矩阵式键盘扫描电路及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种键盘的扫描电路，尤其是一种矩阵式键盘扫描电路及方法。
【背景技术】
[0002] 随着嵌入式技术的不断发展，当前各类电子产品普遍采用微控制器作为控制核 心，键盘作为主要的输入设备，得到了广泛的应用。
[0003] 目前的键盘扫描主要由微控制器所控制，需要通过运行微控制器中的程序来进 行，遇到干扰，造成程序飞跑，扫描程序将不能正常工作。
[0004] 申请号为CN201010153560.2的发明专利"一种矩阵键盘的快速扫描定位方法"采 用键盘中断触发的方式进入键盘的扫描定位过程，采用多次重复键盘扫描步骤的方法判断 按键是否有效，并对所获得的键值进行状态判断；如果多次采样状态相同，则处于稳定状 态，键值有效;如果多次采样状态不同，键值无效。单键操作或组合键操作需要单独判断，如 是单键操作，则进入单键处理模式;如是组合键操作，则进入组合键处理模式。该专利所述 方法解决了由于键盘自身的机械特性造成的键盘抖动而引起错键、连续触键等错误问题， 以及对组合键和重复按键的支持问题。但所述方法单键操作与组合键操作需要分别处理； 没有考虑键盘状态维持一段时间到后才执行有效操作的键盘操作功能;增减按键操作功能 或者是调整按键操作功能时，需要修改键盘扫描定位程序结构。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有键盘扫描定位方法存在的上述技术问题，本发明提供了一种矩阵式 键盘扫描电路及方法，所述矩阵式键盘扫描电路由矩阵式键盘、第一移位寄存器、第二移位 寄存器、状态码寄存器、编码器组成。
[0006] 所述矩阵式键盘扫描电路由扫描脉冲、移位脉冲进行同步控制。
[0007] 所述矩阵式键盘共有X行、Y列，设有N位键盘状态信号输出端;所述N位键盘状态信 号为电平信号;所述N=X+Y。
[0008] 所述第一移位寄存器具有N位并行输入和串行输出功能;所述第二移位寄存器具 有串行输入和2 X N位并行输出功能。
[0009] 所述第一移位寄存器的N位并行输入端连接至N位键盘状态信号输出端;第二移位 寄存器的串行输入端连接至第一移位寄存器的串行输出端;第一移位寄存器、第二移位寄 存器的移位脉冲输入端均连接至移位脉冲，第一移位寄存器的预置脉冲输入端连接至扫描 脉冲。所述第一移位寄存器的预置脉冲用于对第一移位寄存器的N位并行输入数据进行输 入锁存。
[0010] 所述状态码寄存器为2 XN位二进制寄存器;状态码寄存器的2 XN位数据输入端连 接至第二移位寄存器的2XN位并行输出端;所述状态码寄存器的接收脉冲输入端连接至扫 描脉冲。
[0011] 所述编码器有2 XN位编码输入端，所述2 XN位编码输入端连接至状态码寄存器的 2 XN位数据输出端。
[0012]所述扫描脉冲、移位脉冲的时序满足以下要求:在一个周期中，扫描脉冲有1个脉 冲，移位脉冲有N个脉冲;所述扫描脉冲、移位脉冲按照1个扫描脉冲、N个移位脉冲的顺序周 而复始。
[0013]所述扫描脉冲的周期为20~100ms。
[0014] 所述第一移位寄存器、第二移位寄存器的移位脉冲边沿有效。
[0015] 所述第一移位寄存器的预置脉冲为边沿有效;或者是，第一移位寄存器的预置脉 冲为高电平有效时，要求扫描脉冲为正脉冲;第一移位寄存器的预置脉冲为低电平有效时， 要求扫描脉冲为负脉冲。
[0016] 所述状态码寄存器的2XN位数据输出端输出2XN位的状态码;所述状态码由有效 状态码和无效状态码组成;所述编码器输出的键号由有效键号和无效键号组成;所述有效 状态码由有效键盘操作或状态产生，编码器输入每一个有效状态码时对应输出相应的有效 键号;所述无效状态码由无效键盘操作或状态产生，编码器输入所有无效状态码时都对应 输出无效键号。
[0017] 所述编码器有Μ位键号输出端，Μ值的选择应满足2?大于等于有效键号与无效键号 的数量之和。
[0018] 所述矩阵式键盘扫描电路还包括键盘状态变化脉冲产生单元，用于判断矩阵式键 盘输出的键号是否发生改变，当矩阵式键盘输出的键号发生改变时，输出键盘状态变化脉 冲。
[0019] 所述键盘状态变化脉冲产生单元由Μ位延迟缓冲器、Μ个异或门和或门组成;Μ位延 迟缓冲器用于对矩阵式键盘输出的Μ位键号分别进行信号延迟;Μ个异或门的输入分别为Μ 位延迟缓冲器的输入、输出信号;Μ个异或门的输出分别连接至或门的输入端;或门的输出 端输出键盘状态变化脉冲。
[0020] 所述矩阵式键盘由组成X行、Υ列的按键矩阵、行三态缓冲器、列三态缓冲器、行状 态寄存器、列状态寄存器组成;所有按键矩阵的行线分别连接至行三态缓冲器的输出端，所 有按键矩阵的列线分别连接至列三态缓冲器的输出端;行三态缓冲器和列三态缓冲器的所 有输入端连接至低电平;所有按键矩阵的行线分别连接至行状态寄存器的输入端，所有按 键矩阵的列线分别连接至列状态寄存器的输入端;所述行状态寄存器的输出端与列状态寄 存器的输出端共同组成键盘状态信号输出端。
[0021] 所述矩阵式键盘由取样脉冲控制获取键盘状态信号；所述取样脉冲选择扫描脉 冲、移位脉冲中的一个;所述行三态缓冲器在取样脉冲的低电平使能有效时，要求列状态寄 存器在取样脉冲的上升沿进行数据锁存、列三态缓冲器在取样脉冲的高电平使能有效、行 状态寄存器在取样脉冲的下降沿进行数据锁存;或者是，行三态缓冲器在取样脉冲的高电 平使能有效时，要求列状态寄存器在取样脉冲的下降沿进行数据锁存、列三态缓冲器在取 样脉冲的低电平使能有效、行状态寄存器在取样脉冲的上升沿进行数据锁存。
[0022] 所述的Ν位、2 ΧΝ位、Μ位均指二进制位数据。
[0023] 本发明的有益效果是：将对单键操作、组合键操作、键盘维持状态操作的扫描定 位，由满足特定时序要求的扫描脉冲、移位脉冲控制转换成同一二进制长度的状态码，采用 统一编码的方式进行处理，单键操作、组合键操作、键盘维持状态操作仅体现在状态码的不 同上;如果需要增减按键操作功能或者是调整按键操作功能，不需要修改键盘扫描电路结 构，只需根据增减后的状态码与键号之间的对应关系更改编码器、即重新写入只读存储器 的存储内容即可。所述发明电路没有使用单片机、ARM等微控制器，不用运行程序，工作可 与巨〇
【附图说明】
[0024]图1是矩阵式键盘扫描电路原理框图；
[0025] 图2是本发明实施例的矩阵式键盘电路图；
[0026] 图3是本发明实施例的扫描编码电路图；
[0027] 图4是本发明实施例的脉冲时序图；
[0028] 图5是本发明实施例的脉冲电路原理图；
[0029] 图6是本发明实施例的键盘状态变化脉冲产生单元的电路图；
[0030] 图7是本发明实施例的键盘有效操作的相关波形示意图。
【具体实施方式】
[0031] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0032] 图1是矩阵式键盘扫描电路原理框图，由矩阵式键盘400、第一移位寄存器100、第 二移位寄存器200、状态码寄存器500、编码器300组成。
[0033] 图2是本发明实施例的矩阵式键盘400的电路图，共有2行、2列，共4个按键，由按键 S1、按键S2、按键S3、按键S4和连接至电源+VCC的上拉电阻R1、上拉电阻R2、上拉电阻R3、上 拉电阻R4,以及行三态缓冲器401、列三态缓冲器402、行状态寄存器403、列状态寄存器404 组成。行三态缓冲器401的2个输出端Y1、Y2分别连接至2根行线，列三态缓冲器402的2个输 出端Υ3、Υ4分别连接至2根列线;行三态缓冲器401和列三态缓冲器402的所有输入端XI~Χ4 连接至低电平。
[0034] 行状态寄存器403的2个输入端D41、D42分别连接至2根行线，列状态寄存器404的2 个输入端D43、D44分别连接至2根列线；行状态寄存器403的2个输出端Q41、Q42输出行状态 信号II、12,列状态寄存器404的2个输出端Q43、Q44输出列状态信号13、14;行状态寄存器 403的2个输出端与列状态寄存器404的2个输出端共同组成4位键盘状态信号输出端，输出 键盘状态信号11、12、13、14。
[0035]实施例中，行三态缓冲器401的使能输入EN1低电平有效，列三态缓冲器402的使能