CN1532678A - 一种键盘信号感知装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种键盘信号感知装置，其特征在于该装置包括：A.键盘信号输入装置，该装置中包括至少一个感知按键动作的内部电路，该电路连接至键盘信号处理装置，该装置感知共享按键的按键动作，产生信号发送至键盘信号处理装置；B.键盘信号处理装置，该装置连接至各个键盘接口，接收并处理键盘信号输入装置发送的按键扫描信号，向各个键盘接口发送键盘信号。该装置可实现多个不同设备键盘的共享使用，从而大大提高键盘的利用效率，并使得不同产品的结合使用得以实现。

Description

一种键盘信号感知装置

技术领域

本发明属于电子技术和计算机技术领域，尤其涉及一种实现多个键盘共享的键盘信号感知装置。

背景技术

随着IT业数字化浪潮不断深入社会的各个领域和各种电子产品应用的日益成熟，作为各种IT和电子产品不可缺少部分的键盘也越来越多地的被使用。在现有技术中，多数键盘都是采用以两个方向信号连接来识别扫描码这一方式。具体实现方法为：以水平导线与垂直导线之间的交点为键盘按键的接触点，当有按键按下时，水平导线与垂直导线在此接触点上接通，而在一般情况下则此接触点为断开状态，水平导线和垂直导线相互断开。两方向导线在接触点位置相接触时，导线上产生连通信号并发送到键盘信号处理装置，键盘信号处理装置根据两方向导线上的信号识别按键位置并转换为相应类型的信号输出。同样还有独立按键结构形式的键盘，该键盘上一个I/O口对应一个按键，由此需要和按键一样多的I/O口。

下面结合附图，说明行列矩阵扫描方式下，计算机和电话的键盘装置的工作原理。

如图1所示为计算机键盘装置的原理示意图，利用该键盘识别按键动作的过程如下：

各个垂直导线通过上拉电阻将其输出电压上拉为高电平1，首先自键盘控制器HOUT0输出一低电平0，而其他HOUT1～HOUT6则输出高电平1，此时，当在HOUT0输出导线所在行上有按键按下时，相应列的垂直导线与水平导线接通，HOUT0上的低电平输出0会将该列垂直导线输出的高电平1下拉成低电平0，键盘控制器读取各个垂直导线输入的电平信号VIN0～VIN7，由其中为低电平的输入信号VINn判断得到第一行第n列的按键被按下，如果有多个低电平信号，则表示第一行的多个相应列的按键被按下，如果全部为高电平信号，则表示该行没有按键被按下，至此，对第一行扫描完毕；然后，键盘控制器在HOUT1输出低电平0，而在其他输出上则保持高电平1，以对第一行的相同扫描方式完成对第二行的扫描，得到第二行的哪些按键被按下；依此类推，完成对键盘所有行的扫描，从而得到键盘上各个按键的按下情况。以上对各个行的扫描过程循环进行，且循环的频率很高，从而保证键盘上的任何按键动作都可以被键盘控制器扫描到。键盘控制器根据扫描结果计算出键盘位置，输出相应的扫描码和扫描码。

如图2所示为电话键盘的原理示意图，电话键盘识别键盘按键的过程如下：

电话键盘一般均采用双音多频解码(DTMF)，当电话键盘上按下一键后，电话控制电路需产生两个相关频率发送到交换机识别，故电话键盘以经线和纬线来识别按键，各个纬线ABCD分别代表如图所示的四个频率，各个经线WXYZ分别代表如图所示的四个频率。当经纬线接触点的按键被按下时，经纬线接通，同时发出此条经线和此条纬线的频率至交换机，交换机根据这两条频率完成对按键位置的识别。

除了以上所述的行列扫描方式，现有技术中还存在线反转法、状态矩阵法等扫描方式，其实现的效果与上述方式相同。而对于独立按键结构形式的键盘，其实现的原理与如上所述相同，不同之处仅在于独立按键结构形式的键盘用一个I/O口对应一个按键。

对于大多数其他的IT产品或电子产品，其键盘工作原理与上述计算机和电话的键盘工作原理也大体相同。

在现有技术中，各个IT产品和电子产品的键盘处于相互独立的状态，无法实现彼此的相互联系和共享，从而对于IT产品和电子产品相结合实现强大功能起到了限制的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现多个不同性质、用途、特性键盘共享的键盘信号感知装置。

本发明为一种键盘信号感知装置，其特征在于该装置包括：

A、键盘信号输入装置，该装置中包括至少一个感知按键动作的内部电路，该电路连接至键盘信号处理装置，该装置感知共享按键的按键动作，产生信号发送至键盘信号处理装置；

B、键盘信号处理装置，该装置连接至各个键盘接口，接收并处理键盘信号输入装置发送的按键扫描信号，向各个键盘接口发送键盘信号。

其中，所述内部电路为行列矩阵方式电路或独立按键结构电路。

其中，所述内部电路为一个内部电路。

其中，所述内部电路为N个的内部电路，每个内部电路对应一个使用该键盘的设备，其中，N为使用该键盘的设备个数。

其中：

N个所述内部电路在按键按下方向上成上下布置；或者，当所述内部电路为行列矩阵方式电路时，N个所述内部电路中的所有行的导线位于与按键按下方向相交的一个层内，彼此间相互分离，N个所述内部电路中的所有列的导线位于与行导线所在层不相同的一个层内，彼此间相互分离。

其中，所述内部电路为一个内部电路时，所述键盘信号处理装置包括：

(1)按键位置计算模块，一端与所述内部电路连接，另一端分别与多个信号生成模块连接，接收并处理内部电路输入的信号，将计算得到的按键位置信号分别输入各个信号生成模块；

(2)多个信号生成模块，分别连接各个设备的键盘接口，用以分别生成键盘信号，传输至设备键盘接口。

其中，当所述按键位置计算模块接收的按键扫描信号为波形时，该模块进一步包括频率识别模块，该模块一端与所述导线组连接，另一端连接按键位置计算模块。

其中，所述按键位置计算模块和信号生成模块是单片机。

或者，所述按键位置计算模块是单片机，所述信号生成模块是频率发生器和频率组合器。

其中，所述内部电路为N个的内部电路时，所述键盘信号处理装置为使用该键盘的N个设备各自的键盘控制器，N个键盘控制器分别接收并处理各自导线组所输入的按键扫描信号，向各自设备的键盘接口输出各自类型的键盘信号。

可见，本发明提供一种实现键盘共享的键盘信号感知装置，该装置包括键盘信号输入装置和键盘信号处理装置。键盘信号输入装置利用感知按键动作的内部电路获得按键扫描信号，输出到键盘信号处理装置中；键盘信号处理装置根据按键扫描信号得到使用该键盘的各个设备相应的信号并输出。该装置提高了键盘的利用效率，使得多个设备结合使用得以实现。

附图说明

图1为计算机键盘装置的原理示意图。

图2为电话键盘的内部原理示意图。

图3为本发明的键盘信号感知装置示意图。

图4为计算机键盘和电话键盘共享的键盘信号感知装置示意图。

图5为实施例1中的键盘信号处理装置内部示意图。

图6为实施例1中由单片机和硬件设备实现的键盘信号处理装置内部示意图。

图7为实施例1中的单片机内部的软件控制流程图。

图8为实施例1中的由单片机实现的键盘信号处理装置内部示意图。

图9为实施例2中的键盘信号处理装置内部示意图。

图10为实施例3中的上下结构机械式共享键盘的示意图。

图11为实施例3中的平面结构机械式共享键盘的示意图。

图12为实施例3中的平面结构机械式共享键盘中内部电路的展开示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种键盘信号感知装置，该装置分为键盘信号输入装置和键盘信号处理装置。在键盘信号输入装置中包括至少一个感知按键动作的内部电路，该电路连接至键盘信号处理装置；键盘信号处理装置则接收并处理键盘信号输入装置发送的按键扫描信号，由该按键扫描信号得到使用该键盘的各个设备所需的信号，输出至使用该键盘的各个设备中。

下面结合附图对本发明进行详细描述。

以行列矩阵方式电路为例。

参见图3所示为本发明的键盘信号感知装置示意图，该装置至少包括键盘信号输入装置和键盘信号处理装置，其中，键盘信号输入装置内部包括相互交叉但彼此分离的导线，本实施例中，行列矩阵方式电路中的行为水平方向，列为垂直方向，行与列也可采用其它方向，只需保证行列相交即可。不同方向导线的交叉点位置为按键触点位置，当按键被按下时，该按键触点位置的导线交叉点相互接通，导线上产生连通信号，以该连同信号作为按键扫描信号输出至键盘信号处理装置，键盘信号处理装置对按键扫描信号进行处理，输出相应信号至设备。

实施例1：

参见图4所示，以完成计算机键盘和电话键盘共享的键盘信号处理装置为例。该键盘信号感知装置包括：键盘信号输入装置和键盘信号处理装置。其中键盘信号输入装置中包括相互交叉但彼此分离的水平和垂直导线，水平导线和垂直导线的各个交点位置为各个按键的触点位置。键盘信号处理装置向键盘信号感知装置中的各个水平导线输出一系列电平信号HOUT0～HOUT6，同时，键盘信号感知装置中的各个垂直导线通过上拉电阻分别保持其电平信号VIN0～VIN7为高电平，各个垂直导线与键盘信号处理装置相连接，向键盘信号处理装置分别输入经过按键位置后按键扫描电平信号VIN0～VIN7。参见图5所示，本实施例中的键盘信号处理装置包括按键位置计算模块、计算机扫描码发生模块、频率发生模块和频率合成模块。按键位置计算模块根据HOUT0～HOUT6的输出电平，按照电平扫描原理扫描按键扫描电平信号VIN0～VIN7，计算得到该按键位置的按键位置信号，分别输出到计算机扫描码发生模块以及频率合成模块。计算机扫描码发生模块根据按键位置信号产生相应的扫描码，向系统键盘接口输出；频率合成模块自频率发生模块获得发生频率，然后根据得到的按键位置信号从发生频率中选择频率合成双频信号并输出至电话交换机。

在本实施例中，键盘信号处理装置的实现方式包括：

方式一：

参见图6，由单片机控制器、频率发生器、频率合成器组成键盘信号处理装置。单片机自GPO接口输出扫描电平，GPI接口接收按键扫描电平。单片机在内部软件控制下产生计算机扫描码和频率组合控制信号，分别自单片机的串行总线和并行总线输出。频率组合器自频率发生器获得按键位置所对应的各个频率，再根据获得的频率组合控制信号合成频率，以双音频输出。

其中，参见图7所示，单片机内部的软件控制包括以下步骤：

步骤701～步骤702：根据电平扫描原理进行按键扫描，判断是否有按键发生，如果是，则执行步骤703，否则，返回步骤701；

步骤703：对按键所产生的电平进行消振处理，以避免由于键盘敲击过程中的振动而造成的误差；

步骤704～步骤705：对输入电平进行位置计算，得到按键位置信号，然后根据按键位置信号通过查表计算出扫描码并自串行总线输出至计算机；

步骤706：判断当前按键是否为共享按键，如果是，则执行步骤707，否则，返回步骤701开始下一次的键盘扫描过程；

步骤707：单片机根据得到的按键位置信号进行频率合成计算，并输出频率组合控制信号至频率组合器，然后返回步骤701开始下一次键盘扫描过程。

方式二：

参见图8所示，由单片机实现键盘信号处理装置。此种方式完全利用单片机中的软件实现键盘信号处理。由GPO接口输出扫描电平，GPI接口接收按键扫描电平。单片机通过内部的软件控制分别产生计算机扫描码和输出频率。计算机扫描码自串行总线输出至计算机；输出频率自GPO1和GPO2接口输出至模拟混合、放大模块，该模块合成这两个频率，以双音频输出。该单片机的内部软件控制与方式一的控制步骤一致，不同之处仅在于：在判断得到当前按键为共享按键时，由单片机中的软件直接计算得到并发生该按键所对应的两个频率，并将这两个频率输出。

实施例2：

本实施例中的键盘信号感知装置包括：键盘信号输入装置和键盘信号处理装置。其中键盘信号输入装置中包括水平和垂直交叉的导线，水平导线和垂直导线的各个交点为各个按键的位置。其中，各个水平导线对应一组频率，各个垂直导线对应另一组频率。在水平和垂直导线接通的条件下，键盘信号输入装置向键盘信号处理装置发出所接通的水平和垂直导线所对应的两个频率的正弦波。参见图9所示，本实施例的键盘信号处理装置包括：频率识别模块、按键位置计算模块、计算机扫描码发生模块以及频率过滤模块、频率合成模块。频率识别模块接收所述两个频率的正弦波，识别之后将识别得到的频率输出至按键位置计算模块和频率过滤模块。按键位置计算模块计算得到按键位置信号，并分别输出给计算机扫描码发生器和频率合成模块。计算机扫描码发生器根据按键位置信号发生并输出扫描码至计算机；频率过滤模块将识别得到的频率中不属于共享按键的那些频率过滤掉，然后输入至频率合成模块，频率合成模块根据得到的按键位置信号两两合成输入的频率，并将合成的双频信号输出至电话交换机。

在实施例2中，键盘信号处理装置可以通过单片机和硬件结合实现，也可以通过单片机利用其中的软件来实现。实现方法类似于实施例1中所述方式。

对于实施例1和2中的单片机，也可用固化的硬件逻辑电路替换，实现效果与上述实施例的效果相同。

实施例3：

在本实施例中，键盘信号输入装置仍由水平和垂直交叉的导线构成，但使用该键盘的各个设备的水平导线和垂直导线均存在，这些水平导线和垂直导线以机械结构的方式共享。键盘信号处理装置则分别采用现有技术中使用该键盘的各个设备的键盘控制器来实现。

以键盘1和键盘2为例，所述水平导线和垂直导线以机械结构实现共享的方式包括：

方式一：上下结构。

参见图10所示，在此结构中，键盘1和键盘2的垂直方向导线和水平方向导线分别构成键盘1和2的键盘输入装置，键盘1和键盘2的两组导线在按键按下方向上成上下放置。键盘1和键盘2的两组导线分别各自相互交叉但彼此分离，交叉点位置为按键的触点位置。当键盘1和键盘2的共享按键A被按下时，如图所示，键盘1和键盘2的水平方向导线都被按下发生弯曲，分别和各自的垂直方向导线接触后连通产生按键扫描信号，键盘1和键盘2的按键扫描信号分别输出至各自的键盘控制器进行处理。各个键盘的键盘控制器为根据键盘的应用环境所选择的现有技术中的各种类型的键盘控制器。键盘控制器处理键盘信号的方式也与现有技术中的相应技术相同。共享按键B被按下时，工作过程与按键A的一致。

方式二：平面结构。

参见图11和图12所示，在该平面结构中，键盘1的水平方向导线和键盘2的水平方向导线均位于垂直于按键按下方向的同一平面上，这两组导线在该平面上彼此平行；同样，键盘1的垂直方向导线和键盘2的垂直方向导线也位于同样性质的平面上，并在该平面上彼此平行。键盘1和键盘2各自的垂直方向导线和水平方向导线在按键触点位置相互交叉但彼此分离。当键盘1和键盘2的共享按键A被按下时，键盘1和键盘2的水平方向导线分别和其自身的垂直方向导线相连通，产生按键扫描信号，并将按键扫描信号分别传输至各自的键盘控制器进行处理。共享按键B被按下时，工作过程与按键A的一致。同理，对于多个键盘共享时，所采用的共享方式与键盘1和键盘2的方式一致。并且，只需保证以下条件即可：不同键盘的一方向导线均位于与按键按下方向相交的第一平面内，而另一方向导线则均位于与第一平面相平行的第二平面内。

以上所述两种机械结构方式仅作为实施例对键盘共享加以描述，还可采用结构不同的其它机械结构实现键盘信号输入装置，只要这些实现方式的发明思想属于本发明所保护范围都应认为在本发明保护范围之内。

以上采用行列矩阵方式电路实现本发明的实施例仅为本发明的较佳实施例，在实际应用中，还可采用独立按键结构电路实现本发明，其实现方式本质上与上述实施例所述内容相同，本领域技术人员无需创造性劳动即可实现，另外，对于行列矩阵方式电路中的扫描方式，还可采用现有技术中的线反转法、状态矩阵法等，扫描方式的实现方式不同并不影响本发明的具体实现。

可见，本发明的键盘信号感知装置分为键盘信号输入装置和键盘信号处理装置两部分。键盘信号输入装置中包括至少一个感知按键动作的内部电路，连接至键盘信号处理装置。键盘信号处理装置则接收键盘信号输入装置传送的按键扫描信号，由该信号得到使用该键盘的各个设备的相应类型信号。该装置可实现多个不同类型、不同用途的键盘共享，从而促进各种类型产品的结合使用以发挥更强大的功能。

Claims (12)

1、一种键盘信号感知装置，其特征在于该装置包括：

A、键盘信号输入装置，该装置中包括至少一个感知按键动作的内部电路，该电路连接至键盘信号处理装置，该装置感知共享按键的按键动作，产生信号发送至键盘信号处理装置；

B、键盘信号处理装置，该装置连接至各个键盘接口，接收并处理键盘信号输入装置发送的按键扫描信号，向各个键盘接口发送键盘信号。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述内部电路为行列矩阵方式电路。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述内部电路为独立按键结构电路。

4、根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于所述内部电路为一个内部电路。

5、根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于所述内部电路为N个的内部电路，每个内部电路对应一个使用该键盘的设备，其中，N为使用该键盘的设备个数。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

N个所述内部电路在按键按下方向上成上下布置。

7、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述内部电路为行列矩阵方式电路，N个所述内部电路中的所有行的导线位于与按键按下方向相交的一个层内，彼此间相互分离，N个所述内部电路中的所有列的导线位于与行导线所在层不相同的一个层内，彼此间相互分离。

8、根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述键盘信号处理装置包括：

(1)按键位置计算模块，一端与所述内部电路连接，另一端分别与多个信号生成模块连接，接收并处理内部电路输入的信号，将计算得到的按键位置信号分别输入各个信号生成模块；

(2)多个信号生成模块，分别连接各个设备的键盘接口，用以分别生成键盘信号，传输至设备键盘接口。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于当所述按键位置计算模块接收的按键扫描信号为波形时，该模块进一步包括频率识别模块，该模块一端与所述导线组连接，另一端连接按键位置计算模块。

10、根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述按键位置计算模块和信号生成模块是单片机。

11、根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述按键位置计算模块是单片机，所述信号生成模块是频率发生器和频率组合器。

12、根据权利要求5或6或7所述的装置，其特征在于所述键盘信号处理装置为使用该键盘的N个设备各自的键盘控制器，N个键盘控制器分别接收并处理各自导线组所输入的按键扫描信号，向各自设备的键盘接口输出各自类型的键盘信号。

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