个按键的电路包括：

定电流源，连接所述接脚，提供定电流通过所述接脚给所述按键模块，在所述接脚产生与所述按键模块的等效电阻值相关的电压；

电压比较器，连接所述接脚，比较所述接脚的电压及一组参考值产生输出信号，以反应所述多个按键的按压情况；以及

初始化电阻或开关或其串联组合连接在所述接脚与接地端或电压源之间，以初始化所述接脚的电压。

2.如权利要求1的电路，其特征在于，所述共用一接脚以侦测多个按键的电路更包括充放电电路连接所述接脚，对所述接脚预充电或预放电，以加快按键侦测的速度。

3.如权利要求2的电路，其特征在于，所述充放电电路包括第一晶体管连接在电压源与所述接脚之间，以及第二晶体管连接在所述接脚与接地端之间。

4.一种共用一接脚以侦测多个按键的方法，其特征在于，所述多个按键分别与多个串联的电阻并联或多个并联的电阻串联以组成按键模块连接所述接脚，所述方法包括以下步骤：

初始化所述接脚的电压；

提供定电流通过所述接脚给所述按键模块，在所述接脚产生与所述按键模块的等效电阻值相关的电压；以及

比较所述接脚的电压及一组参考值产生输出信号，以反应所述多个按键的按压情况。

5.如权利要求4的方法，其特征在于，所述共用一接脚以侦测多个按键的方法更包括对所述接脚预充电或预放电，以加快按键侦测的速度。

6.一种按键输入系统，其特征在于，所述按键输入系统包括：

多个按键分别与多个串联的电阻并联或多个并联的电阻串联以组成按键模块连接一接脚，所述按键模块具有一等效电阻值，所述等效电阻值根据所述多个按键的按压情况而改变；

定电流源，连接所述接脚，提供定电流通过所述接脚给所述按键模块，在所述接脚产生与所述等效电阻值相关的电压；

电压比较器，连接所述接脚，比较所述接脚的电压及一组参考值产生输出信号，以反应所述多个按键的按压情况；以及

初始化电阻或开关或其串联组合连接在所述接脚与接地端或电压源之间，以初始化所述接脚的电压。

7.如权利要求6的按键输入系统，其特征在于，所述按键输入系统更包括充放电电路连接所述接脚，对所述接脚预充电或预放电，以加快按键侦测的速度。

8.如权利要求7的按键输入系统，其特征在于，所述充放电电路包括第一晶体管连接在电压源与所述接脚之间，以及第二晶体管连接在所述接脚与接地端之间。

9.一种共用一接脚以侦测多个按键的电路，其特征在于，所述多个按键分别与多个串联的电阻并联或多个并联的电阻串联以组成按键模块连接所述接脚，所述共用一接脚以侦测多个按键的电路包括：

电流源，提供可变的第一电流以及与所述第一电流相关的第二电流；

稳压电路，连接所述接脚及所述电流源，将所述第一电流施加到所述接脚，并调整所述第一电流使所述接脚维持在第一电压；以及

电流比较器，连接所述电流源，比较所述第二电流及一组参考值产生输出信号，以反应所述多个按键的按压情况。

10.如权利要求9的电路，其特征在于，所述电流源包括电流镜镜射所述第一电流产生所述第二电流。

11.如权利要求9的电路，其特征在于，所述稳压电路包括：

晶体管及电阻串联在所述电流源及所述接脚之间；以及

运算放大器，具有第一输入端接受参考电压，第二输入端连接所述接脚，以及输出端提供误差信号施加到所述晶体管的栅极，以控制所述第一电流。

12.如权利要求9的电路，其特征在于，所述电流比较器包括：

电阻，连接在所述电流源及接地端之间，将所述第二电流转换为第二电压；以及

电压比较器，比较所述第二电压及所述组参考值产生所述输出信号。

13.如权利要求9的电路，其特征在于，其特征在于，所述共用一接脚以侦测多个按键的电路更包括充放电电路连接所述接脚，对所述接脚预充电或预放电，以加快按键侦测的速度。

14.如权利要求9的电路，其特征在于，其特征在于，所述共用一接脚以侦测多个按键的电路更包括初始化电阻或开关或其串联组合连接在所述接脚与接地端或电压源之间，以初始化所述接脚的电压。

15.一种共用一接脚以侦测多个按键的方法，其特征在于，所述多个按键分别与多个串联的电阻并联或多个并联的电阻串联以组成按键模块连接所述接脚，所述方法包括以下步骤：

A、提供可变的第一电流以及与所述第一电流相关的第二电流；

B、将所述第一电流施加到所述接脚，并调整所述第一电流使所述接脚维持在第一电压；以及

C、比较所述第二电流及一组参考值产生输出信号，以反应所述多个按键的按压情况。

16.如权利要求15的方法，其特征在于，所述步骤A包括镜射所述第一电流产生所述第二电流。

17.如权利要求15的方法，其特征在于，所述步骤C包括以下步骤：

将所述第二电流转换为第二电压；以及

比较所述第二电压及所述组参考值产生所述输出信号。

18.如权利要求15的方法，其特征在于，所述方法更包括对所述接脚预充电或预放电，以加快按键侦测的速度。

19.如权利要求15的方法，其特征在于，所述方法更包括初始化所述接脚的电压。

20.一种按键输入系统，其特征在于，所述按键输入系统包括：

多个按键分别与多个串联的电阻并联或多个并联的电阻串联以组成按键模块连接一接脚，所述按键模块具有一等效电阻值，所述等效电阻值根据所述多个按键的按压情况而改变；

电流源，提供可变的第一电流以及与所述第一电流相关的第二电流；

稳压电路，连接所述接脚及所述电流源，将所述第一电流施加到所述接脚，并调整所述第一电流使所述接脚维持在第一电压；以及

电流比较器，连接所述电流源，比较所述第二电流及一组参考值产生输出信号，以反应所述多个按键的按压情况。

21.如权利要求20的按键输入系统，其特征在于，所述电流源包括电流镜镜射所述第一电流产生所述第二电流。

22.如权利要求20的按键输入系统，其特征在于，所述稳压电路包括：

晶体管及电阻串联在所述电流源及所述接脚之间；以及

运算放大器，具有第一输入端接受参考电压，第二输入端连接所述接脚，以及输出端提供误差信号施加到所述晶体管的栅极，以控制所述第一电流。

23.如权利要求20的按键输入系统，其特征在于，所述电流比较器包括：

电阻，连接在所述电流源及接地端之间，将所述第二电流转换为第二电压；以及

电压比较器，比较所述第二电压及所述组参考值产生所述输出信号。

24.如权利要求20的按键输入系统，其特征在于，所述按键输入系统更包括充放电电路连接所述接脚，对所述接脚预充电或预放电，以加快按键侦测的速度。

25.如权利要求20的按键输入系统，其特征在于，所述按键输入系统更包括初始化电阻或开关或其串联组合连接在所述接脚与接地端或电压源之间，以初始化所述接脚的电压。