用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置及其控制方法；本装置的I/O端口具有输出缓冲器、译码装置、比较装置、开关和多个内置电压；本控制方法使用合理选取的按键扫描电压VS和按键扫描默认电压VPD扫描按键，且VPD的驱动能力小于VS的驱动能力，从而能够将数码管显示驱动端口复用于按键扫描，且不需要额外的I/O端口和外围元器件，减少了显示驱动芯片内用于数码管显示驱动和按键扫描的I/O端口数量和显示驱动芯片外围的元器件，提高了对显示驱动芯片I/O资源的利用率，降低显示驱动芯片的封装和PCB板成本，提高系统的稳定性，减小PCB板的面积。

【技术实现步骤摘要】
用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置及控制方法
本专利技术涉及一种按键扫描技术，特别涉及一种用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置及控制方法。
技术介绍
数码管按照发光二极管单元的连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极（com）的数码管，共阳极数码管在应用时应将公共极接到高电平，当某一字段（seg）发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。共阴极数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极（com）的数码管，共阴极数码管在应用时应将公共极接到低电平，当某一字段（seg）发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。常见的数码管为8段数码管，每1位该数码管包括“日”字形状的7个字段（a、b、c、d、e、f、g），以及作为“小数点”的1个字段（dp）。在传统技术方案一中，每位数码管的seg端复用显示驱动芯片的I/O端口，相应的I/O端口称为seg端口；而不同数码管的com端则分别连接到显示驱动芯片上的其他I/O端口，相应的I/O端口称为com端口。显示驱动芯片以时分复用的方式驱动各位数码管，使每位数码管循环地轮流显示。图1中，数码管LED1和LED2的seg端共用显示驱动芯片的I/O端口S1～S8，而com端则分别连接到S9和S10。I/O端口S1～S8连接到按键阵列的行，S9和S10连接到按键阵列的列。图2中，VH表示I/O端口输出的高电压，VL表示I/O端口输出的低电压，Z表示I/O端口的高阻态。数码管显示和按键扫描分时进行。在数码管显示时隙中，独立的I/O端口控制数码管的com端，驱动各个数码管依次显示。在按键扫描时隙中，I/O端口逐行或逐列地扫描按键阵列。在传统技术方案一中，显示驱动芯片在每位数码管的显示时隙内仅有一个com端口是有效的，其它的com端口均处于无效或空闲状态，以确保其他数码管不被选通。传统技术方案一在数码管显示时隙内仅通过高电压VH和低电压VL来驱动数码管的显示。所以，为了不会造成多个数码管同时显示，com端口必须是独立的I/O端口，com端口的个数等于数码管的个数。因此，驱动1位8段数码管需要1个com端口和8个seg端口，共需要9个I/O端口；驱动2位8段数码管需要2个com端口和8个seg端口，共需要10个I/O端口；驱动M位N段数码管需要M个com端口和N个seg端口，共需要M+N个I/O端口。在多位数码管显示驱动的应用中，这种方案会占用芯片较多的I/O端口。过多的显示驱动端口导致了较高的芯片成本和封装成本。2003年，Maxim公司的CharlieAllen提出了Charlieplexing技术，利用I/O端口的状态特点和发光二极管的单向导通原理，实现了数码管显示时隙中com端口和seg端口的复用，减少了多位数码管显示驱动所需要的I/O端口个数。图3中，数码管LED1～LED10的com端分别连接到芯片的I/O端口S1～S10。LED1的8个seg端连接到S1之外的I/O端口，即S2～S9；LED2的8个seg端连接到S2之外的I/O端口，即S1、S3～S9；依次类推，LED10的8个seg端连接到S10之外的I/O端口，即S1～S8。图4中，在数码管显示时隙内，I/O端口不再独立地区分为com端口和seg端口，而是将com端口和seg端口合并到一起，通过时分复用的方式来区分com端口和seg端口。在连接关系上，一个I/O端口即是某一数码管的seg端口，又是另一数码管的com端口。然而，这种方法将数码管显示驱动端口通过时分复用的方式用于按键扫描时，需要占用额外的I/O端口或者使用外围元器件，否则按键扫描会影响数码管的显示。在这种技术方案中，I/O端口既作为一个数码管的seg端口，又作为另一个数码管的com端口，任意两个I/O端口都可能连接到一个字段的两端。所以，要在按键扫描时隙内使所有的字段均不亮，则不允许任何两个I/O端口之间存在电压差。按键扫描是通过检测I/O端口的电平变化来实现的，因此在按键扫描时隙内，某些I/O端口之间必然存在着电压差。如果将数码管显示驱动端口复用为按键扫描端口，则在按键扫描时隙中会有字段被点亮，导致数码管显示混乱。综上所述，这种技术方案在不占用额外的I/O端口或者使用外围元器件的条件下，不能够将数码管显示驱动端口复用于按键扫描。在数码管显示驱动和按键扫描的应用场景中，尤其在多位数码管和多个按键的情况下，该方案将会占用较多的I/O端口。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种节省对显示驱动芯片的I/O资源的占用，减少显示驱动芯片的引脚个数，降低显示驱动芯片的封装成本，减少显示驱动芯片外围的元器件，提高系统的稳定性的用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置及控制方法。实现本专利技术目的的技术方案是：用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置，包括显示驱动芯片，所述显示驱动芯片具有多个I/O端口；所述I/O端口具有多个内置电压，包括用于数码管显示驱动的高电压VH和低电压VL，用于按键扫描的按键扫描电压VS和按键扫描默认电压VPD，以及参考电压VK；所述按键扫描默认电压VPD的驱动能力小于按键扫描电压VS的驱动能力；所述I/O端口具有输出缓冲器、译码装置、比较装置、开关S1、开关S2；所述输出缓冲器具有使能和非使能两个状态。见图5，所述输出缓冲器的电源端连接高电压VH和低电压VL，输出缓冲器的输入端连接信号Dispout端，输出缓冲器的输出端连接I/O端口；所述译码装置的输入端分别连接数码管显示使能信号ENDisp端和按键扫描使能信号ENKey端，译码装置的输出端分别连接输出缓冲器的使能端和开关S1的受控端；所述比较装置具有参考电压VK，比较装置的输入端连接开关S1和S2的公共端，比较装置的输出端连接信号Keyin端；所述开关S1的选择端根据其控制信号的状态与I/O端口相连接或断开；所述开关S2的受控端连接控制信号Keyout端，开关S2的选择端根据控制信号Keyout端的状态连接按键扫描电压VS或者按键扫描默认电压VPD。所述译码装置控制输出缓冲器的使能状态和开关S1的通断状态，译码装置可由不同的逻辑电路来实现。所述译码装置可以由与门和非门组成；所述与门的输入端分别连接数码管显示使能信号ENDisp端和非门的输出端，所述与门的输出端连接输出缓冲器的使能端；所述非门的输入端连接按键扫描使能信号ENKey端和开关S1的受控端。所述比较装置比较I/O端口输入信号与参考电压VK的大小，其输出用于判定I/O端口输入信号的逻辑电平。所述比较装置可以是比较器，所述参考电压VK为比较器的输入端连接的外部参考电压。所述比较装置可以是缓冲器，所述参考电压VK为缓冲器的内置翻转电压。所述参考电压VK、按键扫描电压VS、按键扫描默认电压VPD满足不等式VPD<VK<VS或者VS<VK<VPD。所述按键扫描默认电压VPD的驱动能力较弱，设置为按键扫描默认电压VPD的I/O端口连接按键扫描电压VS时，该I/O端口的电压状态改变。所述按键扫描默认电压VPD可以由一个电压串联电阻R来提供；所述电阻R的一端连接该电压，另一端连接开关S2的选择端。用于多位数码管驱动环本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置，包括显示驱动芯片，其特征在于：所述显示驱动芯片具有多个I/O端口；所述I/O端口具有多个内置电压；所述内置电压包括用于数码管显示驱动的高电压VH和低电压VL，用于按键扫描的按键扫描电压VS和按键扫描默认电压VPD，以及参考电压VK；所述按键扫描默认电压VPD的驱动能力小于按键扫描电压VS的驱动能力；所述I/O端口具有输出缓冲器（1）、译码装置（2）、比较装置（3）、开关S1、开关S2；所述输出缓冲器（1）具有使能和非使能两个状态。

【技术特征摘要】
1.用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置，包括显示驱动芯片，其特征在于：所述显示驱动芯片具有多个I/O端口；所述I/O端口具有多个内置电压；所述内置电压包括用于数码管显示驱动的高电压VH和低电压VL，用于按键扫描的按键扫描电压VS和按键扫描默认电压VPD，以及参考电压VK；所述按键扫描默认电压VPD的驱动能力小于按键扫描电压VS的驱动能力；所述I/O端口具有输出缓冲器(1)、译码装置(2)、比较装置(3)、开关S1、开关S2；所述输出缓冲器(1)具有使能和非使能两个状态，所述输出缓冲器(1)的电源端连接高电压VH和低电压VL，输出缓冲器(1)的输入端连接信号Dispout端，所述信号Dispout端接入显示信号，输出缓冲器(1)的输出端连接I/O端口；译码装置(2)的输出端分别连接输出缓冲器(1)的使能端和开关S1的受控端，所述译码装置控制输出缓冲器的使能状态和开关S1的通断状态；所述比较装置(3)具有参考电压VK，比较装置(3)的输入端连接开关S1和S2的公共端，比较装置(3)的输出端连接信号Keyin端，所述比较装置比较I/O端口输入信号的电压与参考电压VK的大小，其输出用于判定I/O端口输入信号的逻辑电平；所述开关S1的选择端根据其控制信号的状态与I/O端口相连接或断开；所述开关S2的受控端连接控制信号Keyout端，开关S2的选择端根据控制信号Keyout端的状态连接按键扫描电压VS或者按键扫描默认电压VPD。2.根据权利要求1所述的用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置，其特征在于：所述译码装置(2)的输入端分别连接数码管显示使能信号ENDisp端和按键扫描使能信号ENKey端。3.根据权利要求1所述的用于多位数码管驱动环境下的按键扫描的装置，其特征在于：所述译码装置(2)由与门(2.1)和非门(2.2)组成；所述与门(2.1)的输入端分别连接数码管显示使能信号ENDisp端和非门(2.2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春华，
申请(专利权)人：江苏沁恒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32