专利名称：扩展感应键的键盘电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子产品用的感应键盘的设计技术，特别是一种扩展感应键的键
盘电路，本实用新型在感应键信号通道数不变的情况下，可以使感应键数量成倍的扩展。
背景技术：
感应键盘是许多电子产品必需的输入配件，常见感应键盘具有一个信号通道和若 干感应键信号通道，每一个感应键信号通道连接到ADC的一个输入端，感应键数等于感应 键信号通道数，增加一个感应键，需要增加一个感应键信号通道，当感应键数量比较多时， 占用的ADC芯片管脚也比较多，同时给产品PCB布线设计增加了难度，导致产品体积加大， 成本增加。
发明内容为了克服现有感应键盘技术存在的以上问题，本实用新型提供一种扩展感应键的 键盘电路，以节省ADC芯片管脚资源，满足电子产品设计需要。 本实用新型扩展感应键的键盘电路，包括 由N个高频信号通道和n个感应键信号通道构成的NXn矩阵，于该矩阵的 每一个交汇点处连接一个感应键转换电路； —模数转换器(ADC)，其各输入端分别连接所述NXn矩阵的n个感应键信号通 道； N个高频信号发生器，它们分别连接所述NXn矩阵的N个高频信号通道；以及， —CPU，它与N个高频信号发生器、模数转换器连接，控制N个高频信号发生器分时
工作，向NXn矩阵的相应的高频信号通道馈送高频信号，通过模数转换器分时采集n个感
应键信号通道上的电压值，并与在先存储于存储器内的相应参考电压比较确定有否感应按
键信号。当发现某感应键信号通道上的电压值低于相应参考电压时，则，连接于该感应键信
号通道和具有高频信号的高频信号通道的交汇点的感应键有手指触按动作。 所述感应键转换电路包括一感应电极，连接于感应电极的第一电阻，连接于第一
电阻的另一端和地之间的滤波电容，并联于滤波电容的第二电阻，以及一个整流二极管，该
整流二极管的负、正端分别接感应电极和地，感应电极通过一耦合电容连接至相应高频信
号通道。所述高频信号发生器输出频率为50KHz-4MHz的高频信号。 所述高频脉冲信号通道数N为2-16，感应键信号通道数n为2_16。 所述CPU、模数转换器以及N个高频信号发生器均集成于一个SoC(Systemon a
Chip)芯片内。 本实用新型通过增加高频信号发生器和高频信号通道数，以扫描方式由芯片内部 CPU分时切换高频信号发生器工作，并分时检测、处理按键信号。 本方案中，感应键数=感应键信号通道数X高频信号通道数，在感应键信号通道数不变的情况下，当高频信号通道数增加时，感应键数成倍数增加，有效节省了芯片管脚资 源，同时降低了产品PCB布线的难度，使产品的生产成本降低。
图1为本扩展感应键的键盘电路的一实施例原理图； 图2为图1中的感应键转换电路图。
具体实施方式以下结合实施例图详细说明。 参照图l，图示扩展感应键的键盘电路主要包括N个P丽高频信号发生模块(简 称P丽模块)， 一个模数转换器(ADC) ， CPU，以及连接N个P丽模块、模数转换器的一个NXn 矩阵等。 该NXn矩阵由N个P丽高频脉冲通道1_N(即高频信号通道)和n个感应键信号 通道l-n构成，于该NXn矩阵的每一个交汇点处连接一个感应键转换电路(即图1中的各 单元电路)，所述n个感应键信号通道分别连接ADC的一个输入端；所述的N个P丽高频脉 冲通道1-N分别连接一个P丽模块输出。N个P丽模块、ADC分别与CPU连接。P丽模块输 出频率为50KHz-4MHz的P丽脉冲信号。CPU控制N个P丽模块分时工作，向NXn矩阵的 相应的P丽高频脉冲通道馈送50KHz-4腿z的P丽脉冲信号，通过ADC分时采集n个感应键 信号通道上的电压值，并与在先存储于存储器内的相应参考电压比较确定有否感应按键信 号。 开机时，CPU通过ADC采集无手指触按时所述n个感应键信号通道上的直流电压 值作为参考电压，并存储。 CPU的存储器内的所述参考电压是能够更新的，CPU运行中，间隔一定时间通过 ADC采集无手指接触时n个感应键信号通道上的电压值作为新参考电压，并更新前一次存 储在该存储器内的参考电压。 根据具体设计要求，所述高频信号通道数N、感应键信号通道数n可在2-16之间选 择。 所述CPU、 ADC以及N个P丽高频信号发生模块等均集成于一个SoC芯片内。 其中，P丽高频脉冲通道1和感应键信号通道1交汇点的感应键转换电路如图2。 该感应键转换电路包括一感应电极，连接于感应电极的第一电阻Rl，连接于第一电阻Rl 的另一端和地之间的滤波电容C7，并联于滤波电容C7的第二电阻R7，以及一个整流二极管 D1，该整流二极管D1的负、正端分别接感应电极和地，感应电极通过一耦合电容C1连接至 P丽高频脉冲通道1，滤波电容C7、第二个电阻R7和第一电阻R1的公共端(即输出端)连 接感应键信号通道l。 各感应键的感应电极通常为金属片、导电橡皮等，它们分布在PCB上的各键位处， 上面覆盖绝缘层或面板。当手指接触某感应金属片上面的绝缘层时，该感应金属片和地之 间形成一个感应电容(与整流二极管D1并联)，该感应电容作为旁路电容将部分高频信号 向地泄放(或该感应电容引入了插入损耗)，从而导致其输出端的直流电压信号下降。CPU 通过模数转换器检测该变化后的电压值，与其参考电压(无手指触按动作时，感应键转换
4电路的输出直流电压)比较即可确认有手指触按动作。 根据产品外观要求可对感应键进行多种变形设计，可以设计成直线、弧线、圆形排
列，还可以设计成不规则排列，从而给消费者带来使用中各种新颖的使用感受。 如图1 ，本实用新型配置可提供频率为50KHz-4MHz的P丽脉冲信号N个P丽高频
信号发生模块(简称P丽模块)，并增加高频信号通道数，以扫描方式由芯片内部CPU分时
切换P丽模块工作，并分时检测、处理按键信号。 图1扩展感应键的键盘电路具体实施、工作过程如下 使N个P丽高频脉冲通道1-N(即高频信号通道)和n个感应键信号通道形成NXn 矩阵，于NXn矩阵的每一个交汇点处连接一个图2感应键转换电路(即图1中的各单元电 路)，将每一个P丽高频脉冲通道连接到一个P丽模块，每一个感应键信号通道连接到模数 转换器的一个输入端； CPU控制N个P丽模块分时工作，向NXn矩阵的相应的P丽高频脉冲通道馈送 686KHz的P丽脉冲信号，通过模数转换器分时采集n个感应键信号通道上的电压值，并与在 先存储的相应参考电压比较确定有否感应按键信号，当发现某感应键信号通道上的电压值 低于相应参考电压时，则，连接于该感应键信号通道和具有P丽脉冲信号的P丽高频脉冲通 道的交汇点的感应键有手指触按动作。 如在时间片段1内，P丽模块1工作，向P丽高频脉冲通道1馈送P丽脉冲信号， 关闭其它P丽模块，判断此时连接P丽高频脉冲通道1的哪一个感应键是否有按键信号； 在时间片段2内，P丽模块2工作，向P丽高频脉冲通道2馈送P丽脉冲信号，关 闭其它P丽模块，判断此时连接P丽高频脉冲通道2的哪一个感应键是否有按键信号；如此 依次循环分时操作。 CPU运行中，可以间隔一定时间通过ADC采集无手指接触时若干感应键信号通道 上的电压值作为新参考电压，并更新前一次存储的参考电压，这样可以减少环境温度、湿度 等变化导致参考电压变化，出现的误操作。
权利要求扩展感应键的键盘电路，其特征在于包括由N个高频信号通道和n个感应键信号通道构成的N×n矩阵，于该矩阵的每一个交汇点处连接一个感应键转换电路；一模数转换器，其各输入端分别连接所述N×n矩阵的n个感应键信号通道；N个高频信号发生器，它们分别连接所述N×n矩阵的N个高频信号通道；以及，一CPU，它与N个高频信号发生器、模数转换器连接，控制N个高频信号发生器分时工作，向N×n矩阵的相应的高频信号通道馈送高频信号，通过模数转换器分时采集n个感应键信号通道上的电压值，并与在先存储于存储器内的相应参考电压比较确定有否感应按键信号。
2. 根据权利要求1的扩展感应键的键盘电路，其特征在于所述感应键转换电路包括 一感应电极，连接于感应电极的第一电阻，连接于第一电阻的另一端和地之间的滤波电容， 并联于滤波电容的第二电阻，以及一个整流二极管，该整流二极管的负、正端分别接感应电 极和地，感应电极通过一耦合电容连接至相应高频信号通道。
3. 根据权利要求1或2的扩展感应键的键盘电路，其特征在于所述高频信号发生器 输出频率为50KHz-4MHz的高频信号。
4. 根据权利要求l的扩展感应键的键盘电路，其特征在于其中，高频脉冲信号通道数 N为2-16，感应键信号通道数n为2-16。
5. 根据权利要求1的扩展感应键的键盘电路，其特征在于所述CPU、模数转换器以及 N个高频信号发生器均集成于一个SoC芯片内。
6. 根据权利要求1或5的扩展感应键的键盘电路，其特征在于所述CPU的存储器内 的所述参考电压是能够更新的，CPU运行中间隔一定时间通过模数转换器采集无手指接触 时若干感应键信号通道上的电压值作为新参考电压，并更新前一次存储在该存储器内的参 考电压。
专利摘要扩展感应键的键盘电路，包括由N个高频信号通道和n个感应键信号通道构成的N×n矩阵，于该矩阵的每一个交汇点连接一感应键转换电路；ADC，其输入端分别连接所述矩阵的n个感应键信号通道；N个高频信号发生器，分别连接所述矩阵的N个高频信号通道；及，CPU，与N个高频信号发生器、ADC连接，控制N个高频信号发生器分时工作，向N×n矩阵馈送高频信号，通过ADC分时采集n个感应键信号通道上的电压值，并与在先存储的相应参考电压比较确定有否感应按键信号。其通过增加高频信号通道，切换高频信号发生器分时工作，分时检测按键信号。在感应键信号通道数一定时，感应键数成倍数增加，节省了芯片管脚资源，并降低了产品PCB布线难度，使生产成本降低。
文档编号G06F3/02GK201465043SQ20092013262
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月8日 优先权日2009年6月8日
发明者丘守庆, 刘春光, 李鹏, 许申生 申请人:深圳市鑫汇科科技有限公司