专利名称：解决键盘扫描中电平冲突的装置、方法及键盘扫描系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及键盘扫描技术领域，尤其涉及一种解决键盘扫描中电平冲突的装置、方法及键盘扫描系统。
背景技术：
参见图1，图1是现有3×3的键盘扫描系统的结构示意图。其中，D1、D2和D3分别对应三条列检测线；S1、S2和S3分别对应三条行扫描线；K11～K33依次对应检测线与扫描线交叉处的九个按键。三条检测线对应的上拉电阻分别是R1、R2和R3。图1所示键盘扫描系统中，各条扫描线上的扫描信号由用字母“X”标识的组合器件产生，并且，为能够准确地检测出被按下的按键，在同一时刻，从三个X装置输出的扫描信号中，只有一个输出低电平，其他两个均输出高电平；相应地，在同一时刻的三条扫描线上，也只有一条被输入低电平，而其他两条均被输入高电平。
图1中，用于输出扫描信号的组合器件X由两个金属氧化物半导体(MOS)管组成，其中，与电源Vcc的正极相接的是P沟道MOS(PMOS)管，接地的是N沟道MOS(NMOS)管。该组合器件具有反相特性，组合器件的输入端是上述两个MOS管的栅极，当组合器件的输入端输入高电平时，NMOS管被导通，PMOS截止，组合器件的输出端在PMOS管的漏极输出低电平；当组合器件的输入端输入低电平时，PMOS管被导通，NMOS管截止，组合器件的输出端在PMOS管的漏极输出高电平。图1中通过组合器件输出扫描信号的电路结构也称为推拉式结构，该结构的特点就是既能输出低输出阻抗的高电平，也能输出低输出阻抗的低电平，因此，具有较强的负载驱动能力。
图2是现有一个按键被按下后形成的按键检测电路示意图。设被按下的按键是K21，由于按键被按下后，检测线与扫描线被接通的时间长度远大于扫描线上输出扫描信号的时间间隔，因此，这段时间内，S2上的扫描信号会相继出现高电平和低电平。图2a是K21被按下时，上述组合器件输出高电平时的按键检测电路示意图。图2a中，在K21被按下的情况下，由于S2上输出高电平，因此，在D1上也检测到高电平，这一检测结果并不能确定哪个按键被按下。图2b是K21被按下时，上述组合器件输出低电平时的按键检测电路示意图。图2b中，在K21被按下的情况下，D1上检测到低电平。也就是说，在K21被正常按下至抬起这段时间内，D1上既能够检测到图2a所示的高电平，也能够检测到图2b所示的低电平，在D1上检测到这一低电平时，就能够确定有按键被按下，且可通过读取各个扫描线输入端电平，与各个检测线上检测到的电平，能够确定是哪个按键被按下。如K21被按下，则对应三条扫描线的输入端电平分别是1、0、1；对应三条检测线检测电平分别是0、1、1；根据读取到的上述两种数据的组合101011，能够唯一确定被按下的键即是K21。
对于同一根检测线上只有一个按键被按下的情况，运用上述图1所示系统，能获得准确的检测结果。但是，对于同一根检测线上有两个或更多个按键被按下的情况，上述系统中将出现电平冲突的现象，并将导致错误的检测结果。原因如下参见图3，图3是同一根检测线上有两个按键被按下后形成的按键检测电路图。设此时被按下的按键是K21和K31。由于图3中组合器件A与组合器件B在同一时刻输出的电平应该反相。因此，可设A中两个MOS管的栅极输入低电平，对应的A的输出端应输出高电平；B中两个MOS管的栅极输入高电平，对应的B的输出端应输出低电平。但是，由于K21与K31被同时按下，相当于A的输出端与B的输出端在O点被短接，于是，在O点出现电平冲突的现象。
图4是图3的等效电路图。其中，设图3中A与B采用的PMOS管与NMOS管均相同。设NMOS管被导通时的内阻为rn，PMOS管被导通时的内阻为rp，那么图3中PMOS管与NMOS管等效于图4中的电阻rn与rp。由图4电路可得出D1上检测到的电平，即O点的电平为Uo=rnrn+rp×Vcc...(1)]]>公知电阻rn与rp相差不大，因此得到的Uo可能是Vcc的1/2。可见，同一根中两个按键被按下后，由于A输出端与B输出端的短接，导致D1上检测到的电平既非高电平，也非低电平，出现检测结果不确定的严重后果。而且，由于电阻rn与rp阻值很小，使A与B具有较强的负载驱动能力，在A的输出端与B的输出端短接后，会因流过B中PMOS管的电流过大而将该PMOS管烧坏。
发明内容
本发明提供一种解决键盘扫描中电平冲突的装置，包括限流电阻和金属氧化物半导体MOS管；限流电阻，用于连接外部电源与MOS管，在MOS管被导通时限制流过该MOS管的电流；MOS管，用于输出扫描信号。
优选地，所述MOS管为N沟道MOS管。
优选地，所述MOS管的源极接地。
优选地，所述限流电阻连接外部电源的正极与所述MOS管的漏极。
优选地，所述限流电阻的阻值在10K欧姆至100K欧姆之间。
本发明提供一种键盘扫描系统，包括N条扫描线、M条检测线和N×M个按键，N≥2，M≥1，和解决键盘扫描中电平冲突的装置，该解决键盘扫描中电平冲突的装置包括限流电阻和金属氧化物半导体MOS管；限流电阻，用于连接外部电源与MOS管，在MOS管被导通时限制流过该MOS管的电流；MOS管，用于输出扫描信号。
本发明提供一种解决键盘扫描中电平冲突的方法，包括在外部电源与MOS管之间接入限流电阻；
利用限流电阻限制MOS管被导通时，流过所述MOS管的电流。
优选地，所述MOS管为N沟道MOS管。
优选地，所述MOS管的源极接地。
优选地，所述限流电阻的阻值在10K欧姆至100K欧姆之间。
由上述本发明提供的技术方案可见，本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置及方法通过利用限流电阻，在MOS管导通时，限制流过该MOS管的电流，从而将从被导通的MOS管输出电平限制在低电平，这样，在键盘扫描阵列中的同一根检测线上有两个或两个以上按键均被按下的情况下，能够确保被导通的MOS管输出的电平为确定的低电平，解决电平冲突问题，保证检测线上得到正确的检测结果。
图1是现有3×3的键盘扫描系统；图2是现有一个按键被按下后形成的按键检测电路示意图；图3是同一根检测线上有两个按键被按下后形成的按键检测电路图；图4是图3的等效电路图；图5是本发明一个较佳实施例中解决键盘扫描中电平冲突的装置的示意图；图6是本发明实施例中键盘扫描系统的结构示意图；图7是本发明较佳实施例中一个按键被按下后形成的按键检测电路示意图；图8是本发明较佳实施例中两个按键被按下后形成的按键检测电路示意图；图9是图8的等效电路图。
具体实施例方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图作进一步详细描述。
本发明提供一种解决键盘扫描中电平冲突的装置。图5是该装置一个较佳实施例的示意图。本发明提供的装置中包括限流电阻和MOS管；限流电阻，用于连接外部电源与MOS管，在MOS管被导通时限制流过该MOS管的电流；MOS管，用于输出扫描信号。其中，MOS管的源极接地。
参见图6，图6是本发明实施例中键盘扫描系统的结构示意图。该键盘扫描系统，包括N条扫描线、M条检测线和N×M个按键，N≥2，M≥1，以及如图5所示的解决键盘扫描中电平冲突的装置。
图7是本发明较佳实施例中一个按键被按下后形成的按键检测电路示意图，其中，以图6所示的键盘扫描系统为例，设扫描线上的扫描信号由本发明的解决键盘扫描中电平冲突的装置产生，且N＝3，M＝3。本实施例中，MOS管为NMOS管。在图7a中，输入NMOS管栅极的电平信号为低电平，相应地，从该NMOS管漏极输出的就是高电平，当K21被按下后，D1上检测到高电平，由于D1本身输出的是高电平，因此，从这一检测结果中并不能检测出有按键被按下的事件。在K21被按下至抬起这段时间内，NMOS管除会输出高电平，还会输出低电平，对应地，在图7b中，输入NMOS管栅极的电平信号为高电平，根据NMOS管的反相特性，漏极将输出低电平，若被按下的按键是K21，那么在D1上将检测到低电平，这时，K21被按下这一事件就被检测出来。因此，采用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置，向扫描线上输送扫描信号，在有按键被按下时，根据现有检测机制，能够从检测线上检测到按键被按下的事件。
本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置相对现有图1所示组合器件X而言，所具有的突出优点在于当同一根检测线上出现两个或两个以上按键均被按下的情况时，采用本发明给出的解决键盘扫描中电平冲突的装置时，能够解决背景技术中提及的电平冲突问题。
图8是本发明较佳实施例中两个按键被按下后形成的按键检测电路示意图。为便于区分，用RH表示解决键盘扫描中电平冲突的装置中的限流电阻，检测线D1上的上拉电阻仍用R1表示。为便于描述，用C表示向扫描线S2输送扫描信号的解决键盘扫描中电平冲突的装置；用D表示向扫描线S3输送扫描信号的解决键盘扫描中电平冲突的装置。可设C中NMOS管的栅极输入低电平，对应的C的输出端应输出高电平；D中NMOS管的栅极输入高电平，对应的D的输出端应输出低电平。当K21与K31均被按下后，C的输出端与D的输出端被连接上，检测电路中的电流i如图8中箭头所示。
图9是图8的等效电路图，其中，电阻rn是NMOS管导通时的内阻。此时，D1上检测到的电平为图9中P点的电平。本发明实施例中，根据图9所示电路图，计算出P点电平Up=rnrn+R′×Vcc...(2)]]>其中，R′是两个电阻RH与一个R1并联的阻值。本发明实施例由计算式(2)推知，只要能够在P点获得一个确定的低电平，那么就能够检测出有按键被按下这一事件。于是，本发明实施例通过设定RH一个的取值范围，来控制P点的电平。本实施例中，可将RH的取值范围设定在10K欧姆至100K欧姆之间。这样，RH或R1与rn相比，要高出几个数量级，相应地，也保证R′远大于rn。这样，在rn上分得的电压，或者说，P点的电平能够保持在一个确定的低电平位，从而保证当有两个按键被按下时，能够解决背景技术中出现的电平冲突问题，并得出正确的检测结果。
基于上述运用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置，解决背景技术中提及同一根检测线上两个按键均被按下时出现的电平冲突问题，简易推导可知，采用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置，同样能够解决同一根检测线上两个以上按键均被按下时可能出现的电平冲突问题，并得出正确的检测结果。
本发明还提供一种解决键盘扫描中电平冲突的方法，该方法改进现有解决键盘扫描中电平冲突的电路，通过在外部电源与MOS管之间接入限流电阻；利用限流电阻限制MOS管被导通时，流过该MOS管的电流。其中，MOS管的源极接地。采用本发明提供的上述方法改进现有输出键盘扫描信号的电路后，得到的输出键盘扫描信号的电路可为上述图5所示的本发明提供解决键盘扫描中电平冲突的装置。
本发明一个实施例中，设上述MOS管为NMOS管。本实施例中，一个按键被按下后形成的按键检测电路可参见图7所示。在图7a中，输入NMOS管栅极的电平信号为低电平，相应地，从该NMOS管漏极输出的就是高电平，设K21被按下，那么此时D1上检测到高电平，由于D1本身输出的是高电平，因此，从这一检测结果中并不能检测出有按键被按下的事件。在K21被按下至抬起这段时间内，NMOS管除会输出高电平，还会输出低电平。在图7b中，输入NMOS管栅极的电平信号为高电平，根据NMOS管的反相特性，漏极将输出低电平，当K21被按下至抬起这段时间内，在D1上就能够检测到低电平，这样，K21被按下这一事件就被检测出来。
若同一根检测线上有两个或两个以上按键被按下，那么采用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的方法能够解决上述背景技术中出现的电平冲突现象。设同一根检测线上有两个按键均被按下，参见图8，根据现有检测机制，当C中NMOS管的漏极输出低电平信号时，D中NMOS管的漏极输出高电平。对应地，C中NMOS管的栅极被输入高电平，处于导通状态；而D中NMOS管的栅极被输入低电平，处于截止状态。当K21与K31均被按下后，C的输出端与D的输出端被连接上，检测电路中的电流如图7中箭头所示。参见图8，K21与K31均被按下后，D1上检测到的电平为图9中P点的电平。根据图9所示电路图，P点电平可由上述计算式(2)表示，其中，R′是两个电阻RH与一个R1并联的阻值。本发明实施例由计算式(2)推知，只要能够在P点获得一个确定的低电平，那么就能够检测出有按键被按下这一事件。于是，本发明实施例通过设定RH一个的取值范围，来控制P点的电平。本实施例中，可将RH的取值范围设定在10K欧姆至100K欧姆之间。这样，RH或R1与rn相比，要高出几个数量级，相应地，也保证R′远大于rn。这样，在rn上分得的电压，或者说，P点的电平能够保持在一个确定的低电平位，从而保证当有两个按键被按下时，能够解决背景技术中出现的电平冲突问题，并得出正确的检测结果。
基于上述运用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的方法，解决背景技术中提及同一根检测线上两个按键均被按下时出现的电平冲突问题，简易推导可知，采用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的方法，同样能够解决同一根检测线上两个以上按键均被按下时可能出现的电平冲突问题，并得出正确的检测结果。
采用上述本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置或方法向扫描线上输送扫描信号，还能够将两个或两个以上均被按下的按键检测出来。参见图6，设三条扫描线为键盘扫描输入/输出(I/O)端口的输出端，三条检测线为I/O端口的输入端。
先介绍一个按键被按下的情况下，通过检测线的检测结果确定该按键的过程。设按键K21被按下，S2上输出低电平时，S1与S3上输出高电平；D1上检测到的就是低电平，D2和D3上仍保持高电平。对应地，I/O端口读取到的识别码为101011，根据该识别码，确定出被按下的按键为K21。本发明中，上述确定一个按键的方案与现有技术相同。
参见图8，在D1检测线上的K21与K31均被按下的情况下，采用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置或方法能够在D1上检测到P点的电平为低电平，根据现有检测机制，可确定有按键被按下。并且，对应地，在K21与K31均被按下至抬起这段时间内，I/O端口能够读取到的识别码分别为101011和110011，从而确定被按下的按键为K21与K31。可见，本发明不但能够解决上述背景技术中提及的电平冲突问题，还能够在同一根检测线上的两个按键均被按下的情况下，识别出被按下的两个按键。同理，当同一根检测线上有两个以上按键均被按下时，采用本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置或方法也能识别出被按下的各个按键。
综上所述，本发明提供的解决键盘扫描中电平冲突的装置及方法通过利用限流电阻，在MOS管导通时，限制流过该MOS管的电流，从而将从被导通的MOS管输出电平限制在低电平，这样，在键盘扫描阵列中的同一根检测线上有两个或两个以上按键均被按下的情况下，能够确保被导通的MOS管输出的电平为确定的低电平，解决电平冲突问题，保证检测线上得到正确的检测结果，同时也对被导通的MOS管起到保护作用。本发明提供的上述装置及方法还能够识别出同一根检测线上被按下的两个或两个以上按键。
权利要求
1.一种解决键盘扫描中电平冲突的装置，其特征在于，包括限流电阻和金属氧化物半导体MOS管；限流电阻，用于连接外部电源与MOS管，在MOS管被导通时限制流过该MOS管的电流；MOS管，用于输出扫描信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MOS管为N沟道MOS管。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述MOS管的源极接地。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述限流电阻连接外部电源的正极与所述MOS管的漏极。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述限流电阻的阻值在10K欧姆至100K欧姆之间。
6.一种键盘扫描系统，包括N条扫描线、M条检测线和N×M个按键，N≥2，M≥1，其特征在于，该系统进一步包括解决键盘扫描中电平冲突的装置，该解决键盘扫描中电平冲突的装置包括限流电阻和金属氧化物半导体MOS管；限流电阻，用于连接外部电源与MOS管，在MOS管被导通时限制流过该MOS管的电流；MOS管，用于输出扫描信号。
7.一种解决键盘扫描中电平冲突的方法，其特征在于，包括在外部电源与MOS管之间接入限流电阻；利用限流电阻限制MOS管被导通时，流过所述MOS管的电流。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述MOS管为N沟道MOS管。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述MOS管的源极接地。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述限流电阻的阻值在10K欧姆至100K欧姆之间。
全文摘要
本发明公开了一种解决键盘扫描中电平冲突的装置，包括限流电阻和金属氧化物半导体MOS管；限流电阻，用于连接外部电源与MOS管，在MOS管被导通时限制流过该MOS管的电流；MOS管，用于输出扫描信号。本发明还基于上述装置公开了一种解决键盘扫描中电平冲突的方法。本发明技术方案的实现能够在键盘扫描阵列中的同一根检测线上有两个或两个以上按键均被按下的情况下，保证检测线上得到正确的检测结果。
文档编号H03M11/00GK101051834SQ200710064909
公开日2007年10月10日 申请日期2007年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者杨作兴 申请人:北京中星微电子有限公司