专利名称：键盘暨电阻选择界面电路扫描方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种键盘暨电阻选择界面电路扫描方法及装置，特别是指一种藉由一32KHz低频振荡器产生一扫描时序(CLK)，并响应一使能信号(ENB)电位变化以进入一外挂电阻扫描阶段，以确定系统所选择的预设功能及响应一控制信号(CTRL)电位变化以进入一键盘扫描阶段，确定一键盘按键值。
已有电话拨号器之行列键盘扫描电路之缺点在于需使用较多的接脚数方能得到较多之按键数，并无法由同一列(行)间的相异端口得到更多的按键数。
请参考
图1，图1为已有的二维键盘，具有m列及n行之键盘输出入端口3，在第i列(column)(1≤i≤m)与第j行(row)(1≤j≤n)上可设置一按键2，如此至多仅可配置m×n个按键2，但是对于第i列(行)与第j列(行)上的空间就形成了浪费(因已有之列与列或行与行之间无法设置按键2)。且此种已有二维传统键盘最多仅能检测m+n个外挂电阻1，对集成电路多功能性的集成未必能完全发挥。因为电话通讯规格一般就有五至六项以上，另外再加上各个厂商的特殊功能，如此则仅有的外挂电阻1选择功能就不敷使用了。而在已有之二维键盘布局下，其设计大多采用3.58MHz振荡器作为系统频率。然而采用3.58MHz振荡器作为系统频率比采用32768Hz振荡器作为系统频率，耗电量多出了100多倍。由上述可知，已有之二维键盘布局实有突破之必要。
因此，本发明之目的在于打破传统二维键盘的限制，将每一扫描脚视为单独一维，以改善已有二维行列键盘扫描电路的缺陷，且创新地采用二维矩阵式之外挂电阻结构，增加了外挂电阻个数，以达到集多功能于一身。
本发明为一种键盘暨电阻选择界面电路扫描方法，其步骤包括(a)于数个键盘输出/入端口之任两端口之间配置一按键，以组成一阶梯状结构的键盘按键布置；(b)于该阶梯状结构的键盘按键布置下布局一二维矩阵结构之外挂电阻布置；(c)提供一系统起振频率；(d)响应系统起振频率产生一扫描时序(CLK)；(e)响应对各输出/入端口进行扫描之外挂电阻扫描时序及一信号输入以确定系统所选择之预设功能；(f)响应对各输出/入端口进行扫描之键盘扫描时序及另一信号输入之电位变换而转换外挂电阻扫描阶段为键盘按键扫描阶段；以及(g)对各输出/入端口之键盘进行键盘扫描以确定一键盘按键值。
如步骤(a)中有m个输出端口及几个输入端口，则任二端口之间可配置一按键，总共可配置C(m+n，2)个按键，即总共可配置((m+n)×(m+n-1))/2个按键。
其中该m个输出端口及n个输入端口所配置之阶梯状结构之键盘按键布置共可检测m×n个二维矩阵结构之该外挂电阻。
步骤(c)中之系统起振频率可以一32768Hz之低频振荡器为时序产生电路，以产生一扫描时序(CLK)。
在系统接上电源后POR(power on reset)信号即启动时序产生电路，该时序产生电路同时产生扫描各输出/入端口所需之键盘扫描时序及外挂电阻扫描时序。
其中步骤(e)中之信号为一使能信号(ENB)，系统响应扫描时序及使能信号进入外挂电阻扫描之阶段。而步骤(f)中之信号为一控制信号(CTRL)，系统响应该扫描时序及该控制信号进入键盘扫描之阶段。
本发明为一种键盘暨电阻选择界面电路扫描装置，其包括数个键盘输出/入端口，其在该键盘输出/入端口之任两端口之间配置一按键，以组成一阶梯状结构之键盘布置，并于该阶梯状结构之键盘布置下布局一二维矩阵结构之外挂电阻布置；一时序产生电路，其电连接于该键盘输出/入端口，系统响应一使能信号(ENB)输入，并依上述时序对键盘输出/入端口之外挂电阻进行扫描，且响应另一控制信号(CTRL)输入，并依时序对键盘输出/入端口之键盘进行扫描；一键盘输入检测装置，其用以闩锁(latch)住键盘扫描结果并同时输出一检测信号，依该检测信号可确定其按键值；以及一键盘外挂电阻检测装置，其用以闩锁住外挂电阻扫描结果并同时输出检测信号，该检测信号可用来改变系统中预设的功能。
其中m个输出端口及n个输入端口之任二端口之间可配置一按键，总共可配置C(m+n，2)个按键，即((m+n)×(m+n-1))/2个按键。并且m个输出端口及n个输入端口所配置之阶梯状结构之键盘按键布置共可检测m×n个二维矩阵结构的外挂电阻。
归纳本发明相对已有技术其改进点如下1.以相同之接脚数，可得到最多之按键数，或在相同之按键数下，减少集成电路的接脚数。
2.增加了外挂电阻个数，以达到集多功能于一身。
3.利用低频振荡器(32KHz石英振荡器)来布局电路，如此可有效降低成本、简化电路设计及减低耗电量。
4.由于耗电量低，故低频振荡器可不用关闭，可在一直振荡情况下产生键盘扫描时序及检测外挂电阻时序。
5.本发明提供电阻扫描及键盘扫描两组独立的路径，可以避免误判的问题。
依上述，现对已有及本发明之外挂电阻扫描差异及原理加以补充如下已有电阻扫描电路是布局在行列式键盘下，各个键盘输入端口是整组(列组、行组)运作，即列组输出扫描信号时，行组则检测按键，反之亦然。且其外挂电阻方式是将电阻挂于该键盘输入端口与电源地线之间，或是挂于某特定的键盘输入端口，所以在检测外挂电阻时，仅能判断出与该键盘输入端口相同的个数。
本发明改良式电阻扫描方式则是布局在可独立运作之键盘扫描电路，故在扫描外挂电阻期间，可针对单一接脚去扫描外挂电阻的状态，因而形成了本发明特征之矩阵式扫描方式。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
图1是已有二维键盘扫描与电阻选择界面电路实体接线图；图2是本发明键盘扫描既电阻选择界面电路较佳实施例之实体接线图；图3是本发明较佳实施例之电路方块图；图4是本发明较佳实施例之主要信号时序图；图5(a)及图5(b)是本发明之动作流程图；图6是本发明较佳实施例之实体电路图；请参考图2，本示如何将按键22及外挂电阻21放置在各输出/入端口23间之实体接线图；本发明将该二维键m列、n行之输出/入端口23视为m+n个输出/入端口23，任二端口间皆可配置一按键22，总共有C(m+n，2)个按键，亦即((m+n)×(m+n-1))/2个按键；举例而言，假设本发明为一8个输出/入端口23之键盘，依上述即可推算出已有二维键盘与本发明所能得到之按键数目已有二维键盘按键数目4×4＝16本发明按键数目 (8×7)/2＝28另外，为了达到在各输出/入端口23间可放置外挂电阻21之最大值，本发明将该输出/入端口23分为A、B两组，假设A组有m个输出端口，B组有n个输入端口，则共可检测m×n个外挂电阻；举例而言，假设本发明为一8个输出/入端口23之键盘，依上述即可推算出已有二维键盘与本发明所能放置之外挂电阻数目
已有二维键盘可放置外挂电阻数目4+4＝8本发明可放置外挂电阻数目 4×4＝16本发明以32768Hz之低频振荡器的振荡频率作为系统频率，将每一输出/入端口23视为单独一维，打破传统方式将键盘分成二维的限制，达到增加按键22数目、增加放置外挂电阻21数目及节省耗电等目的。
请同时参考图3、图4及图6，藉由此三图的相互对照将可进一步了解本发明之内容当系统接上电源后，POR(power on reset)信号即会由高电位变为低电位，此时低频振荡器开始振荡，时序产生电路(31、61)即开始动作。之后，由32768Hz之系统频率除频下来，产生扫描时序(CLK)及CK1-CK8等信号。当拨号器的话筒被拿起后，使能信号(ENB)由高电位变为低电位时系统即处于活动状态，如果此时控制信号(CTRL)为高电位，则表示目前为外挂电阻扫描阶段。此时将键盘输出/入端口(32、62)设定为A、B两组，其中A组包含KP1-KP4信号，负责外挂电阻扫描信号的输出，而B组包含KP5-KP8信号，负责外挂电阻扫描结果的输入，并将扫描结果存放在一键盘外挂电阻检测记录器(34、64)中。当键盘外挂电阻检测记录器(34、64)之SRij输出信号为高电位时，表示没有外挂电阻，而当SRij输出信号为低电位时，表示有外挂电阻。
外挂电阻扫描阶段之详细描述如下请同时参考图3、图4及图6。由图中可知，当信号CK1为高电位时，A组的KP1信号为低电位，其余KP2-KP8信号输出均为高电位。若在B组中KP5-KP8信号上有电阻跨接到KP1，则会被拉到低电位，该低电位通过KIR5-KIR8信号传到键盘外挂电阻检测记录器(34、64)的输入端，待信号CLK由低电位转为高电位，键盘外挂电阻检测记录器(34、64)中的第一组记录器(SR15，SR16，SR17，SR18)即记录了此低电位值。如果只有从KP6接电阻至KP1，则第一组记录器中只有SR16＝0，其余SR15＝SR17＝SR18＝1。
同理，当信号CK2为高电位时，则A组的KP2信号为低电位，其余KP1、KP3-KP8信号输出均为高电位。若在B组中KP5-KP8信号上有电阻跨接到KP2，则会被拉到低电位，该低电位通过KIR5-KIR8信号传到键盘外挂电阻检测记录器(34、64)的输入端，待信号CLK由低电位转为高电位，键盘外挂电阻检测记录器(34、64)中的第二组记录器(SR25，SR26，SR27，SR28)即记录了此低电位值。如果只有从KP6接电阻至KP2，则第二组记录器中只有SR26＝0，其余SR25＝SR27＝SR28＝1。
同理，当信号CK3、CK4依序为电高位时，可分别扫描跨接于相对位置上的电阻，并记录之。
最后，当信号CK1-CK8皆扫描过一次以后，信号CTRL从高电位变为低电位，此即表示外挂电阻扫描阶段已经结束，进入键盘按键扫描阶段。
进入该键盘按键扫描阶段后，键盘输出/入端口(32、62)不再分为A、B两组，时序产生电路(31、61)不断产生CK1-CK8信号，对键盘输出/入端口(32、62)不断扫描，以便检测按键状态。
键盘按键扫描阶段之详细描述如下请同时参考及相互对照图3、图4及图6。当信号CK1从低电位转为高电位时，KP1输出为低电位，其余KP2-KP8输出均为高电位。此时主要是检查从KP2-KP8连接到KP1之按键是否有被按下，若有按键被按下，则信号KP2-KP8会被强拉至低电位，之后，再通过KI2-KI8信号传到键盘输入检测记录器(33、63)中的前级记录器(331、612)的输入端。待信号CLK由低电位转为高电位时，先将KI2-KI8之状态闩锁至前级记录器(331、612)中，再将前级记录器(331、612)的输出KPL1P-KPL8P信号传给有效键检查器(332、611)。有效键检查器(332、611)判断该按键是否为单一键，如果是单一键，则有效键检查器(332、611)之输出信号为低电位，即VK＝0(请参考图6之DETECT电路方块)，如果不是单一键，则有效键检查器(332、611)之输出信号为高电位，即VK＝1。有效键检查器(332、611)之输出信号VK再传至后级记录器(333、613)的输入端。当信号CK1从高电位转为低电位时，后级记录器(333、613)的输出信号KPL1将VK信号状态予以记录，其余后级记录器(333、613)的输出信号KPL2-KPL8则保持不变。
同理，当信号CK2从低电位转为高电位时，则KP2输出为低电位，其余KP1、KP3-KP8输出均为高电位，此时主要是检查从KP1、KP3-KP8连接到KP2之按键是否有被按下，若有按键被按下，则信号KP1、KP3-KP8会被强拉至低电位，之后，再通过KI1、KI3-KI8信号传到该键盘输入检测记录器(33、63)中的前级记录器(331、612)之输入端，待信号CLK由低电位转为高电位时，则将该KI1、KI3-KI8之状态闩锁至前级记录器(331、612)中，再将前级记录器(331、612)的输出KPL1P-KPL8P信号传给有效键检查器(332、611)。有效键检查器(332、611)判断该按键是否为单一键。如果是单一键，则有效键检查器(332、611)输出信号为低电位，即VK＝0(请参考图6之DETECT电路方块)。如果不是单一键，则有效键检查器(332、611)输出信号为高电位，即VK＝1。有效键检查器(332、611)的输出信号VK再传至后级记录器(333、613)的输入端。待信号CK2从高电位转为低电位时，后级记录器(333、613)的输出信号KPL2将VK信号状态予以记录，其余后级记录器(333、613)的输出信号KPL1、KPL3-KPL8则保持不变。如此经过CK1-CK8一周期之扫描后，键盘输入检测记录器(33、63)便记录了按键状态。
为使更了解本发明之该键盘扫描阶段，兹以连接到KP1及KP3的按键被按下为例说明如下当信号CK1为高电位时，则KP1信号为低电位，其余KP2-KP8为高电位，因连接到KP1及KP3的按键被按下而使得KP3信号亦被拉到低电位。KP3信号通过KI3信号传到键盘输入检测记录器(33、63)中之前级记录器(331、612)的输入端。前级记录器(331、612)的启始状态皆被重置为高电位，即KPL1P-KPL8P可表示为“11111111”，“1”表示高电位。待信号CLK由低电位转为高电位时，将KI3之状态闩锁到前级记录器(331、612)中，此刻状态KPL1P-KPL8P可表示为“11011111”，其中“0”表示低电位，至于信号KPL1P仍然为高电位，这是因为CK1在高电位期间不对从KP1所传回之信号作扫描，而KPL1P-KPL8P所记录之结果再传给有效键检查器(332、611)。有效键检查器(332、611)根据KPL1P-KPL8P判断是否仅一键被按下。如仅有一键被按下，则有效键检查器(332、611)输出信号VK＝0至后级记录器(333、613)的输入端后级记录器(333、613)的启始状态皆被重置为高电位，KPL1-KPL8可表示为“11111111”。当信号CK1由高电位转为低电位时，KPL1-KPL8可表示为“01111111”。
当信号CK2为高电位时，则KP2信号为低电位，其余KP1、KP3-KP8为高电位，待信号CLK由低电位转为高电位时，前级记录器(331、612)中的信号KPL1P-KPL8P被记录为“11111111”，其中信号KPL2P仍为高电位，这是因为在CK2为高电位期间，不对从KP2所传回之信号扫描。KPL1P-KPL8P所记录结果再传给有效键检查器(332、611)，判断出没有与KP2信号连接之按键被按下，此时信号VK＝1。当信号CK2由高电位转为低电位时，KPL1-KPL8仍然保持为“01111111”。
当信号CK3为高电位时，KP3信号为低电位，其余KP1、KP2、KP4-KP8为高电位，因连接到KP1及KP3的按键被按下而使得KP1亦会被拉到低电位。待信号CLK由低电位转为高电位时，前级记录器(331、612)中的信号KPL1P-KPL8P被记录为“01111111”，其中信号KPL3P为高电位，这是因为在CK3为高电位期间不对从KP3所传回之信号扫描。KPL1P-KPL8P所记录结果再传给有效键检查器(332、611)，判断仅有一键被按下，此时信号VK＝0。当信号CK3由高电位转为低电位时，KPL1-KPL8状态更新为“01011111”。
往后信号CK4-CK8的扫描动作情形皆与以上描述相似，因此最后扫描结果信号KPL1-KPL8的状态为“01011111”，我们即可正确地解出连接于KP1与KP3之间的按键被按下。
本发明为求跨接电阻之最大值，将键盘输出/入端口(32、62)分成两组。如果不求跨接电阻之最大值，可将电阻一端接至键盘输出/入端口(32、62)，另一端接至电源电压(VDD)或地电压(VSS)。凡此种种变化，皆属于本发明范围之内。
为使更清楚了解本发明之扫描过程，请参考图5(a)及图5(b)，此二图为本发明之两种状况下的动作流程图图5(a)之动作流程图如下步骤开始步骤51a将电话挂断，此时振荡器不起振；步骤52a判断是否拿起话筒；步骤53a如果已拿起话筒，则振荡器开始起振并产生扫描时序；步骤54a进入外挂电阻扫描阶段；步骤55a记录外挂电阻之扫描状态；步骤56a判断外挂电阻扫描阶段是否完成；步骤57a如果外挂电阻扫描阶段已完成，则进入键盘按键扫描阶段；步骤58a藉由键盘按键扫描以判断是否有按键；步骤59a如果有按键则记录其按键值；步骤结束。
图5(b)之动作流程如下步骤开始步骤51b接上电源；步骤52b振荡器起振且时序产生电路产生扫描时序；步骤53b判断是否拿起话筒；步骤54b进入外挂电阻扫描阶段；步骤55b记录外挂电阻之扫描状态；步骤56b判断外挂电阻扫描阶段是否完成；步骤57b如果外挂电阻扫描阶段已完成，则进入键盘按键扫描阶段；
步骤58b藉由键盘按键扫描以判断是否有按键；步骤59b如果有按键则记录其按键值；步骤结束。
如图5(b)所示，当接上电源后，由时序产生电路(31、61)产生扫描各键盘输出/入端口(32、62)所需的时序。当话筒拿起后，先进入外挂电阻扫描阶段，再把扫描结果放在键盘外挂电阻检测记录器(34、64)中。待外挂电阻扫描阶段结束后，再进入键盘扫描阶段。如有按键，则把扫描结果放在键盘输入检测记录器(33、63)中。
图5(a)与图5(b)之主要差别在于图5(a)之振荡器是在话筒拿起后才开始起振，而在电话话筒挂断时，振荡器不起振，其它动作流程则与图5(b)相同。
综上所述，可知本发明比已知具有相同接脚数的列行键盘有更多的按键数，或可于相同按键数下减少接脚数，因而能节省集成电路封装脚数，达到低成本的目标。同时在原有键盘接脚上通过是否有外挂电阻，来选择其它额外功能，达到集多功能于一身，避免不同功能需要不同封装，以降低生产成本及库存压力。
权利要求
1.一种键盘暨电阻选择界面电路扫描方法，其特征在于包括如下步骤a)于一键盘输出/入端口的任两端口之间配置一按键，以构成一阶梯状结构的键盘按键布置；b)于该阶梯状结构之键盘按键布置中布局一二维矩阵结构之外挂电阻布置；c)提供一系统起振频率；d)响应该系统起振频率产生一扫描时序；e)响应对该各键盘输出/入端口之外挂电阻进行扫描的该外挂电阻扫描时序及一信号输入以改变系统之预设功能；f)响应对该各键盘输出/入端口之键盘按键进行扫描的该键盘扫描时序及另一信号输入之电位变换使变换该外挂电阻扫描阶段为一键盘扫描阶段；以及g)对该各键盘输出/入端口之键盘按键进行键盘按键扫描以确定一键盘按键值。
2.如权利要求1所述的扫描方法，其特征在于，该步骤(a)中如该键盘输出/入端口具有m个输出端口及n个输入端口，则该键盘输出/入端口之任两端口之间可配置一按键，总共可配置C(m+n，2)个按键，即总共可配置((m+n)×(m+n-1))/2个按键。
3.如权利要求1或2所述的扫描方法，其特征在于，m个输出端口及n个输入端口所配置之该阶梯状结构的键盘按键布置共可检测m×n个二维矩阵结构之外挂电阻。
4.如权利要求1所述的扫描方法，其特征在于该步骤(c)中该系统起振频率以32768Hz之低频石英振荡器产生，该系统起振频率使一时序产生电路产生系统所需之该扫描时序。
5.如权利要求4所述的扫描方法，其特征在于该低频振荡器可为一32KHz石英振荡器。
6.如权利要求1或4所述的扫描方法，其特征在于系统在接上电源后输入POR信号即启动该时序产生电路，使该时序产生电路产生扫描该各键盘输出/入端口所需之该扫描时序。
7.如权利要求4或6所述的扫描方法，其特征在于该时序产生电路产生的该扫描时序包括键盘扫描时序及外挂电阻扫描时序。
8.如权利要求1所述的扫描方法，其特征在于该步骤(e)中之该信号为一使能信号，响应该使能信号及步骤(d)中之该扫描时序可使系统进入外挂电阻扫描阶段。
9.如权利要求1所述的扫描方法，其特征在于该步骤(f)中之该信号为一控制信号，响应该控制信号之电位变换及步骤(d)中之该扫描时序可使系统进入键盘扫描阶段。
10.一种键盘暨电阻选择界面电路扫描装置，其特征在于包括m个键盘输出端口及n个键盘输入端口，该键盘输出/入端口之任两端口间可配置一按键，以构成一阶梯状结构之键盘按键布置，并于该键盘按键布置中布局一二维矩阵结构之外挂电阻布置，其中m及n为大于或等于1的自然数；一时序产生电路，该时序产生电路为电连接于该键盘输出/入端口，该键盘输出/入端口响应一第一信号之输入及依该时序产生电路所产生之扫描时序对该外挂电阻进行扫描，且该键盘输出/入端口响应一第二信号输入及依该时序产生电路所产生之扫描时序对该键盘按键进行扫描；一键盘输入检测装置，该键盘输入检测装置用以闩锁住该键盘扫描结果并同时输出一检测信号，依该检测信号可确定一键盘按键值；以及一键盘外挂电阻检测装置，键盘外挂电阻检测装置用以闩锁住该外挂电阻扫描结果并同时输出一检测信号，依该检测信号可改变系统中之预设功能。
11.如权利要求10所述的扫描电路装置，其特征在于，该具有m个输出端口及n个输入端口之键盘输出/入端口任二端口之间可配置一按键，总共可配置C(m+n，2)个按键，即((m+n)×(m+n-1))/2个按键。
12.如权利要求10所述的扫描电路装置，其特征在于该具有m个输出端口及n个输入端口之键盘输出/入端口所配置之该阶梯状结构之键盘按键布置共可检测m×n个外挂电阻。
13.如权利要求10所述的扫描电路装置，其特征在于该第一信号为一使能信号，响应该使能信号及该时序产生电路所产生之该扫描时序使系统进入外挂电阻扫描阶段。
14.如权利要求10所述的扫描电路装置，其特征在于该第二信号为一控制信号，响应该使能信号及该时序产生电路所产生之该扫描时序使系统进入键盘扫描阶段。
全文摘要
一种键盘暨电阻选择界面电路扫描方法及装置,包括一时序产生电路、多个键盘输出/入端口、键盘输入检测记录器及键盘外挂电阻检测记录器;藉由一32KHz低频振荡器产生一扫描时序,并响应一使能信号电位变化以进入外挂电阻扫描阶段,以确定一被选择之预设功能,并响应一控制信号电位变化进入一键盘扫描阶段,以确定一键盘按键值;本方法及装置不但成本低,同时达到集多功能于一身,降低生产成本及库存压力。
文档编号G06F3/023GK1188924SQ9710234
公开日1998年7月29日 申请日期1997年1月24日 优先权日1997年1月24日
发明者张成才, 侯粤梅 申请人:合泰半导体股份有限公司