专利名称：一种键盘信号处理方法及键盘信号电路的制作方法
技术领域：
本发明属于控制技术类，尤其涉及仪表、电器设备的键盘信号的控制技术。
背景技术：
键盘是仪器仪表、电器设备与测控系统中不可缺少的人机对话设备。传统的按键输入识别方法有直接式每一位按键占用一根I/O口线；矩阵扫描式M×N位按键占用M+N根I/O口线；或采用专用键盘编码控制芯片，如经典的芯片8279，及近年来出现的BC7280等。按专用键盘编码控制芯片与单片机的接口方式又可分为两种；一种是并口方式，一种是串口方式。不管是那种接口方式，键盘编码控制芯片都要占用单片机两根以上的I/O口线。况且专用键盘编码控制芯片的价值不菲，往往要超过微处理器的价格。
《单片机与嵌入式系统应用》2001年第11期公开了“一种用N+1个I/O口实现的N×N矩阵式键盘”，提出了一种用N+1个I/O口实现的N×N矩阵式键盘，在实现N×N位键盘时可以节省N-1根I/O口线。但这种方法其外部接口电路复杂，编程也很复杂。
《国外电子元器件》2001年第12期公开了“节约单片机端口资源的键盘电路”，通过采用组合逻辑的方式，用较少的I/O口线实现较多的按键数。但这种方法仍然需要较复杂的外部接口电路和编程。《电子技术应用》2001年第27(4)期公开了“一种频率编码键盘的设计与实现”，提出了采用一根I/O口线就可实现多位按键，节省I/O口线已到了极点。但这些键盘接口电路都太复杂，需要精度较高的电阻及其品种，不利于推广使用。
中国专利申请第97181777.4号公开了一种键区的输入检测电路的技术方案，中国专利申请第97102341.7号公开了一种键盘暨电阻选择界面电路扫描方法及装置的技术方案，这两项专利的技术方案都是采用不同的电阻构成振荡器，用频率编码实现键值的识别和信号的传输，节省了微处理器的I/O口线。但其键盘接口电路都较复杂，而且需要精度较高的电阻及其品种，工艺性太差。
发明内容
本发明的目的是提供一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，解决上述难题，以满足电路简单，制造容易，经济节约等多方面的需要。
本发明的目的是这样实现的一种键盘信号处理方法，包括下列步骤1，将不同阻值的电阻构成的键盘信号电路输出端，与振荡器输入端，或分频器输入端连接；2，按下键盘的键号开关，由振荡器输出端或分频器输出端，输出不同周期且与所按键号开关呈对应关系的周期信号。
由于本发明采用了以上的技术方案，因而具有以下的优点1，采用信号的周期来实现键值的编码。由于多谐振荡器的输出信号周期与电阻成正比，因而要得到周期不同但它们之间依次相差相同的值时，可以用阻值相同的电阻串连来实现，这样电路简单。
2，使用分频器(带振荡器或不带振荡器)，通过键号开关选择不同周期的信号输出，同样实现了键值的编码，电路也十分简单。
3，成本低廉，相比于常规的键盘接口集成电路，本发明的成本只有五分之一。由于微处理器测量脉宽比测量频率简单，容易实现，编程更容易。
4，本发明同样只需一根I/O口线，就能实现多位按键输入。
图1是本发明的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路的键盘电路原理示意图；图2是本发明的第一种键盘信号处理方法的键盘信号电路的原理示意图；图3是本发明的第二种键盘信号处理方法的键盘信号电路的原理示意图；图4是本发明的第三种键盘信号处理方法的键盘信号电路的原理示意图；图5是本发明的第四种键盘信号处理方法的键盘信号电路的原理示意图；图6是本发明的第五种键盘信号处理方法的键盘信号电路的原理示意图；图7是本发明的第六种键盘信号处理方法的键盘信号电路的原理示意图；图8是本发明的第七种键盘信号处理方法的键盘信号电路的原理示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的实施作如下详述在图1中，键盘信号处理方法的键盘信号电路，其键盘的键号开关输入端分别设置有数只电阻R，电阻R之间相互串联连接；键盘的键号开关输出端相互并联连接。
其中，RK1、RK2……RKN依次串连。当键号开关没有按下(闭合)时，电路相当于开路(电阻值无穷大)。当K1按下(闭合)时，电路阻值等于NR。当K2按下(闭合)时，电路阻值等于(N-1)R。……，当KN按下(闭合)时，阻值等于R。本电路中所有的电阻R都取相同的电阻值。
在图2中，本发明的键盘信号处理方法的键盘信号电路，其单运放模块正极输入端与电阻R2、单运放模块输出端顺序连接，单运放模块正极输入端与电阻R1、接地极、电容C、单运放模块负极输入端、电阻RK、单运放模块输出端顺序连接；电阻R3一端与单运放模块正极输入端连接，另一端与单运放模块电源输入端连接；电阻R4一端与单运放模块输出端连接，另一端与单运放模块电源输入端连接。
其中，本发明采用一枚单运放实现多谐振荡器，不难得出，电路的振荡周期T∝RKC。如果改变电阻RK的值，可以得到不同的振荡周期T值。而RK是采用图1所示的电路实现的。当图1中的所有电阻都采用同一阻值时，按下键号开关KN-1时得到的信号周期是按下KN时的两倍，按下KN-2时得到的信号周期是按下KN时的3倍，……，按下K1时得到的信号周期是按下KN时的N倍。单运放可以采用TL061。
在图3中，本发明的键盘信号处理方法的键盘信号电路，其信号输入端VCC与电阻R1、运放A1的正极输入端、运放A2的负极输入端顺序连接；单运放A1的负极输入端、电阻RK、单运放A2的输出端顺序连接；电容C分别与运放A1的负极输入端、运放A1的输出端连接，电阻R3分别与运放A1的输出端、运放A2的正极输入端连接，电阻R4分别与运放A2的正极输入端、运放A2的输出端连接，电阻R2分别与运放A1的正极输入端、电源地连接。
其中，本发明采用双运放来实现具有线性积分环节的多谐振荡器，是为了得到更均匀的键值分布，也即在RK1、RK2、……、RKN取相同值(这样工艺性好、易推广使用)的情况下，电路的振荡周期T与键值成优良的线性关系，即周期更准确。双运放可以采用TL062。同样，RK采用图1所示的电路实现的。
在图4中，键盘信号处理方法的键盘信号电路，其电阻RK分别与反相器输入端、反相器输出端连接，电容C分别与反相器输入端、接地极连接。
其中，本发明采用施密特触发反相器实现多谐振荡器，因而只需一枚电阻和电容就可构成多谐振荡器。施密特触发反相器可以采用74HC68。同样，RK也采用图1所示的电路实现的。
在图5中，键盘信号处理方法的键盘信号电路，其分频器为74HC4060型号，分频器其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3脚分别与键号开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10连接，其11、10、9脚分别与电阻RS、电阻RX、电容CX的一端连接，其12脚与接地极连接；电阻RS、电阻RX、电容CX的另一端共同相连接。
其中，本发明采用带振荡器的分频器集成电路块74HC4060，电阻RS、RX和电容CX可采用固定不变的值，因而该电路的键值输出(脉宽)是依次为2倍的关系，准确而又稳定。
在图6中，键盘信号处理方法的键盘信号电路，其振荡器由带分频器和晶体振荡器构成；分频器74HC4060其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3脚分别与键号开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10连接，其11脚、电容C1、接地极、电容C0、10脚顺序连接；电阻RF、晶体振荡器XTAL的一端分别与74HC4060其11脚连接，另一端分别与74HC4060其10脚连接；74HC4060其12脚与电源地连接。
其中，本发明采用带振荡器的分频器，和晶体振荡器构成；因而该电路的键值输出(脉宽)是依次为2倍的关系，更准确、更稳定。晶体可以采用32768Hz或1MHz晶体。带振荡器的分频器可以采用74HC4060。
在图7中，键盘信号处理方法的键盘信号电路，其分频器为74HC4040，其9、7、6、5、3、2、4、13、12、14、15、1脚分别与键号开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10连接，其11脚与外部时钟连接，12脚与电源地连接。
其中，本发明采用专门的分频器和外部时钟或微处理器输出的时钟，因而该电路的键值输出(脉宽)是依次为2倍的关系，准确而又稳定，并且与微处理器的时钟同步。分频器可以采用74HC4040，外部时钟可采用1MHz晶振。
在图8中，键盘信号处理方法的键盘信号电路，其中分频器由微处理器构成，其键号开关K11、K12、K13、……、K18的一端与微处理器89C51的21脚连接，另一端分别与微处理器89C51的1、2、3、……、8脚连接；键号开关K21、K22、K23、……、K28的一端与微处理器89C51的22脚连接，另一端分别与微处理器89C51的1、2、3、……8脚连接；……；键号开关K81、K82、K83、……、K88的一端与微处理器89C51的28脚连接，另一端分别与微处理器89C51的1、2、3、……、8脚连接；微处理器89C51的14脚作为输出端。
其中，本发明采用微处理器，或晶体振荡器及和其输出的时钟。键号开关输出(脉宽)是依次为固定差值的关系，即键号开关(脉宽)均匀分布在一定的范围内，这样可以有更多的按键，键号准确而又稳定，并且与微处理器的时钟同步。专门的分频器可以采用微处理器，如89C51；也可采用可编程逻辑门阵列，如MCS8048、ATF1502AS-15JC44；或定制其它同类型号的芯片，同样可达到本发明的目的，功能和效果。
权利要求
1.一种键盘信号处理方法，包括下列步骤；1)将不同阻值的电阻构成的键盘信号电路输出端，与振荡器输入端，或分频器输入端连接；2)按下键盘的键号开关，由振荡器输出端或分频器输出端，输出不同周期且与所按键号开关呈对应关系的周期信号。
2.根据权利要求1所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，键盘的键号输入端分别设置有数只电阻R，电阻R之间相互串联连接；键盘的键号输出端相互并联连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，单运放模块正极输入端与电阻R2、单运放模块输出端顺序连接，单运放模块正极输入端与电阻R1、接地极、电容C、单运放模块负极输入端、电阻RK、单运放模块输出端顺序连接；电阻R3一端与单运放模块正极输入端连接，另一端与单运放模块电源输入端连接；电阻R4一端与单运放模块输出端连接，另一端与单运放模块电源输入端连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，信号输入端VCC与电阻R1、单运放模块A1正极输入端、单运放模块A2负极输入端顺序连接；单运放模块A1负极输入端与电阻RK、单运放模块A2输出端顺序连接；电容C分别与单运放模块A1负极输入端、单运放模块A1输出端连接，电阻R3分别与单运放模块A1输出端、单运放模块A2正极输入端连接，电阻R4分别与单运放模块A2正极输入端、单运放模块A2输出端连接，电阻R2分别与单运放模块A1正极输入端、接地极连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，电阻RK分别与反相器输入端、反相器输出端连接，电容C分别与反相器输入端、接地极连接。
6.根据权利要求1所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，分频器为74HC4060型号，其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3脚分别与键号开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10连接，其11、10、9脚分别与电阻RS、电阻RX、电容CX的一端连接，其12脚与接地极连接；电阻RS、电阻RX、电容CX的另一端共同相连接。
7.根据权利要求1所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，振荡器由带分频器和晶体振荡器构成，分频器74HC4060型号其7、5、4、6、14、13、12、1、2、3脚分别与键号开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10连接，其11脚、电容C1、接地极、电容C0、10脚顺序连接；电阻RF、晶体振荡器XTAL的一端分别与74HC4060其11脚连接，另一端分别与与74HC4060其10脚连接，74HC4060其12脚与接地极连接。
8.根据权利要求1所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，分频器为74HC4060型号，其9、7、6、5、3、2、4、13、12、14、15、1脚分别与键号开关K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10连接；其11脚与外部时钟模块连接，12脚与接地极连接。
9.根据权利要求1所述的一种键盘信号处理方法的键盘信号电路，其特征在于，分频器由微处理器构成，其键号开关K11、K12、K13、……、K18的一端与微处理器89C51的21脚连接，另一端分别与微处理器89C51的1、2、3、……、8脚连接；键号开关K21、K22、K23、……、K28的一端与微处理器89C51的22脚连接，另一端分别与微处理器89C51的1、2、3、……8脚连接；键号开关K81、K82、K83、……、K88的一端与微处理器89C51的28脚连接，另一端分别与微处理器89C51的1、2、3、……、8脚连接；微处理器89C51的14脚作为输出端。
全文摘要
一种键盘信号处理方法及键盘信号电路，包括下列步骤1，将不同阻值的电阻构成的键盘信号电路输出端，与振荡器输入端，或分频器输入端连接；2，按下键盘的健号开关，由振荡器输出端或分频器输出端，输出不同周期且与所按键号开关呈对应关系的周期信号。具有1，采用信号周期实现键值编码。由于振荡器输出信号周期与电阻成正比，采用数只阻值相同的电阻串连就可实现，电路十分简单。2，采用分频器(带振荡器或不带振荡器)，通过键号开关选择不同周期的信号输出，可实现键值编码。3，成本低廉，只有目前键盘接口集成电路的1/5。采用微处理器测量脉宽比测量频率简单，编程更容易。4，只需一根I/O口线，就能实现多位按键输入。
文档编号G06F3/00GK1399181SQ0212966
公开日2003年2月26日 申请日期2002年9月10日 优先权日2002年9月10日
发明者李刚, 林凌, 任惠茹 申请人:天津大学