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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tastaturenkodierungs-Verfahren
und eine Einrichtung zur Applikation in eine Vorrichtung, wie z.
B. tragbare Funktelefone und Taschenrechner. Genauer gesagt, bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf eine Einrichtung zur eindeutigen
Erfassung, welche Taste einer Anzahl an Tastaturtasten oder -Knöpfe betätigt wurde.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Eine
solche Tastaturenkodierungs-Einrichtung wird im U.S. Patent Specification
No. 4,725,816 gelehrt. Wenn eine vorgegebene Taste betätigt wird, werden
Widerstände
gegenseitig verbunden, um zusammen mit einer Stromquelle eine Gleichspannung zu
erzeugen, welche zur betätigten
Taste eindeutig ist. Ein A/D Umwandler wandelt die eindeutige Gleichspannung
in ein digitales Signal um. Ein Problem dieser Lösung besteht darin, dass der
A/D Umwandler ein relativ teures und kompliziertes Bauteil ist.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass es schwierig/teuer ist
den A/D Umwandler in denselben Siliziumchip zu integrieren, welcher
die verbleibenden digitalen Schaltungen hat.
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Eine
Vorrichtung, welche sehr ähnlich
der im
US 4,725,816 beschriebenen
Einrichtung ist, ist entworfen um gegenseitig Widerstände zu koppeln, wenn
eine vorgegebene Taste betätigt
wird, und zwar derart, dass die gekoppelten Widerstände mit
einer Spannungsquelle einen Spannungsteiler bilden werden, welcher
eine eindeutige Gleichspannung zuführt, welche der betätigten Taste
entspricht. Ein A/D Umwandler wandelt die eindeutige Gleichspannung in
ein digitales Signal um. Das oben erwähnte Problem im Zusammenhang
mit der durch die
US 4,725,816 gelehrten
Lösung,
tritt ebenfalls bei dieser Lösung
auf.
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Die
US Patent Specification No. 4,327,255 lehrt eine Signalerzeugungseinrichtung
für ein
Telefon-Tastaturfeld. Eine Betätigung
einer Taste führt
zur Erzeugung eines Signals, welches zwei sinusförmige Signale von unterschiedlichen
Frequenzen enthält (Dual
Tone Multi Frequency, DTMF). Diese bekannte Einrichtung wirkt jedoch
zur Erzeugung eines Mehrfachfrequenzsignals, welches einer vorgegebenen Taste
entspricht, und welches beispielsweise an eine Telefonvermittlung
gesendet wird, um eine einer Vielzahl an Nummern in einer Teilnehmer
Identität
zu identifizieren.
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Die
U.S. Patent Specification No. 4,315,108 lehrt eine DTMF Signalerzeugungseinrichtung,
welche in einem einzelnen integrierten Schaltkreis implementiert
ist.
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Die
U.S. Patent Specification No. 3,949,639 lehrt ein elektronisches
Musikinstrument, welches mit einer Tastatur bereitgestellt ist.
Eine Betätigung
von einer Taste erzeugt ein Signal einer vorgegebenen Spannung,
welches einen Oszillator zur Erzeugung eines Tons einer vorgegebenen
Frequenz steuert.
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Die
U.S. Patent Specification No. 4,412,209 beschreibt eine Einrichtung,
welche in Ansprechen auf eine Betätigung von einem einer Anzahl
an Schaltern eine eindeutige Kombination von Widerständen und
Kapazitäten
erzeugt, welche durch eine externe Schaltung erfaßt werden
kann, die mit der Einrichtung verbunden ist, und somit bestimmt
welche Taste betätigt
wurde.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Hinsichtlich
einer Vorrichtung, welche mit einer Anzahl an Tasten ausgestattet
ist, geht die vorliegende Erfindung das Problem an zu erfassen welche der
Tasten in Ansprechen auf eine Betätigung dieser Taste betätigt wurde.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lösung des Problems zum eindeutigen
Erfassen, welche Taste der Anzahl an Tasten betätigt wurde, bereitzustellen,
und zwar mit Hilfe von kostengünstigen
elektronischen Schaltungen zu diesem Zweck.
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Das
zuvor genannte Problem wird im allgemeinen durch die Erfindung mit
Hilfe eines Verfahrens und einer Einrichtung gelöst, bei welcher ein oder mehrere
oszillierende Signale in Erwiderung auf eine Betätigung von einer der Tasten
generiert wird/werden, und die Identität der betätigten Taste wird anhand dieser
Signale bestimmt.
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Genauer
gesagt, löst
die Erfindung das oben genannte Problem, indem in Ansprechen auf
die Betätigung
einer vorgegebenen Taste mindestens ein oszillierendes Signal erzeugt
wird, dessen Eigenschaft eindeutig der betätigten Taste entspricht.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist es die Frequenz des oszillierenden Signals, welche
eindeutig der betätigten
Taste entspricht.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist es das Impulsverhältnis (relative Impulsdauer)
des oszillierenden Signals, welches eindeutig der betätigten Taste
entspricht.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung werden zwei oszillierende Signale erzeugt, deren Frequenzdifferenz
eindeutig der betätigten Taste
entspricht.
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In
allen Ausführungsformen
der Erfindung wird anhand der erzeugten Signale ein Wert bestimmt,
welcher eindeutig die Taste angibt, welche betätigt wurde.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist, dass sie mit Hilfe von einfacheren und
kostengünstigeren
Schaltungen oder mit Schaltungseinheiten implementiert werden kann,
welche mit früher
bekannten Vorrichtungen dieser Art möglich waren.
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Ein
weiterer Vorteil ist, dass bestimmte Ausführungsformen der Erfindung
einen verbesserten Schutz gegen eine fehlerhafte Erfassung bereitstellen,
welche durch Schwankungen, beispielsweise der Temperatur oder Luftfeuchtigkeit
der Vorrichtungsumgebung, aufkommt.
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Die
Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
derer und ebenfalls mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht eines Mobiltelefons.
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2 ist
ein Schaltplan einer Einrichtung zur Codierung einer Tastatur gemäß herkömmlicher
Praxis.
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3 ist
ein Schaltplan einer Tastatur von einer erfindungsgemäßen Tastatur-Enkodierungseinrichtung,
in welcher ein oszillierendes Signal erzeugt wird, welches eine
eindeutige Frequenz hat, welche der betätigten Taste entspricht.
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4 ist
ein Schaltplan einer erfindungsgemäßen Einrichtung, welche eine
Signalerzeugungseinheit enthält,
welche um einen Inverter aufgebaut ist.
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5 ist
ein Schaltplan einer erfindungsgemäßen Tastaturenkodierungs-Einrichtung,
in welcher zwei oszillierende Signale erzeugt werden, welche eine
eindeutige Frequenzdifferenz haben, welche einer betätigten Taste
entspricht.
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6 ist
ein Schaltplan einer erfindungsgemäßen Tastaturenkodierungs-Einrichtung,
in welcher ein oszillierendes Signal erzeugt wird, welches eine relative
Impulsdauer hat, die eindeutig einer betätigten Taste entspricht.
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7A–C sind Zeitverläufe bezüglich oszillierender Signale.
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8A–B sind Ablaufdiagramme, welche jeweils
zwei Verfahren gemäß der Erfindung
darstellen.
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BESCHREIBUNG
VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Viele
unterschiedliche Vorrichtungstypen sind mit einer Tastatur oder
einem Tastaturfeld ausgestattet, über welches Information in
die betreffende Vorrichtung eingegeben werden kann. Beispiele solcher
Vorrichtungen enthalten tragbare Funktelefone, Taschenrechner, digitale
Codeschlösser
(für Safes, Tresore,
usw.), usw. Der Ausdruck tragbares Funktelefon soll so verstanden
werden, dass ein gesamtes tragbares Funk-Equipment enthalten ist,
welches zur Funkkommunikation angepaßt ist, wie beispielsweise Mobiltelefone,
Funkrufempfänger,
Kommunikatoren (d. h. sogenannte Organizer mit eingebauten Telefon),
Faxgeräte
und Drucker. Das zuvor genannte Equipment kann in einigen Funknetzwerktypen
verwendet werden, wie beispielsweise zellulare Netzwerke, Satellitennetzwerke
oder Funk-LAN.
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1 ist
eine Vorderansicht eines Mobiltelefons 101. Das Telefon 101 enthält ein Tastaturfeld 102,
welches eine Anzahl an Tasten 103 enthält, mit denen eine Information
in das Telefon 101 eingegeben werden kann, beispielsweise
solche Information, wie ein PIN Code, eine zugedachte Teilnehmernummer,
usw. Das Mobiltelefon 101 muß notwendigerweise einen Tastaturfeld-Enkoder
enthalten, welcher, wenn eine der Tasten 103 betätigt wird,
in der Lage ist die Identität
der betätigten
Taste zu bestimmen, und einen Wert zuzuführen, welcher eindeutig anzeigt,
welche der Tasten 103 betätigt wurde. Da die Schaltungen,
welche die Information verarbeiten, welche in das Mobiltelefon 101 eingegeben
wurde, digitale Schaltungen sind, muß der zuvor genannte Wert ebenfalls
digital sein. Die eingegebene Information, beispielsweise eine bestimmte
Art einer Teilnehmernummer, welche den betätigten Tasten 103 entspricht,
wird auf einer Anzeige 104 angezeigt, welches dem Benutzer
ermöglicht,
mögliche
Fehler in der eingegebenen Information zu korrigieren.
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Die
im Telefon 101 eingebaute Enkodierungseinrichtung kann
auf unterschiedliche Wege implementiert werden.
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2 stellt
ein Beispiel einer bekannten Enkodierungseinrichtung 200 dar.
Jede der Tasten 103 in 1 ist zusammen
mit einem entsprechenden Schalter 201–204 tätig. Die
Enkodierungseinrichtung enthält
ebenfalls eine Anzahl an seriell verbundenen Widerständen 205–208,
welche zusammen eine Widerstandsstufe 212 ausbilden, welche
einen ersten Verbindungspunkt 210 hat, welcher dem ersten
Widerstand 205 in der Widerstandsstufe 212 vorgeschaltet
ist. Eine erste Seite von jedem der Schalter 201–204 ist
mit Masse oder Erde verbunden, und deren zweite Seite ist dem entsprechenden
Widerstand 205–208 in
der Widerstandsleiter 212 nachgeschaltet, d. h., dass der
erste Schalter 201 dem ersten Widerstand 205 nachgeschaltet
ist, usw. Der zuvor genannte erste Verbindungspunkt 210 ist über einen weiteren
Widerstand 209 mit einem positiv festgelegten Potential
+V verbunden. Der Eingang eines Analog-Digital Umwandlers 211 ist
ebenfalls mit dem Verbindungspunkt 210 verbunden. Wenn
eine der Tasten 203 betätigt
wird, wird der Schalter 203, welcher dieser Taste entspricht,
geschlossen, und es wird ein Spannungsteiler durch den zusätzlichen
Widerstand 209, zusammen mit jenen Widerständen 205–207 in der
Widerstandsstufe 212, ausgebildet, welche dem geschlossenen
Schalter 203 vorgeschaltet sind. Die zwischen dem Verbindungspunkt 210 und
Erde 0 erzeugte Spannung entspricht eindeutig der betätigten Taste 103.
Der Analog-Digital Umwandler 211 liest diese Spannung und
führt einen
digitalen Wert zu, welcher anzeigt, welche der Tasten 103 betätigt wurde.
Ein Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass der Analog-Digital Umwandler 211 ein
relativ teures und kompliziertes Bauteil ist. Es ist ebenfalls schwierig/teuer
den Analog-Digital Umwandler 211 im selben Siliziumchip
der restlichen digitalen Schaltungen in der Vorrichtung 103 zu
integrieren, da es nicht möglich
ist eine digitale CMOS Verarbeitung in diesem Fall zu verwenden,
jedoch eine teurere analoge CMOS Verarbeitung erforderlich ist.
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Eine
Tastaturenkodierung gemäß der vorliegenden
Erfindung basiert auf einer Erzeugung von einem oder mehreren oszillierenden
elektrischen Signalen, von welchen aufeinanderfolgend ein Wert hergeleitet
werden kann, welcher eindeutig einer betätigten Taste entspricht. Einrichtungen,
welche oszillierende Signale erzeugen und erfassen, können einfach
und kostengünstig
aufgebaut werden. Beispielsweise können jene aktive Bauteile,
welche in solchen Schaltungen erforderlich sind, vollständig in
einen Chip implementiert werden, welcher mit einer bloßen digitalen
CMOS Verarbeitung bereitgestellt ist, wodurch die Notwendigkeit
ausgeschlossen wird, die teuere analoge CMOS oder BiCMOS Verarbeitung zu
verwenden.
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3 stellt
eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Tastatur-Enkodierungseinrichtung 300 dar.
Jede der Tasten 103 von 1 wirkt zusammen
mit einem entsprechenden Schalter 301–304. Die Enkodierungseinrichtung 300 enthält ebenfalls
eine Anzahl an seriell verbundenen Widerständen 305–308,
welche zusammen eine Widerstandsstufe 312 ausbilden, welche
einen ersten Verbindungspunkt 310 hat, welcher dem ersten
Widerstand 305 in der Widerstandsstufe 312 vorgeschaltet ist.
Eine erste Seite von jedem der Schalter 301–304 ist
mit Erde 0 verbunden, und deren zweite Seite ist dem entsprechenden
Widerstand 305–308 in
der Widerstandsleiter 312 nachgeschaltet, d. h., dass der erste
Schalter 301 dem ersten Widerstand 305 nachgeschaltet
ist, usw. Der zuvor genannte erste Verbindungspunkt 310 ist über einen
zusätzlichen
Widerstand 309 mit einem positiv festgelegten Potential
+V verbunden. Der zuvor beschriebene Teil der Enkodierungseinrichtung 300 findet
eine direkte Entsprechung mit der in 2 bekannten
Enkodierungseinrichtung 200. Jedoch, im Unterschied zur
in 2 gezeigten bekannten Enkodierungseinrichtung 200, enthält die erfindungsgemäße Enkodierungseinrichtung 300 der
dargestellten Ausführungsform
einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 311, dessen Steuereingang
mit dem ersten Verbindungspunkt 310 verbunden ist. Ein
Frequenzerfasser 313 ist mit dem Ausgang des Oszillators 311 verbunden.
Die Spannung, welche zwischen dem Verbindungspunkt 310 und
Erde bei einer Tastenbetätigung
auftritt, steuert den Oszillator 311, um ein oszillierendes
Signal 701 zuzuführen,
welches eine Frequenz F1 hat, welche eindeutig der betätigten Taste 103 entspricht. Der
Frequenzerfasser 313 bestimmt die Frequenz F1 des durch
den Oszillator 311 erzeugten Signals 701 auf eine
bekannte Weise, und bildet in einem Register einen digitalen Wert 314,
welcher eindeutig der betätigten
Taste 103 entspricht. Der Erfasser hat einen Ausgang 317, über welchen
der digitale Wert 314 durch weitere digitale Schaltungen
in der Vorrichtung 101 gelesen werden kann.
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7A ist
ein Zeitablauf bezüglich
des erzeugten oszillierenden Signals 701, bei welchem die Zeit
mit t gekennzeichnet ist. Die Frequenz des erzeugten oszillierenden
Signals 701 hängt
davon ab, welche Taste betätigt
wird, und entspricht eindeutig der betätigten Taste. Das erzeugte
oszillierende Signal 701 ist in 7A als
eine Rechteckwelle gezeigt, obwohl weitere Wellenformen, wie z.
B. Sinuswellen, Rechteckwellen, usw. vorstellbar sind.
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Die
Enkodierungseinrichtung 300 der Ausführungsform von 3 enthält eine
Signalerfassungseinheit 316, welche den Frequenzerfasser 313 enthält, und
eine Signalerzeugungseinheit 315, welche die restlichen
Bauteile der Enkodierungsvorrichtung 300 enthält.
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Die
Signalerzeugungseinheit 315 ist so angepaßt, dass
sie das oszillierende Signal 701 erzeugt, dessen Zeichen,
in diesem Fall die Signalfrequenz F1, eindeutig der betätigten Taste 103 entspricht.
Die Widerstandsstufe 312 in Kombination mit den Schaltern 301–304,
welche daran verbunden sind, kann so angesehen werden, dass sie
ein Netzwerk ausbildet. Wenn einer der Schalter 301–304 in Ansprechen
auf einer Betätigung
seiner entsprechenden Taste 103 aktiviert wird, wird ein
Widerstand zwischen dem ersten Verbindungspunkt 310 und Erde
0 erzeugt. Dieser erzeugte Widerstand wird eindeutig der betätigten Taste 103 entsprechen,
und wird das Zeichen F1 des erzeugten oszillierenden Signals 701 bestimmen,
und zwar derart, dass das Zeichen wiederum eindeutig der betätigten Taste 103 entspricht.
Die Signalerfassungseinheit 316 ist so angepaßt, dass
sie auf Basis des erzeugten oszillierenden Signals 701 den
digitalen Wert 314 bestimmt, welcher eindeutig anzeigt,
welche der Tasten 103 betätigt wurde.
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4 stellt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Enkodierungseinrichtung dar.
Die Figur zeigt eine Enkodierungseinrichtung 400, welche
eine Signalerzeugungseinheit 415 enthält. Die Signalerzeugungseinheit 415 enthält eine Widerstandsstufe 409,
welche seriell verbundene Widerstände 405–408 und
einen ersten Verbindungspunkt 410 enthält, welcher dem ersten Widerstand 405 vorgeschaltet
ist. Die Signalerzeugungseinheit 415 enthält ebenfalls
Schalter 401–404,
welche mit jeweiligen Tasten 103 und einer zweiten Seite
von jedem Widerstand, welcher mit dem entsprechenden Widerstand 405–408 in
der Widerstandsstufe 409 nachgeschaltet verbunden ist,
zusammen wirken. Bis zu diesem Punkt findet die Signalerzeugungseinheit 415 eine
direkte Entsprechung mit der Signalerzeugungseinheit 315 der
Ausführungsform
von 3. Die Signalerzeugungseinheit 415 der
Ausführungsform
von 4 enthält
einen Schmitt-Trigger Inverter 411, welcher einen Ausgang 412 und
einen Ausgang 413 hat. Ein solcher Inverter 411 kann
beispielsweise in einer National Semiconductors Schaltung MM74C14
gefunden werden. Jeweilige erste Seiten der Schalter 405–408 sind
gegenseitig an einem gemeinsamen Punkt 416 verbunden, mit welchem
der Eingang 412 des Inverters 411 ebenfalls verbunden ist.
Ein Kondensator 414 ist zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt 416 und
Erde 0 verbunden. Der zuvor genannte erste Verbindungspunkt 410 der Widerstandsstufe 409 ist
mit dem Ausgang 413 des Inverters 411 verbunden.
Wenn eine der Tasten 103 betätigt wird, wird der Schalter 401–404,
welcher dieser Taste entspricht, geschlossen, und die Signalerzeugungseinheit 415 erzeugt
ein oszillierendes Signal 701 am Ausgang 413 des
Inverters 411. Das Signal ist ein Rechteckwellensignal,
welches eine Frequenz F1 hat, welche eindeutig der betätigten Taste 103 entspricht
(siehe 7A). Eine Signalerfassungseinheit
ist mit dem Inverter-Ausgang 413 verbunden. Wie bei der
Ausführungsform
von 3 wird die Frequenz F1 des erzeugten Signals 701 durch
einen Widerstand gesteuert, welcher in einem Netzwerk gebildet wird,
welches die Widerstandsstufe 409 und die damit verbundenen
Schalter 401–404 enthält. In diesem
Fall wird der Widerstand, welcher eindeutig der betätigten Taste 103 entspricht,
zwischen dem ersten Verbindungspunkt 410 und dem gemeinsamen
Verbindungspunkt 416 erzeugt. Dieselbe Signalerfassungseinheit 316,
welche in der Ausführungsform
von 3 verwendet wird, kann ebenfalls in der Ausführungsform
von 4 verwendet werden. Wie zuvor mit Bezug auf 3 beschrieben,
bestimmt der Frequenzerfasser 313 die Frequenz F1 des erzeugten
Oszillationssignals 701 und bildet den digitalen Wert 314,
welcher anzeigt, welche der Tasten 103 betätigt wurde.
Der Inverter 411 und der Frequenzerfasser 313 können vorzugsweise zusammen
mit weiteren digitalen Schaltungen im Mobiltelefon in einem Chip
integriert sein, welcher durch eine bloße digitale CMOS Verarbeitung
erzeugt wird.
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Eine
Schaltung, welche ein oszillierendes elektrisches Signal auf Basis
von einem oder mehreren Invertern und wenigen Impedanz-Elementen, vorzugsweise
Widerstände
und Kondensatoren, erzeugt, kann auf vielfachen unterschiedlichen
Wegen implementiert werden (siehe beispielsweise Fletcher, William
I., „Engineering
Approach to Digital Design", Prentice/Hall
1980, Seiten 298–300).
Indem eines dieser Impedanzelemente derart aufgebaut wird, so dass
dessen Impedanz schrittweise in Abhängigkeit davon, welche der
Tasten 103 betätigt
wird, variieren wird, kann beispielsweise eine Signalerzeugungseinheit
derart aufgebaut werden, welche in der Ausführungsform von 4 enthalten
ist.
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5 stellt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Enkodierungsvorrichtung dar,
welche hier mit 500 gekennzeichnet ist. Diese Ausführungsform
enthält
ebenfalls eine Anzahl an Widerständen 505–509,
welche in Serie verbunden sind, um eine Widerstandsstufe 510 auszubilden.
Die ersten Seiten von jeweiligen Schaltern 501–504,
welche mit jeweiligen Tasten 103 in 1 verbunden sind,
sind mit einem gemeinsamen Punkt 511 verbunden, welcher
mit einem positiven, festgelegten Potential +V verbunden ist. Die
zweite Seite von jedem der Schalter 501–504 ist derart mit
der Widerstandsstufe 510 verbunden, so dass einer der Schalter 501, 505 zwischen
zwei gegenseitig aufeinanderfolgenden Widerständen 505–509 in
der Widerstandsstufe 510 verbunden ist. Die Widerstandsstufe 510 hat
einen ersten Verbindungspunkt 512, welcher dem ersten Widerstand 505 in
der Stufe vorgeschaltet ist, und einen zweiten Verbindungspunkt 513,
welcher dem letzten Widerstand 509 in der Stufe nachgeschaltet
ist. Der erste Verbindungspunkt 512 ist über einen
ersten zusätzlichen
Widerstand 514 mit Erde verbunden. Daraus folgend ist der
zweite Verbindungspunkt 513 über einen zweiten zusätzlichen Widerstand 515 mit
Erde verbunden. Der erste Verbindungspunkt 512 ist ebenfalls
mit einem ersten spannungsgesteuerten Oszillator 516 verbunden, und dementsprechend
ist der zweite Verbindungspunkt 513 mit einem zweiten Spannungsgesteuerten Oszillator 517 verbunden,
und jeder der Oszillatoren ist mit einem jeweiligen ersten und zweiten
Frequenzerfasser 518 und 519 verbunden. Jeder
der Frequenzerfasser 518–519 ist mit einem
jeweiligen Eingang eines Mikroprozessors 520 verbunden.
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Bei
Betätigung
einer der Tasten 103 wird der Schalter 503, welcher
dieser Taste entspricht, geschlossen, und somit werden zwei Spannungsteiler ausgebildet.
Der erste Spannungsteiler besteht aus jenen Widerständen 505–507 in
der Widerstandsstufe 510, welche mit dem Schalter 503 vorgeschaltet verbunden
sind, zusammen mit dem ersten zusätzlichen Widerstand 514.
Der zweite Spannungsteiler besteht aus jenen Widerständen 508–509 in
der Widerstandsstufe 510, welche mit dem Schalter 503 nachgeschaltet
verbunden sind, zusammen mit dem zweiten zusätzlichen Widerstand 515.
Der erste Oszillator 516 wird durch die Spannung gesteuert,
welche zwischen dem ersten Verbindungspunkt 512 und Erde
auftritt, und erzeugt ein erstes Oszillationssignal 702,
dessen Frequenz F2 der zuvor genannten Spannung entspricht. Dementsprechend
wird der zweite Oszillator 517 durch die Spannung gesteuert, welche
zwischen dem zweiten Verbindungspunkt 513 und Erde auftritt,
um ein zweites Oszillationssignal 703 zu erzeugen, dessen
Frequenz F3 dieser zuletzt genannten Spannung entspricht.
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Die
Frequenzerfasser 518–519,
welche mit den Oszillatoren 516–517 verbunden sind,
erfassen die Frequenz F2–F3
von jeweiligen Signalen 702–703 und bilden einen
ersten und einen zweiten digitalen Wert, welche diesen Frequenzen
entsprechen. Der Mikroprozessor 520 liest diese zwei digitalen
Werte und berechnet einen dritten digitalen Wert 521, welcher
die Differenz zwischen den zwei Werten bildet. Der dritte digitale
Wert 521 entspricht dieser Frequenzdifferenz und zeigt
eindeutig an, welche der Tasten 103 betätigt wurde.
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7B ist
ein Zeitablauf bezüglich
der erzeugten oszillierenden Signale 702–703,
wobei die Zeit mit t gekennzeichnet ist. Natürlich können die erzeugten oszillierenden
Signale 702–703 Wellenformen
haben, welche sich von den Rechteckwellenformen unterscheiden, die
in 7B dargestellt sind.
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Die
Enkodierungseinrichtung 500 der Ausführungsform von 5 kann
ebenfalls so betrachtete werden, dass sie eine Signalerfassungseinheit 522,
welche im dargestellten Fall den Frequenzerfasser 518–519 und
den Mikroprozessor 520 enthält, und ebenfalls eine Signalerzeugungseinheit 523 enthält, welche
die restlichen Bauteile der Enkodierungseinrichtung 500 enthält. Die
Signalerzeugungseinheit 523 ist so angepaßt, dass
sie die zwei oszillierenden Signale 702 703 erzeugt,
wobei die Eigenschaft der Signale in Kombination mit der Differenz zwischen
den Frequenzen F2–F3
der zwei Signale 702–703 eindeutig
die betätigte
Taste 103 anzeigt. Ähnlich
der Argumentation bezüglich 3 und 4 können die
Widerstandsstufe 10 und die Schalter 501–504,
welche damit verbunden sind, so angesehen werden, dass sie ein Netzwerk
bilden. Eine Aktivierung eines der Schalter 501–504 in
Ansprechen auf eine Betätigung
von einer der entsprechenden Tasten 103 erzeugt einen Widerstand
zwischen dem gemeinsamen Punkt 511 und dem ersten Verbindungspunkt 512 und
einen weiteren Widerstand zwischen dem gemeinsamen Punkt 511 und dem
zweiten Verbindungspunkt 513. Diese erzeugten Widerstände bestimmen
die Frequenzen von jedem der zwei oszillierenden Signale 702, 703,
so dass die Frequenzdifferenz zwischen den zwei Signalen eindeutig
der betätigten
Taste 103 entsprechen wird. Wie zuvor erwähnt, ist
die Signalerfassungseinheit 522 dieser Ausführungsform
so angepaßt,
dass sie auf Basis der erzeugten oszillierenden Signale 702–703 den
digitalen Wert 521 bestimmt, welcher eindeutig anzeigt,
welche der Tasten 103 betätigt wurde.
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Ein
durch die Ausführungsform
der 5 hervorgebrachter Vorteil besteht darin, dass
die Enkodierungseinrichtung 500 einen besseren Schutz vor
einer fehlerhaften Erfassung bereitstellt, wenn das Mobiltelefon 101 beispielsweise
Schwankungen in einer Umgebungstemperatur unterworfen ist. Diese
Temperaturschwankungen können
bewirken, dass die Frequenzen F2–F3 der erzeugten Signale 702–703,
welche einer Betätigung
einer vorgegebenen Taste 103 entsprechend, leicht driften.
Beide Oszillatoren 516, 517 werden im wesentlichen
im gleichen Ausmaß driften,
und daraus folgend wird die Frequenzdifferenz zwischen den zwei
Signalen 702–703 dieselbe
verbleiben, und somit wird das Risiko einer fehlerhaften Erfassung
aufgrund der Temperaturschwankungen beseitigt.
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6 stellt
eine vierte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Enkodierungseinrichtung dar.
Die Enkodierungseinrichtung 600 enthält eine Widerstandsstufe, welche
eine Anzahl an seriell verbunden Widerständen 605–609 enthält, mit
einem ersten Verbindungspunkt 612, welcher dem ersten Widerstand 605 vorgeschaltet
ist, und einem zweiten Verbindungspunkt 613, welcher dem
letzten Widerstand 609 nachgeschaltet ist. Die ersten Seiten
der jeweiligen Schalter 601–604, welche den jeweiligen Tasten 103 in 1 entsprechen,
sind gegenseitig mit einem gemeinsamen Punkt 611 verbunden,
welcher mit einem positiven, festgelegten Potential +V verbunden
ist. Die zweiten Seiten der jeweiligen Schalter 601–604 sind
derart mit der Widerstandsstufe 610 verbunden, so dass
einer der Schalter 601–604 zwischen
zwei gegenseitig aufeinanderfolgenden Widerständen 605–606 in
der Widerstandsstufe 610 verbunden ist. Die Enkodierungseinrichtung 600 findet
bis hin zu diesem Punkt eine unmittelbare Übereinstimmung mit der Enkodierungseinrichtung 500 der
Ausführungsform
von 5. Im Falle der Ausführungsform von 6 ist
jedoch die Widerstandsstufe 610 mit einem astabilen Flip-Flop
von vorbekannter Art verbunden. Der erste Widerstandsstufen-Verbindungspunkt 612 ist
mit dem Kollektor eines ersten Transistors 614 und der
Basis eines zweiten Transistors 615 verbunden. Der zweite
Verbindungspunkt 613 ist mit dem Kollektor des zweiten Transistors 615 und
mit der Basis des ersten Transistors 614 verbunden. Der
Emitter des ersten Transistors 615 ist über einen ersten Emitter-Widerstand 616,
welcher parallel mit einem ersten Kondensator 618 gekoppelt
ist, mit Erde verbunden. Dementsprechend ist der Emitter des zweiten
Transistors 615 über
einen zweiten Emitter-Widerstand 617,
welcher parallel mit einem zweiten Kondensator 619 verbunden
ist, mit Erde verbunden. Wenn eine der Tasten 103 betätigt wird,
wird der Schalter, welcher dieser Taste entspricht, ebenfalls betätigt, und
die zuvor beschriebene Schaltung beginnt zu oszillieren. Wenn die
Oszillation, d. h. das erzeugte oszillierende Signal 704,
untersucht wird, wird beim zweiten Verbindungspunkt 613 bemerkt
werden, dass die Oszillationsfrequenz konstant ist, und zwar unabhängig davon
welche Taste 103 betätigt
wurde. Dies ist so, weil die Summe der Kollektor-Widerstände immer
dieselbe ist. Andererseits wird die relative Impulsdauer (Tastverhältnis) variieren,
da die zwei Transistoren 614–615 unterschiedliche
Kollektor-Widerstände
erlangen werden, welche davon abhängen, welche der Tasten 103 betätigt wurde,
und wird darauf folgend unterschiedliche Zeitlängen zum Laden des Kondensators 618–619 einnehmen.
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7C ist
ein Zeitablauf bezüglich
des erzeugten oszillierenden Signals 704, wobei die Zeit
als t vorgegeben wird. Die relative Impulsdauer oder das Taktverhältnis besteht
aus dem Verhältnis
der Impulsdauer 705 zum Abstandsintervall 706 zwischen den
Impulsen. Die relative Impulsdauer des erzeugten oszillierenden
Signals 704 wird davon abhängen, welche der Tasten betätigt wurde,
und entspricht eindeutig dieser betätigten Taste.
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Ein
Erfasser 620 ist mit dem zweiten Verbindungspunkt 613 in 6 verbunden.
Der Erfasser 620 bestimmt die Zeit, über die der zweite Verbindungspunkt 613 einen
High-Pegel hat (d. h. die Impulsdauer 705 in 7C),
und ebenfalls die Zeit über die
der zweite Verbindungspunkt einen Low-Pegel hat (d. h. das Impulsabstandsintervall 706 in 7C).
Dies wird durch die Zählimpulse
des Erfassers 620 bewirkt, welche durch eine Taktschaltung 621 zugeführt werden,
welche mit dem Erfasser 620 verbunden ist, und welche die
zuvor genannten Impulse bei einer speziellen festgelegten Frequenz
zuführt.
Der Erfasser 620 bestimmt einen ersten digitalen Wert entsprechend
der Anzahl an Impulsen, wenn der Verbindungspunkt 613 auf
einem High-Pegel
ist, und einen zweiten digitalen Wert entsprechend der Anzahl an
Impulsen, wenn der Verbindungspunkt 613 auf einem Low-Pegel
ist. Mit dem Erfasser 620 ist ein Mikroprozessor 622 verbunden, welcher
die zuvor genannten Werte liest und auf Basis derer einen dritten
digitalen Wert 623 erzeugt, welcher der relativen Impulsdauer
oder dem Taktverhältnis
entspricht, und somit eindeutig angibt, welche der Tasten 103 betätigt wurde.
Die Enkodierungseinrichtung 600 der Ausführungsform
von 6 kann so angesehen werden, dass sie eine Signalerzeugungseinheit 625 und
eine Signalerfassungseinheit 624 enthält.
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Die
Widerstände,
welche in den Widerstandsstufen enthalten sind, die in 3–6 dargestellt
sind, können
diskrete Widerstände
enthalten oder können
auf bekannte Weise direkt auf einer gedruckten Schaltung gedruckt
sein. In diesem letzten Fall wird eine Folge aus leitfähigem Material,
wie beispielsweise ein Polymerfilm (PTF), auf die gedruckte Schaltung
angelegt. Die zuvor genannten Schalter sind entlang dieser Folge
verbunden. In diesem Fall werden somit die in 3–6 dargestellten
Widerstände
einem Teil der Folge entsprechen.
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8A ist
ein Ablaufdiagramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen
darstellt, welche der Tasten 103 betätigt wurde, und zwar in Ansprechen
auf einer Betätigung
der Tasten. Schritt 800, nämlich „START", kennzeichnet, dass eine der Tasten
betätigt
(niedergedrückt)
wurde. In Schritt 801 wird ein oszillierendes elektrisches
Signal erzeugt, dessen Eigenschaft, beispielsweise Frequenz oder
relative Impulsdauer, eindeutig der betätigten Taste 103 entspricht.
In Schritt 802 wird anhand dieses oszillierenden Signals
ein digitaler Wert erzeugt, welcher eindeutig anzeigt, welche der
Tasten 103 betätigt
wurde.
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8B ist
ein weiteres Ablaufdiagramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Erfassen, welche der Tasten 103 betätigt wurde, darstellt, und
zwar in Ansprechen auf einer Betätigung einer
der Tasten. Schritt 803, nämlich „START", kennzeichnet, dass eine der Tasten
betätigt
(niedergedrückt)
wurde. In Schritt 804 werden zwei oszillierende elektrische
Signale erzeugt, welche eine Frequenzdifferenz haben, die eindeutig
der betätigten Taste 103 entspricht.
In Schritt 805 werden die Frequenzen der zwei Signale bestimmt,
und die digitalen Werte, welche den jeweiligen Signalfrequenzen
entsprechen, werden ausgebildet. In Schritt 806 wird ein dritter
digitaler Wert als die Differenz zwischen den in Schritt 805 bestimmten
Werten bestimmt. Dieser dritte digitale Wert entspricht der Frequenzdifferenz
und zeigt eindeutig an, welche der Tasten 103 betätigt wurde.