一种键盘扫描电路及数控系统的制作方法

本实用新型涉及数控技术领域，具体而言，涉及一种键盘扫描电路及数控系统。

背景技术：

现有的键盘用按键按下时产生电路通断变化，使扫描电路芯片输出端产生低电平到高电平或高电平到低电平的电平变化，进而检测出按键按下与否。现有技术中，键盘扫描电路复杂，并且当存在多个按键按下的情况时，这种检测方法一般会产生误检，而无法判断出所按按键的个数和位置，此外，现有技术中，键盘扫描电路往往存在着电路不稳定的弊端。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种键盘扫描电路及数控系统，以解决上述问题。

本实用新型实施例提供的键盘扫描电路包括信号写入电路、信号读取电路、处理器、键盘和报警电路，所述信号写入电路、信号读取电路和报警电路分别与所述处理器连接，所述键盘连接在所述信号写入电路和所述信号读取电路之间；

所述信号写入电路包括多个写入信号输入端和多个写入信号输出端，所述多个写入信号输入端与所述多个写入信号输出端一一对应，所述多个写入信号输入端与所述处理器连接；

所述信号读取电路包括多个读取信号输入端和多个读取信号输出端，所述多个读取信号输入端与所述多个读取信号输出端一一对应，所述多个读取信号输出端与所述处理器连接；

所述键盘为包括多行多列按键的矩阵键盘，所述键盘的多列列线为输入线，多行行线为输出线，所述多列列线与所述多个写入信号输出端连接且一一对应，所述多行行线与所述多个读取信号输入端连接且一一对应；

所述处理器向所述信号写入电路发送第一信号，使所述信号写入电路将接收到的第一信号转换为第二信号发送至键盘，当检测到有按键按下时，将所述第二信号发送至所述信号读取电路，使所述信号读取电路将接收到的第二信号转换为第三信号发送至所述处理器，所述处理器根据信号传输路径判断出所按按键的具体位置，并且当判断出所按按键数量为多个时，控制所述报警电路发出报警提示。

进一步地，所述信号写入电路包括第一信号转换器、第一信号控制电路和第一滤波电路；

所述第一信号转换器的多个写入信号输入端与所述处理器连接，所述第一信号转换器的多个写入信号输出端与所述键盘的多列列线连接且一一对应；

所述第一信号控制电路与所述第一信号转换器的清零端连接，所述第一滤波电路与所述第一信号转换器的时钟脉冲端连接。

进一步地，所述第一信号控制电路包括第一上拉电阻和第一滤波电容；

所述第一上拉电阻一端与所述第一信号转换器的清零端连接，另一端连接电源，所述第一滤波电容一端与所述第一信号转换器的清零端连接，另一端连接地。

进一步地，所述第一滤波电路包括第二滤波电容，所述第二滤波电容一端与所述第一信号转换器的时钟脉冲端连接，另一端连接地。

进一步地，所述信号写入电路还包括第一上拉排阻，集成于所述第一上拉排阻的多个上拉电阻与所述第一信号转换器的所述多个写入信号输出端连接且一一对应。

进一步地，所述信号读取电路包括第二信号转换器、第二信号控制电路和第三信号控制电路；

所述第二信号转换器的多个读取信号输入端与所述键盘的多行行线连接且一一对应，所述第二信号转换器的多个读取信号输出端与所述处理器连接；

所述第二信号控制电路与所述第二信号转换器的第一使能端连接，所述第三信号控制电路与所述第二信号转换器的第二使能端连接。

进一步地，所述第二信号控制电路包括第二上拉电阻和第三滤波电容，所述第三信号控制电路包括第三上拉电阻和第四滤波电容；

所述第二上拉电阻一端与所述第二信号转换器的第一使能端连接，另一端连接电源，所述第三滤波电容一端与所述第二信号转换器的第一使能端连接，另一端连接地；

所述第三上拉电阻一端与所述第二信号转换器的第二使能端连接，另一端连接电源，所述第四滤波电容一端与所述第二信号转换器的第二使能端连接，另一端连接地。

进一步地，所述信号读取电路还包括第二上拉排阻，集成于所述第二上拉排阻的多个上拉电阻与所述第二信号转换器的所述多个读取信号输入端连接且一一对应。

进一步地，所述报警电路包括限流电阻、蜂鸣器和三极管；

所述限流电阻一端与处理器连接，另一端与所述三极管的基极连接，所述蜂鸣器一端与所述三极管的集电极连接，另一端接电源，所述三极管的发射极接地。

本实用新型实施例还提供了一种数控系统，包括上述键盘扫描电路，所述键盘扫描电路包括信号写入电路、信号读取电路、处理器、键盘和报警电路，所述信号写入电路、信号读取电路和报警电路分别与所述处理器连接，所述键盘连接在所述信号写入电路和所述信号读取电路之间。

本实用新型实施例提供的键盘扫描电路和数控系统中，所述处理器根据所述第一信号转换器中的信号传输路径判断出所按按键位于所述键盘的列数，根据所述第二信号转换器中的信号传输路径判断出所按按键位于所述键盘的行数，根据所述列数和行数即可准确的判断出所按按键的具体位置，当判断出所按按键数量为多个时，控制所述报警电路发出报警提示。所述键盘扫描电路的电路结构简单，稳定性好，能够判断出所按按键的位置和个数，并根据按键个数发出报警提示，带有纠错功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种键盘扫描电路的示意性结构框图。

图2为本实用新型实施例提供的一种信号写入电路的电路原理图。

图3为本实用新型实施例提供的一种信号读取电路的电路原理图。

图4为本实用新型实施例提供的一种键盘的电路原理图。

图5为本实用新型实施例提供的一种报警电路的电路原理图。

图标：10-键盘扫描电路；100-信号写入电路；U₁-第一信号转换器；CLR-清零端；CLK-时钟脉冲端；110-第一信号控制电路；R₁-第一上拉电阻；C₁-第一滤波电容；120-第一滤波电路；C₂-第二滤波电容；R₂-第一上拉排阻；200-信号读取电路；U₂-第二信号转换器；1OE-第一使能端；2OE-第二使能端；210-第二信号控制电路；R₃-第二上拉电阻；C₃-第三滤波电容；220-第三信号控制电路；R₄-第三上拉电阻；C₄-第四滤波电容；R₅-第二上拉排阻；300-处理器；400-键盘；500-报警电路；R₆-限流电阻；BZ-蜂鸣器；Q₁-三极管。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种键盘扫描电路10，包括信号写入电路100、信号读取电路200、处理器300、键盘400和报警电路500。所述信号写入电路100、信号读取电路200和报警电路500分别与所述处理器300连接，所述键盘400连接在所述信号写入电路100和所述信号读取电路200之间。

需要说明的是，所述处理器300可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力，所述处理器300也可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing nit，CP)、网络处理器(Network Processor，NP)等。还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本实用新型例中的公开的框图。通用处理器可以是微处理器也可以是任何常规的处理器300等。在本实施例中，可选的，所述处理器300为型号为AM3354BZCZA100的集成电路芯片。

请参阅图2，所述信号写入电路100包括多个写入信号输入端和多个写入信号输出端，所述多个写入信号输入端与所述多个写入信号输出端一一对应，所述多个写入信号输入端与所述处理器300连接。

本实施例中，所述信号写入电路100包括第一信号转换器U₁、第一信号控制电路110和第一滤波电路120。所述第一信号控制电路110和第一滤波电路120与所述第一信号转换器U₁连接。

可选地，所述第一信号转换器U₁为触发器。本实施例中，所述第一信号转换器U₁为型号为SN74AHC273的触发器。所述第一信号转换器U₁包括清零端CLR、时钟脉冲端CLK、八个写入信号输入端，即D₁～D₈，以及八个写入信号输出端，即Q₁～Q₈。所述八个写入信号输入端与所述八个写入信号输出端一一对应，即D₁与Q₁对应，D₂与Q₂对应，D₃与Q₃对应，D₄与Q₄对应，D₅与Q₅对应，D₆与Q₆对应，D₇与Q₇对应，D₈与Q₈对应。本实施例中，所述第一信号转换器U₁的八个写入信号输入端与所述处理器300连接。

所述第一信号控制电路110与所述第一信号转换器U₁的清零端CLR连接，用于控制所述处理器300向所述信号写入电路100发送第一信号，使所述信号写入电路100将接收到的第一信号转换为第二信号。可选地，所述第一信号控制电路110包括第一上拉电阻R₁和第一滤波电容C₁。本实施例中，所述第一上拉电阻R₁一端与所述第一信号转换器U₁的清零端CLR连接，另一端连接电源。可选地，所述第一上拉电阻R₁的电阻值为10KΩ。本实施例中，所述第一滤波电容C₁一端与所述第一信号转换器U₁的清零端CLR连接，另一端连接地。可选地，所述第一滤波电容C₁的电容值为0.1UF。

通过上述设置，结合本实施例中所述第一信号转换器U₁的逻辑功能表可知，所述第一信号与所述第二信号的电平极性相同。

所述第一滤波电路120与所述第一信号转换器U₁的时钟脉冲端CLK连接。本实施例中，所述第一滤波电路120包括第二滤波电容C₂，所述第二滤波电容C₂一端与所述第一信号转换器U₁的时钟脉冲端CLK连接，另一端连接地。可选地，所述第二滤波电容C₂的电容值为220PF。

可选地，所述信号写入电路100还包括第一上拉排阻R₂。本实施例中，集成于所述第一上拉排阻R₂的多个上拉电阻与所述第一信号转换器U₁的所述多个写入信号输出端连接且一一对应。可选地，可选地，集成于所述第一上拉排阻R₂的多个上拉电阻的电阻值为4.7KΩ。

请参阅图3，所述信号读取电路200包括第二信号转换器U₂、第二信号控制电路210和第三信号控制电路220。所述第二信号控制电路210和第三信号控制电路220与所述第二信号转换器U₂连接。

可选地，所述第二信号转换器U₂为触发器。本实施例中，所述第二信号转换器U₂为型号为SN74AHC244的触发器。所述第二信号转换器U₂包括第一使能端1OE、第二使能端2OE、八个读取信号输入端，即1A₁～1A₄和2A₁～2A₄，以及八个读取信号输出端，即1Y₁～1Y₄和2Y₁～2Y₄。所述八个读取信号输入端与所述八个读取信号输出端一一对应，即1A₁与1Y₁对应，1A₂与1Y₂对应，1A₃与1Y₃对应，1A₄与1Y₄对应，2A₁与2Y₁对应，2A₂与2Y₂对应，2A₃与2Y₃对应，2A₄与2Y₄对应。本实施例中，所述第二信号转换器U₂的八个读取信号输出端与所述处理器300连接。

所述第二信号控制电路210与所述第二信号转换器U2的第一使能端1OE连接，用于控制发送至所述信号读取电路200的第二信号，使所述第二信号转换为第三信号发送至所述处理器300。本实施例中，所述第二信号控制电路210的控制传输路径为1A₁和1Y₁、1A₂和1Y₂、1A₃和1Y₃以及1A₄和1Y₄。可选地，所述第二信号控制电路210包括第二上拉电阻R₃和第三滤波电容C₃。本实施例中，所述第二上拉电阻R₃一端与所述第二信号转换器U₂的第一使能端1OE连接，另一端连接电源。可选地，所述第二上拉电阻R₃的电阻值为10KΩ。本实施例中，所述第三滤波电容C₃一端与所述第二信号转换器U₂的第一使能端1OE连接，另一端连接地。可选地，所述第三滤波电容C₃的电容值为220PF。

所述第三信号控制电路220与所述第二信号转换器U₂的第二使能端2OE连接，用于控制发送至所述信号读取电路200的第二信号，使所述第二信号转换为第三信号发送至所述处理器300。本实施例中，所述第三信号控制电路220的控制传输路径为2A₁和2Y₁、2A₂和2Y₂、2A₃和2Y₃以及2A₄和2Y₄。可选地，所述第三信号控制电路220包括第三上拉电阻R₄和第四滤波电容C₄。本实施例中，所述第三上拉电阻R₄一端与所述第二信号转换器U₂的第二使能端2OE连接，另一端连接电源。可选地，所述第三上拉电阻R₄的电阻值为10KΩ。本实施例中，所述第四滤波电容C₄一端与所述第二信号转换器U₂的第二使能端2OE连接，另一端连接地。可选地，所述第四滤波电容C₄的电容值为220PF。

为了使得所述键盘扫描电路10的电路结构更为简单，可选地，所述第二信号控制电路210和所述第三信号控制电路220可以为同一信号控制电路。即所述第一使能端1OE和第二使能端2OE与同一信号控制电路连接。

可选地，所述信号读取电路200还包括第二上拉排阻R₅。本实施例中，集成于所述第二上拉排阻R₅的多个上拉电阻与所述第二信号转换器U₂的所述多个读取信号输入端连接且一一对应。可选地，可选地，集成于所述第二上拉排阻R₅的多个上拉电阻的电阻值为4.7KΩ。

请参阅图4，可选地，所述键盘400为包括多行多列按键的矩阵键盘。本实施例中，所述键盘400为包括八行八列的矩阵键盘，包括六十四个按键。所述键盘400的八列列线为输入线，八行行线为输出线，所述八列列线与所述八个写入信号输出端连接且一一对应，所述八行行线与所述八个读取信号输入端连接且一一对应。

请参阅图5，所述报警电路500包括限流电阻R₆、蜂鸣器BZ和三极管Q₁。本实施例中，所述限流电阻R₆一端与处理器300连接，另一端与所述三极管Q₁的基极连接。可选地，所述限流电阻R₆的电阻值为4.7KΩ。所述蜂鸣器BZ一端与所述三极管Q₁的集电极连接，另一端接电源。本实施例中，所述三极管Q₁的发射极接地。本实施例中，所述三极管Q₁为NPN型三极管。需要说明的是，本实施例中，所述三极管Q₁也可以为PNP型三极管。

通过上述设置，当所述处理器300向所述信号写入电路100发送第一信号后，由于所述信号写入电路100中所述第一信号控制电路110的作用，所述第一信号转换器U₁的所述清零端CLR一直处于拉高状态，当检测到所述时钟脉冲端CLK上升沿到来时，所述第一信号转换器U₁将所述第一信号转换为第二信号发送至所述键盘400一端。需要说明的的是，本实施例中，所述第一信号为一由所述处理器300发出的电平信号，并且从所述八个写入信号输入端，即D₁～D₈不断地周期性的扫描发送。例如，所述处理器300发送的第一个第一信号发送至写入信号输入端D₁，第二个第一信号发送至写入信号输入端D₂，以此类推。当所述键盘400中有按键按下时，将所述第二信号从按下按键所连通的路径发送至所述信号读取电路200，使所述信号读取电路200将接收到的第二信号转换为第三信号发送至所述处理器300。由此，所述处理器300即可根据信号传输路径判断出所按按键的具体位置，并且当判断出所按按键数量为多个时，控制所述报警电路500发出报警提示。

例如，当按下按键为第一行第二列按键，即K₂时，当所述第二个第一信号发送至写入信号输入端D₂时，所述第二个第一信号转换而成的第二信号便可以通过按下按键K₂所连通的路径发送至所述信号读取电路200。由此，即可判断出所按按键的列数。通过按下按键K₂所连通的路径发送至所述信号读取电路200的第二信号由第一个读取信号输入端1A₁接收，并经所述第二信号变换器变换为第三信号后，由与第一个读取信号输入端1A₁对应的读取信号输出端1Y₁发送至处理器300。由此，即可判断出所按按键的行数。而当所按按键为多个，例如，当按下按键为第一行第二列按键，即K₂和第二行第二列按键，即K₁₀时，通过按下按键K₂和按键K₁₀所连通的路径发送至所述信号读取电路200的第二信号则为两个，并且分别由第一个读取信号输入端1A₁和第二个读取信号输入端1A₂接收，并经所述第二信号变换器变换为第三信号后，分别由与第一个读取信号输入端1A₁对应的读取信号输出端1Y₁和与第二个读取信号输入端1A₂对应的读取信号输出端1Y₂发送至处理器300，所述处理器300即可判断出所按按键为两个，并且控制所述报警电路500发出警报。

本实用新型实施例还提供了一种数控系统，包括上述键盘扫描电路10。所述键盘扫描电路10包括信号写入电路100、信号读取电路200、处理器300、键盘400和报警电路500。所述信号写入电路100、信号读取电路200和报警电路500分别与所述处理器300连接，所述键盘400连接在所述信号写入电路100和所述信号读取电路200之间。

综上所述，本实用新型实施例提供的键盘扫描电路10和数控系统中，所述处理器300根据所述第一信号转换器U₁中的信号传输路径判断出所按按键位于所述键盘400的列数，根据所述第二信号转换器U₂中的信号传输路径判断出所按按键位于所述键盘400的行数，根据所述列数和行数即可准确的判断出所按按键的具体位置，当判断出所按按键数量为多个时，控制所述报警电路500发出报警提示。所述键盘扫描电路10的电路结构简单，稳定性好，能够判断出所按按键的位置和个数，并根据按键个数发出报警提示，带有纠错功能。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型实施例的功能可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的现有程序代码或算法来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型的功能实现不限制于任何特定的硬件和软件结合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“行”、“列”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。