专利名称：非接触式触摸感应按键矩阵电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种按键电路，特别是一种非接触式触摸感应按 键矩阵电路。
技术背景目前用于各种控制的非接触式按键电路，主要包括有两种， 一种是每个按键对应主控芯片的一个端口，其缺点是处理的按键数量少，
其连接的按键数量最多只是十来个；另一种非接触式按键电路虽然采 用接近扫描矩阵的形式，但是，其最多只能是连接两路按键，并且会 相互干扰，影响性能，使用不可靠。 发明内容
为了解决上述的问题，本实用新型的目的在于提供一种处理量 大、使用可靠的非接触式触摸感应按键控制矩阵电路。 本实用新型解决其问题所采用的技术方案是 非接触式触摸感应按键矩阵电路，其特征在于包括 微型计算机，微型计算机上有一个方波信号输出端口、多个扫描 信号端口和多个输入端口；
按键矩阵，该按键矩阵具有以mXn排列布置的多个按键单元电 路组成，每个按键单元电路的一端连接在相应的行线上，另一端连接 在相应的列线上，按键矩阵的行线通过二极管连接到各个扫描信号端 口，列线连接到各个输入端口，方波信号输出端口通过电阻连接到按 键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上通过并联的电阻和电容
接地；
其中，每个按键单元电路包括按键电极、连接在按键电极与单元 电路输入端之间的电容、连接在按键电极与单元电路输出端之间的二 极管、以及一端与按键电极连接，另一端接地的二极管。
本实用新型的有益效果是上述结构的按键单元电路之间不会产 生相互干扰，使用效果好，并且可以设置数量较多的按键单元电路， 处理量大。以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
参照图1 图3，本实用新型的一种微型计算机，微型计算机MCU 上有一个方波信号输出端口 FOUT、多个扫描信号端口 OUTl-OUTm 和多个输入端口 AD IN1-AD INn;按键矩阵，该按键矩阵具有以m Xn排列布置的多个按键单元电路组成，每个按键单元电路的一端连 接在相应的行线上，另一端连接在相应的列线上，按键矩阵的行线通 过二极管Dl Dm连接到各个扫描信号端口 OUTl-OUTm，列线连接 到各个输入端口 AD IN1-AD INn，方波信号输出端口 F OUT通过电 阻Rll Rml连接到按键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上
通过并联的电阻R21 R2n和电容Cl Cn接地；每个按键单元电路 包括按键电极、连接在按键电极与单元电路输入端之间的电容、连接 在按键电极与单元电路输出端之间的二极管、以及一端与按键电极连 接，另一端接地的二极管。如图中的第一行、第一列的按键单元电路， 其包括按键电极Kl 1 、连接在按键电极Kl 1与单元电路输入端之间的 电容C11、连接在按键电极K11与单元电路输出端之间的二极管D11、 以及一端与按键电极Kll连接，另一端接地的二极管Dell。其它各 组单元一路为同样结构。 工作原理
以单元电路电容Cll、 二极管Dll、 Dell、按键电极K11为例分 析如下输入端加以5V的方波信号，频率约300——2000 KHz，这 样的信号其交流成分能通过电容Cll，到达感应按键电极Kll，并在 二极管Dll、 Dell组成的电荷泵的作用下，在输出端形成输出电压。 输出电压的值与电容Cll及后面公共的滤波电容Cl和负载电阻R21 有关。常态(未按键)时，我们将输出电压调节到约2.5V，电容Cll 的电容值的改变能明显影响输出电压，严格来讲，电容Cll的电容值 包括其本值和按键电极Kll对环境空间形成的等效电容两部分，操 作者以手指隔着绝缘层触摸感应按键电极时，电容Cll的等效电容部 分增大，信号通过电容Cll的容抗即增大，输出电压降低。手指离开 时，输出电压又恢复到原来的值，通过检测输出电压的变化，就能分 析出操作者的按键操作。
在整个按键矩阵电路中，每个输入端均同时向n个单元电路提供 方波信号，在n个单元电路输出端得到n个输出电压。微型计算机 MCU的任务就是要在n个A/D输入端AD IN1—AD INn快速及时地 检测出n个输出电压的变化。
按键矩阵电路有m路信号输入端，它们以扫描方式分时地工作， 这是由微型计算机MCU的m个扫描端口 (OUT1——OUTm)来控 制的。实际上微型计算机MCU只在端口 F OUT提供300——2000 KHz的方波信号。在一个扫描时段，只有一个扫描端口为高电平，其 相应的信号输入端通过电阻得到F OUT的方波信号。在同一个扫描 时段，其他扫描端口为低电平，其相应的信号输入端被二极管箝位为 低电平，由于单元电路在输入端为低电平时，其电荷泵不工作，因此 n个A/D输入端的电压即是当前这一路扫描端口为高电平的n个按键 单元电路的输出电压。微型计算机MCU要在此扫描时段将这n个按 键的状态分析完。微型计算机MCU轮流扫描1~m路按键单元， 并及时分析完该路n个按键的状态，经过m个扫描时段的一个大循 环，整个按键矩阵电路的mXn个按键的状态被MCU记录下来。再 经过若干次大循环，MCU就能分析出全部触摸感应按键被操作的过 程。
其中，本实用新型的非接触式触摸感应按键矩阵电路的MCU可 采用单片机S3F9454，可以完成24个触摸感应按键的处理。另外也 可以单片机S3F9454，完成6个触摸感应按键的处理，同时实现产品
的全部功能。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，只要其以基本相同 的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、非接触式触摸感应按键矩阵电路，其特征在于包括微型计算机，微型计算机上有一个方波信号输出端口、多个扫描信号端口和多个输入端口；按键矩阵，该按键矩阵具有以m×n排列布置的多个按键单元电路组成，每个按键单元电路的一端连接在相应的行线上，另一端连接在相应的列线上，按键矩阵的行线通过二极管连接到各个扫描信号端口，列线连接到各个输入端口，方波信号输出端口通过电阻连接到按键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上通过并联的电阻和电容接地；其中，每个按键单元电路包括按键电极、连接在按键电极与单元电路输入端之间的电容、连接在按键电极与单元电路输出端之间的二极管、以及一端与按键电极连接，另一端接地的二极管。
专利摘要本实用新型公开了一种非接触式触摸感应按键矩阵电路，包括微型计算机，微型计算机上有一个方波信号输出端口、多个扫描信号端口和多个输入端口；以m×n排列布置的多个按键单元电路组成的按键矩阵，按键矩阵的行线通过二极管连接到扫描信号端口，列线连接到输入端口，方波信号输出端口通过电阻连接到按键矩阵的行输入端上，按键矩阵的列输出端上通过并联的电阻和电容接地；每个单元电路包括按键电极、连接在按键电极与单元电路输入端之间的电容、连接在电极与单元电路输出端之间的二极管、以及一端与电极连接，另一端接地的二极管，上述结构的按键单元电路之间不会产生相互干扰，使用效果好，并且可以设置数量较多的按键单元电路，处理量大。
文档编号H03M11/00GK201204575SQ20082004890
公开日2009年3月4日 申请日期2008年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者陈瑾彬 申请人:卢景添