霍尔传感器和霍尔键盘的制作方法

本实用新型专利涉及一种传感器，主要涉及一种霍尔传感器。

背景技术：

目前的键盘实现方式主要分为机械键盘、光学信号键盘和薄膜键盘。其中，机械键盘通过金属触点的通断感应按键状态；光学信号键盘通过检测光路是否被阻挡感应按键状态；薄膜键盘通过金属触点和导电材料的连接和断开来检测按键状态。上述原理的键盘都只能检测按键的按下和抬起两种状态，不能检测按键的行程。

由于磁场强度随着霍尔传感器和磁场源的距离的不同而不同，因此基于霍尔传感器的键盘可以实现按键行程检测，用户可以根据自己的习惯调节按键手感、定制按键触发行程阈值。

目前的霍尔键盘方案，都是基于通用的霍尔感应芯片，这些通用霍尔感应芯片的最初设计理念只考虑了少量并行应用，然而键盘中应用的时候需要在有限的空间中布局一百多颗通用霍尔感应芯片，使用这些通用霍尔感应芯片实现霍尔键盘布局和互连十分复杂。为了实现灯效还需要在指定位置布局一百多颗led灯，这更加重了霍尔键盘中器件布局和互联的难度。

目前的霍尔键盘方案，仍然采用按键矩阵扫描的方式进行控制，矩阵扫描的方式速度慢，在同时按下多个按键时会存在按键干扰，使键盘输入失真。

技术实现要素：

本实用新型提供一种霍尔传感器，根据施加于其上的磁场强度转换出数字值，从而表征磁场源距霍尔传感器的距离，通过串行接口与主控芯片通信，支持通过菊花链的形式扩展使用，并且集成led灯驱动。

优选的，将磁场源和该霍尔传感器的距离转换成1bit或多bit数字信号。

优选的，能够驱动1个或者多个led灯，或者不驱动led灯。

优选的，所述霍尔传感器可以通过菊花链的形式进行扩展使用，对多个磁场源进行检测。

本实用新型还提出了一种霍尔键盘，应用2个或2个以上上述霍尔传感器。

优选的，整个键盘可以只有一条菊花链把所有按键串联起来，也可以分拆成多条菊花链实现。

优选的，可以对整个键盘的所有按键同时检测，也可以以菊花链为单位，对同一菊花链内的所有按键同时检测。

优选的，每个霍尔传感器可以驱动1个或多个led灯，实现灯效控制，也可以不驱动led灯。

综上所述，本实用新型的霍尔传感器通过数字方式输出磁场强度信号，并且以通过菊花链的方式进行扩展，具有可靠性高，方便扩展使用的特点，并且集成led驱动，能够高效可靠的应用到霍尔键盘上面。本实用新型的霍尔键盘开发简单可靠性高，能够检测按键行程，用户可以根据自己的习惯调节按键手感、定制按键触发行程阈值。本实用新型的霍尔键盘使用的霍尔传感器采用菊花链的方式扩展，并且集成led驱动，这使得布局布线非常容易，能够采用单面板实现全键盘布局布线，具有成本低、可靠性高的特点。本实用新型的霍尔键盘同时对所有按键扫描，或者以菊花链为单位分别扫描，这使得扫描速度非常快，并且避免了同时按下多个按键会产生干扰的现象，能够确保键盘输入不失真。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1示出了本实用新型的霍尔传感器输出与磁场强度的关系示意图

图2示出了本实用新型的霍尔传感器的通信接口示意图

图3示出了本实用新型的霍尔传感器通过菊花链扩展连接示意图

图4示出了本实用新型的霍尔传感器的引脚示意图

图5示出了本实用新型的霍尔键盘的示意图

附图标记：

100，100-1，100-2，100-3,100-n，200，300-1，300-2，300-3——霍尔传感器

101，101-1，101-2，101-3，101-n，201，301-1，301-2，301-3——霍尔传感器sck引脚

102，102-1，102-2，102-3，102-n，202，302-1，302-2，302-3——霍尔传感器sdi引脚

103，103-1，103-2，103-3，103-n，203，303-1，303-2，303-3——霍尔传感器sdo引脚

110——主控芯片

111，311主控芯片sck信号

112，312主控芯片sdo信号

113，313主控芯片sdi信号

304-1，304-2，304-3——霍尔传感器vdd引脚

305-1，305-2，305-3——霍尔传感器vss引脚

306-1，306-2，306-3——霍尔传感器led1引脚

307-1，307-2，307-3——霍尔传感器led2引脚

308-1，308-2，308-3——霍尔传感器led3引脚

vdd——系统电源信号

vss——系统地信号。

具体实施方式

为了让本实用新型的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

现在将参照详细参考附图描述本实用新型的实施例。现在将详细参考本实用新型的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本实用新型中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本实用新型说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所实用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本实用新型。

如图1所示，是磁场强度与霍尔传感器输出的示意图，其输出采用带极性的二进制编码方式，也可以采取其他编码方式，例如，不带极性的二进制编码方式等。图1的横坐标是磁场强度，纵坐标是霍尔传感器的输出数值，当没有磁场施加于本霍尔传感器上时，其输出值为0，当有正磁场施加到霍尔传感器上时，根据磁场强度的大小，输出相应数字编码。当有负磁场施加到霍尔传感器上时，根据磁场强度大小，输出相应数字编码。

图2是霍尔传感器的串行通信接口示意图，霍尔传感器100中，sck引脚101是串行接口中的时钟信号输入接口，sdi引脚102是串行接口中的数据输入接口，sdo引脚103是串行接口中的数据输出接口。通过sck的电平宽度对芯片进行指令发送，芯片在收到指令后进行相应指令的响应与处理，然后从下一个sck的边沿开始，将芯片内部的数据从sdo管脚串行移出，将sdi管脚的数据串行移入缓存，在芯片内部的数据都输出完成后继续将从sdi移入缓存的数据从sdo管脚串行移出，每一个sck的触发沿对应同时移出和移入一个数据，直到sck停止为止。主控芯片在将从sdo串行移出的数据进行收集转换即得到所有的数据。芯片的控制以一个指令与一段数据传输为单位循环进行控制。

图3是多个霍尔传感器通过菊花链方式扩展使用的示意图。110是主控芯片，100-1、100-2、100-3一直到100-n是需要扩展的霍尔传感器。主控芯片的sdo信号112连接到菊花链的第一个霍尔传感器100-1的sdi引脚102-1，霍尔传感器100-1的sdo引脚103-1连接到霍尔传感器100-2的sdi引脚102-2，霍尔传感器100-2的sdo引脚103-2连接到霍尔传感器100-3的sdi引脚102-3，以此类推，直到霍尔传感器100-n，100-n的sdo引脚103-n连接到主控芯片的sdi端口113，主控芯片的sck信号111并联到所有菊花链中的霍尔传感器的sck引脚，例如100-1的sck引脚101-1、100-2的sck引脚101-2、100-3的sck引脚101-3，以及101-n的sck引脚101-n。通过菊花链的形式，主控芯片可以方便的与菊花链中每一个霍尔传感器通信，例如控制其工作状态，读取器信息等操作。

实施例一：

图4示出了实用新型的霍尔传感器的引脚示意图。

如图4所示，霍尔传感器200具有以下引脚：串行接口时钟引脚sck——201，串行接口数据输入引脚sdi——202，串行接口数据输出引脚sdo——203，电源引脚vdd——204，地引脚vss——205，led1驱动引脚led1——206，led2驱动引脚led2——207和led3驱动引脚led3——208。

在本实施例中，当有外界磁场施加到霍尔传感器200时，根据磁场强度的大小，霍尔传感器200将磁场强度转换成1bit或多bit数字信号。主控芯片可以通过串行接口时钟引脚sck201，串行接口数据输入引脚sdi202和串行接口数据输出引脚sdo203控制或查询霍尔传感器200的工作状态，读取转换结果，控制led1引脚206、led2引脚207和led3引脚208的工作状态，从而控制其驱动的led灯的工作状态。

在另一实施例中，可以取消led驱动引脚led1206，led驱动引脚led2207和led驱动引脚led3208。

在另一实施例中，可以有1个或n个led驱动引脚。

实施例二：

图5示出了本实用新型的霍尔键盘示意图。

如图5所示，霍尔键盘300包含3个霍尔传感器300-1、300-2和300-3。三个霍尔传感器的vdd引脚304-1、304-2和304-3连接到系统电源vdd321，三个霍尔传感器的vss引脚305-1、305-2和305-3连接到系统地信号vss322，霍尔传感器300-1的led驱动引脚306-1、307-1和308-1分别驱动一个led灯，霍尔传感器300-2的led驱动引脚306-2、307-2和308-2分别驱动一个led灯，霍尔传感器300-3的led驱动引脚306-3、307-3和308-3分别驱动一个led灯，主控芯片的sdo信号313接到霍尔传感器300-1的sdi引脚302-1，霍尔传感器300-1的sdo引脚303-1接到霍尔传感器300-2的sdi引脚302-2，霍尔传感器300-2的sdo引脚303-2接到霍尔传感器300-3的sdi引脚302-3，霍尔传感器300-3的sdo引脚303-3接到主控芯片的sdi信号312，主控芯片的sck信号311分别接到霍尔传感器300-1的sck引脚301-1、霍尔传感器300-2的sck引脚301-2和霍尔传感器300-3的sck引脚301-3。

在另一实施例中，可以通过菊花链的方式扩展任意多霍尔传感器。

在另一实施例中，可以把多个霍尔传感器分布在多条菊花链中，主控芯片控制多条菊花链。

综上所述，本实用新型的霍尔传感器通过数字方式输出磁场强度信号，并且以通过菊花链的方式进行扩展，具有可靠性高，方便扩展使用的特点，并且集成led驱动，能够高效可靠的应用到霍尔键盘上面。本实用新型的霍尔键盘开发简单可靠性高，能够检测按键行程，用户可以根据自己的习惯调节按键手感、定制按键触发行程阈值。本实用新型的霍尔键盘使用的霍尔传感器采用菊花链的方式扩展，并且集成led驱动，这使得布局布线非常容易，能够采用单面板实现全键盘布局布线，具有成本低、可靠性高的特点。本实用新型的霍尔键盘同时对所有按键扫描，或者以菊花链为单位分别扫描，这使得扫描速度非常快，并且避免了同时按下多个按键会产生干扰的现象，能够确保键盘输入不失真。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。