矩陣式鍵盤操作識別及編碼電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鍵盤的掃描電路，尤其是一種矩陣式鍵盤操作識別及編碼電路。
【背景技術】
[0002] 隨著嵌入式技術的不斷發展，當前各類電子產品普遍采用微控制器作為控制核 心，鍵盤作為主要的輸入設備，得到了廣泛的應用。
[0003] 目前的鍵盤掃描主要由微控制器所控制，需要通過運行微控制器中的程序來進 行，遇到干擾，造成程序飛跑，掃描程序將不能正常工作。
[0004] 申請號為CN201010153560.2的發明專利"一種矩陣鍵盤的快速掃描定位方法"采 用鍵盤中斷觸發的方式進入鍵盤的掃描定位過程，采用多次重復鍵盤掃描步驟的方法判斷 按鍵是否有效，并對所獲得的鍵值進行狀態判斷；如果多次采樣狀態相同，則處于穩定狀 態，鍵值有效;如果多次采樣狀態不同，鍵值無效。單鍵操作或組合鍵操作需要單獨判斷，如 是單鍵操作，則進入單鍵處理模式;如是組合鍵操作，則進入組合鍵處理模式。該專利所述 方法解決了由于鍵盤自身的機械特性造成的鍵盤抖動而引起錯鍵、連續觸鍵等錯誤問題， 以及對組合鍵和重復按鍵的支持問題。但所述方法單鍵操作與組合鍵操作需要分別處理； 沒有考慮鍵盤狀態維持一段時間到后才執行有效操作的鍵盤操作功能;增減按鍵操作功能 或者是調整按鍵操作功能時，需要修改鍵盤掃描定位程序結構。
【發明內容】
[0005] 為了解決現有鍵盤掃描定位方法存在的上述技術問題，本發明提供了一種矩陣式 鍵盤操作識別及編碼電路，由矩陣式鍵盤、第一移位寄存器、第二移位寄存器、狀態碼寄存 器、編碼器組成。
[0006] 所述矩陣式鍵盤操作識別及編碼電路由掃描脈沖、移位脈沖和鎖存脈沖進行同步 控制。
[0007] 所述矩陣式鍵盤共有X行、Y列，設有N位鍵盤狀態信號輸出端;所述N位鍵盤狀態信 號為電平信號;所述N=X+Y。
[0008] 所述第一移位寄存器具有N位并行輸入、N位并行輸出和串行輸出功能;所述第二 移位寄存器具有串行輸入、N位并行輸出功能。
[0009] 所述第一移位寄存器的N位并行輸入端連接至N位鍵盤狀態信號輸出端;第二移位 寄存器的串行輸入端連接至第一移位寄存器的串行輸出端;第一移位寄存器、第二移位寄 存器的移位脈沖輸入端均連接至移位脈沖，第一移位寄存器的預置脈沖輸入端連接至掃描 脈沖。所述第一移位寄存器的預置脈沖用于對第一移位寄存器的N位并行輸入數據進行輸 入鎖存。
[0010] 所述狀態碼寄存器為2 X N位二進制寄存器;狀態碼寄存器中的N位數據輸入端連 接至第一移位寄存器的N位并行輸出端，另外N位數據輸入端連接至第二移位寄存器的N位 并行輸出端;所述狀態碼寄存器的接收脈沖輸入端連接至鎖存脈沖。
[0011] 所述編碼器有2 X N位編碼輸入端，所述2 X N位編碼輸入端連接至狀態碼寄存器的 2 X N位數據輸出端。
[0012] 所述掃描脈沖、移位脈沖和鎖存脈沖的時序滿足以下要求:在一個周期中，掃描脈 沖有1個脈沖，移位脈沖有N個脈沖，鎖存脈沖有1個脈沖;所述掃描脈沖、移位脈沖和鎖存脈 沖按照1個掃描脈沖、1個鎖存脈沖、N個移位脈沖的順序周而復始;所述掃描脈沖和鎖存脈 沖的周期為20~100ms。
[0013] 所述第一移位寄存器、第二移位寄存器的移位脈沖邊沿有效;所述狀態碼寄存器 的接收脈沖邊沿有效;所述第一移位寄存器的預置脈沖邊沿有效。
[0014] 所述第一移位寄存器、第二移位寄存器的移位脈沖邊沿有效;所述狀態碼寄存器 的接收脈沖邊沿有效;所述第一移位寄存器的預置脈沖高電平有效時，所述掃描脈沖為正 脈沖;所述第一移位寄存器的預置脈沖低電平有效時，所述掃描脈沖為負脈沖。
[0015] 所述狀態碼寄存器的2XN位數據輸出端輸出2XN位的狀態碼;所述狀態碼由有效 狀態碼和無效狀態碼組成;所述編碼器輸出的鍵號由有效鍵號和無效鍵號組成;所述有效 狀態碼由有效鍵盤操作或狀態產生，編碼器輸入每一個有效狀態碼時對應輸出相應的有效 鍵號;所述無效狀態碼由無效鍵盤操作或狀態產生，編碼器輸入所有無效狀態碼時都對應 輸出無效鍵號。
[0016]所述編碼器有M位鍵號輸出端，M值的選擇應滿足2?大于等于有效鍵號與無效鍵號 的數量之和。
[0017] 所述的矩陣式鍵盤操作識別及編碼電路還包括鍵盤狀態變化脈沖產生單元，用于 判斷矩陣式鍵盤輸出的鍵號是否發生改變，當矩陣式鍵盤輸出的鍵號發生改變時，輸出鍵 盤狀態變化脈沖。
[0018] 所述鍵盤狀態變化脈沖產生單元由M位延遲緩沖器、M個異或門和或門組成;M位延 遲緩沖器用于對矩陣式鍵盤輸出的M位鍵號分別進行信號延遲;M個異或門的輸入分別為M 位延遲緩沖器的輸入、輸出信號;M個異或門的輸出分別連接至或門的輸入端;或門的輸出 端輸出鍵盤狀態變化脈沖。
[0019] 所述矩陣式鍵盤由X行-Y列按鍵矩陣、行三態緩沖器、列三態緩沖器、行狀態寄存 器、列狀態寄存器組成;所有按鍵矩陣的行線分別連接至行三態緩沖器的輸出端，所有按鍵 矩陣的列線分別連接至列三態緩沖器的輸出端;行三態緩沖器和列三態緩沖器的所有輸入 端連接至低電平;所有按鍵矩陣的行線分別連接至行狀態寄存器的輸入端，所有按鍵矩陣 的列線分別連接至列狀態寄存器的輸入端;所述行狀態寄存器的輸出端與列狀態寄存器的 輸出端共同組成鍵盤狀態信號輸出端。
[0020] 所述矩陣式鍵盤由取樣脈沖控制獲取鍵盤狀態信號；所述取樣脈沖選擇掃描脈 沖、移位脈沖、鎖存脈沖中的一個;所述行三態緩沖器在取樣脈沖的低電平使能有效時，要 求列狀態寄存器在取樣脈沖的上升沿進行數據鎖存、列三態緩沖器在取樣脈沖的高電平使 能有效、行狀態寄存器在取樣脈沖的下降沿進行數據鎖存;或者是，行三態緩沖器在取樣脈 沖的高電平使能有效時，要求列狀態寄存器在取樣脈沖的下降沿進行數據鎖存、列三態緩 沖器在取樣脈沖的低電平使能有效、行狀態寄存器在取樣脈沖的上升沿進行數據鎖存。
[0021] 所述的N位、2 X N位、M位均指二進制位數據。
[0022] 本發明的有益效果是:將對單鍵操作、組合鍵操作、鍵盤維持狀態操作的定位，由 滿足特定時序要求的掃描脈沖、移位脈沖、鎖存脈沖控制轉換成同一二進制長度的狀態碼， 采用統一編碼的方式進行處理，單鍵操作、組合鍵操作、鍵盤維持狀態操作僅體現在狀態碼 的不同上；如果需要增減按鍵操作功能或者是調整按鍵操作功能，不需要修改鍵盤掃描電 路結構，只需根據增減后的狀態碼與鍵號之間的對應關系更改編碼器、即重新寫入只讀存 儲器的存儲內容即可。所述發明電路沒有使用單片機、ARM等微控制器，不用運行程序，工作 可靠。
【附圖說明】
[0023]圖1是矩陣式鍵盤操作識別及編碼電路原理框圖；
[0024]圖2是本發明實施例的矩陣式鍵盤電路圖；
[0025]圖3是本發明實施例的掃描定位電路圖；
[0026] 圖4是本發明實施例的第一移位寄存器電路圖；
[0027] 圖5是本發明實施例的脈沖時序圖；
[0028] 圖6是本發明實施例的脈沖電路原理圖；
[0029] 圖7是本發明實施例的鍵盤狀態變化脈沖產生單元的電路圖；
[0030] 圖8是本發明實施例的鍵盤有效操作的相關波形示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0032] 圖1是矩陣式鍵盤操作識別及編碼電路原理框圖，由矩陣式鍵盤400、第一移位寄 存器100、第二移位寄存器200、狀態碼寄存器500、編碼器300組成。
[0033] 圖2是本發明實施例的矩陣式鍵盤400的電路圖，共有2行、2列，共4個按鍵，由按鍵 Sl、按鍵S2、按鍵S3、按鍵S4和連接至電源+VCC的上拉電阻Rl、上拉電阻R2、上拉電阻R3、上 拉電阻R4,以及行三態緩沖器401、列三態緩沖器402、行狀態寄存器403、列狀態寄存器404 組成。行三態緩沖器401的2個輸出端Yl、Y2分別連接至2根行線，列三態緩沖器402的2個輸 出端Υ3、Υ4分別連接至2根列線;行三態緩沖器401和列三態緩沖器402的所有輸入端Xl~Χ4 連接至低電平。
[0034] 行狀態寄存器403的2個輸入端D41、D42分別連接至2根行線，列狀態寄存器404的2 個輸入端D43、D44分別連接至2根列線；行狀態寄存器403的2個輸出端Q41、Q42輸出行狀態 信號II、12,列狀態寄存器404的2個輸出端Q43、Q44輸出列狀態信號13、14;行狀態寄存器 403的2個輸出端與列狀態寄存器404的2個輸出端共同組成4位鍵盤狀態信號輸出端，輸出 鍵盤狀態信號11、12、13、14。
[0035]實施例中，行三態緩沖器401的使能輸入ENl低電平有效，列三態緩沖器402的使能 輸入EN2高電平有效;ENl和EN2均連接至