矩阵式键盘扫描电路及扫描编码方法技术

一种矩阵式键盘扫描电路，由矩阵式键盘、第一移位寄存器、第二移位寄存器、状态码寄存器、编码器组成。所述扫描电路的扫描编码方法是，经由满足特定时序要求的扫描脉冲、移位脉冲的控制，将矩阵式键盘的单键操作、组合键操作，或者是维持的状态，转换成同一二进制长度的有效状态码和无效状态码，经过编码器编码后输出与每一个有效状态码对应的有效键号或者是输出与所有无效状态码对应的无效键号；不同的单键操作、组合键操作，或者是维持的状态仅体现在状态码的不同上；如果需要增减按键操作功能或者是调整按键操作功能，不需要修改键盘扫描电路结构，只需根据增减后的状态码与键号之间的对应关系更改编码器即可。所述发明专利技术电路不用编写和运行程序，工作可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种键盘的扫描电路，尤其是一种矩阵式键盘扫描电路及扫描编码方法。
技术介绍
随着嵌入式技术的不断发展，当前各类电子产品普遍采用微控制器作为控制核心，键盘作为主要的输入设备，得到了广泛的应用。目前的键盘扫描主要由微控制器所控制，需要通过运行微控制器中的程序来进行，遇到干扰，造成程序飞跑，扫描程序将不能正常工作。申请号为CN201010153560.2的专利技术专利“一种矩阵键盘的快速扫描定位方法”采用键盘中断触发的方式进入键盘的扫描定位过程，采用多次重复键盘扫描步骤的方法判断按键是否有效，并对所获得的键值进行状态判断；如果多次采样状态相同，则处于稳定状态，键值有效；如果多次采样状态不同，键值无效。单键操作或组合键操作需要单独判断，如是单键操作，则进入单键处理模式；如是组合键操作，则进入组合键处理模式。该专利所述方法解决了由于键盘自身的机械特性造成的键盘抖动而引起错键、连续触键等错误问题，以及对组合键和重复按键的支持问题。但所述方法单键操作与组合键操作需要分别处理；没有考虑键盘状态维持一段时间到后才执行有效操作的键盘操作功能；增减按键操作功能或者是调整按键操作功能时，需要修改键盘扫描定位程序结构。
技术实现思路
为了解决现有键盘扫描定位方法存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种矩阵式键盘扫描电路及扫描编码方法，所述矩阵式键盘扫描电路由矩阵式键盘、第一移位寄存器、第二移位寄存器、状态码寄存器、编码器组成。所述矩阵式键盘扫描电路由扫描脉冲、移位脉冲和取样脉冲进行同步控制。所述矩阵式键盘共有X行、Y列，设有N位键盘状态信号输出端；所述N位键盘状态信号为电平信号；所述N＝X+Y。所述第一移位寄存器具有N位并行输入、N位并行输出和串行输出功能；所述第二移位寄存器具有串行输入、N位并行输出功能。所述第一移位寄存器的N位并行输入端连接至N位键盘状态信号输出端；第二移位寄存器的串行输入端连接至第一移位寄存器的串行输出端；第一移位寄存器、第二移位寄存器的移位脉冲输入端均连接至移位脉冲，第一移位寄存器的预置脉冲输入端连接至扫描脉冲。所述第一移位寄存器的预置脉冲用于对第一移位寄存器的N位并行输入数据进行输入锁存。所述状态码寄存器为2×N位二进制寄存器；状态码寄存器中的N位数据输入端连接至第一移位寄存器的N位并行输出端，另外N位数据输入端连接至第二移位寄存器的N位并行输出端；所述状态码寄存器的接收脉冲输入端连接至扫描脉冲。所述编码器有2×N位编码输入端，所述2×N位编码输入端连接至状态码寄存器的2×N位数据输出端。所述扫描脉冲、移位脉冲的时序满足以下要求：扫描脉冲为移位脉冲的N分频信号，且为正窄脉冲或者负窄脉冲。所述扫描脉冲的周期为20～100ms。所述第一移位寄存器、第二移位寄存器同时在移位脉冲的上升沿移位，扫描脉冲的正窄脉冲或者负窄脉冲处于前后两个移位脉冲的上升沿之间；或者是，所述第一移位寄存器、第二移位寄存器同时在移位脉冲的下降沿移位，扫描脉冲的正窄脉冲或者负窄脉冲处于前后两个移位脉冲的下降沿之间。所述第一移位寄存器的预置脉冲为边沿有效且扫描脉冲为正窄脉冲时，要求第一移位寄存器的预置脉冲为上升沿有效，状态码寄存器的接收脉冲为下降沿有效；所述第一移位寄存器的预置脉冲为边沿有效且扫描脉冲为负窄脉冲时，要求第一移位寄存器的预置脉冲为下降沿有效，状态码寄存器的接收脉冲为上升沿有效；所述第一移位寄存器的预置脉冲为高电平有效时，要求扫描脉冲为正窄脉冲，状态码寄存器的接收脉冲为下降沿有效；所述第一移位寄存器的预置脉冲为低电平有效时，要求扫描脉冲为负窄脉冲，状态码寄存器的接收脉冲为上升沿有效。所述状态码寄存器的2×N位数据输出端输出2×N位的状态码；所述状态码由有效状态码和无效状态码组成；所述编码器输出的键号由有效键号和无效键号组成；所述有效状态码由有效键盘操作或状态产生，编码器输入每一个有效状态码时对应输出相应的有效键号；所述无效状态码由无效键盘操作或状态产生，编码器输入所有无效状态码时都对应输出无效键号。所述编码器有M位键号输出端，M值的选择应满足2M大于等于有效键号与无效键号的数量之和。所述矩阵式键盘扫描电路还包括键盘状态变化脉冲产生单元，用于判断矩阵式键盘输出的键号是否发生改变，当矩阵式键盘输出的键号发生改变时，输出键盘状态变化脉冲。所述键盘状态变化脉冲产生单元由M位延迟缓冲器、M个异或门和或门组成；M位延迟缓冲器用于对矩阵式键盘输出的M位键号分别进行信号延迟；M个异或门的输入分别为M位延迟缓冲器的输入、输出信号；M个异或门的输出分别连接至或门的输入端；或门的输出端输出键盘状态变化脉冲。所述矩阵式键盘由X行-Y列按键矩阵、行三态缓冲器、列三态缓冲器、行状态寄存器、列状态寄存器组成；所有按键矩阵的行线分别连接至行三态缓冲器的输出端，所有按键矩阵的列线分别连接至列三态缓冲器的输出端；行三态缓冲器和列三态缓冲器的所有输入端连接至低电平；所有按键矩阵的行线分别连接至行状态寄存器的输入端，所有按键矩阵的列线分别连接至列状态寄存器的输入端；所述行状态寄存器的输出端与列状态寄存器的输出端共同组成键盘状态信号输出端。所述矩阵式键盘由取样脉冲控制获取键盘状态信号；所述取样脉冲选择扫描脉冲、移位脉冲中的一个；所述行三态缓冲器在取样脉冲的低电平使能有效时，要求列状态寄存器在取样脉冲的上升沿进行数据锁存、列三态缓冲器在取样脉冲的高电平使能有效、行状态寄存器在取样脉冲的下降沿进行数据锁存；或者是，行三态缓冲器在取样脉冲的高电平使能有效时，要求列状态寄存器在取样脉冲的下降沿进行数据锁存、列三态缓冲器在取样脉冲的低电平使能有效、行状态寄存器在取样脉冲的上升沿进行数据锁存。所述的N位、2×N位、M位均指二进制位数据。本专利技术的有益效果是：将对单键操作、组合键操作、键盘维持状态操作的扫描定位，由满足特定时序要求的扫描脉冲、移位脉冲控制转换成同一二进制长度的状态码，采用统一编码的方式进行处理，单键操作、组合键操作、键盘维持状态操作仅体现在状态码的不同上；如果需要增减按键操作功能或者是调整按键操作功能，不需要修改键盘扫描电路结构，只需根据增减后的状态码与键号之间的对应关系更改编码器、即重新写入只读存储器的存储内容即可。所述专利技术电路没有使用单片机、ARM等微控制器，不用运行程序，工作可靠。附图说明图1是矩阵式键盘扫描电路原理框图；图2是本专利技术实施例的矩阵式键盘电路图；图3是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矩阵式键盘扫描电路，其特征在于，由矩阵式键盘、第一移位寄存器、第二移位寄存器、状态码寄存器、编码器组成；所述矩阵式键盘扫描电路由扫描脉冲、移位脉冲进行同步控制；所述矩阵式键盘共有X行、Y列，设有N位键盘状态信号输出端；所述N位键盘状态信号为电平信号；所述N＝X+Y；所述第一移位寄存器具有N位并行输入、N位并行输出和串行输出功能；所述第二移位寄存器具有串行输入、N位并行输出功能；所述第一移位寄存器的N位并行输入端连接至N位键盘状态信号输出端；第二移位寄存器的串行输入端连接至第一移位寄存器的串行输出端；第一移位寄存器、第二移位寄存器的移位脉冲输入端均连接至移位脉冲，第一移位寄存器的预置脉冲输入端连接至扫描脉冲；所述状态码寄存器为2×N位二进制寄存器；状态码寄存器中的N位数据输入端连接至第一移位寄存器的N位并行输出端，另外N位数据输入端连接至第二移位寄存器的N位并行输出端；所述状态码寄存器的接收脉冲输入端连接至扫描脉冲；所述编码器有2×N位编码输入端，所述2×N位编码输入端连接至状态码寄存器的2×N位数据输出端；所述扫描脉冲、移位脉冲的时序满足以下要求：扫描脉冲为移位脉冲的N分频信号；扫描脉冲为正窄脉冲或者负窄脉冲。...

【技术特征摘要】
1.一种矩阵式键盘扫描电路，其特征在于，由矩阵式键盘、第一移位寄存器、第二移位寄
存器、状态码寄存器、编码器组成；
所述矩阵式键盘扫描电路由扫描脉冲、移位脉冲进行同步控制；
所述矩阵式键盘共有X行、Y列，设有N位键盘状态信号输出端；所述N位键盘状态信号
为电平信号；所述N＝X+Y；
所述第一移位寄存器具有N位并行输入、N位并行输出和串行输出功能；所述第二移位寄存
器具有串行输入、N位并行输出功能；
所述第一移位寄存器的N位并行输入端连接至N位键盘状态信号输出端；第二移位寄存器
的串行输入端连接至第一移位寄存器的串行输出端；第一移位寄存器、第二移位寄存器的移
位脉冲输入端均连接至移位脉冲，第一移位寄存器的预置脉冲输入端连接至扫描脉冲；
所述状态码寄存器为2×N位二进制寄存器；状态码寄存器中的N位数据输入端连接至第一
移位寄存器的N位并行输出端，另外N位数据输入端连接至第二移位寄存器的N位并行输
出端；所述状态码寄存器的接收脉冲输入端连接至扫描脉冲；
所述编码器有2×N位编码输入端，所述2×N位编码输入端连接至状态码寄存器的2×N位
数据输出端；
所述扫描脉冲、移位脉冲的时序满足以下要求：扫描脉冲为移位脉冲的N分频信号；扫描
脉冲为正窄脉冲或者负窄脉冲。
2.根据权利要求1所述的矩阵式键盘扫描电路，其特征在于：所述扫描脉冲的周期为20～
100ms。
3.根据权利要求1所述的矩阵式键盘扫描电路，其特征在于：所述第一移位寄存器、第二
移位寄存器同时在移位脉冲的上升沿移位，扫描脉冲的正窄脉冲或者负窄脉冲处于前后两个
移位脉冲的上升沿之间；或者是，所述第一移位寄存器、第二移位寄存器同时在移位脉冲的
下降沿移位，扫描脉冲的正窄脉冲或者负窄脉冲处于前后两个移位脉冲的下降沿之间。
4.根据权利要求3所述的矩阵式键盘扫描电路，其特征在于：所述第一移位寄存器的预置
脉冲为边沿有效且扫描脉冲为正窄脉冲时，要求第一移位寄存器的预置脉冲为上升沿有效，
状态码寄存器的接收脉冲为下降沿有效；所述第一移位寄存器的预置脉冲为边沿有效且扫描
脉冲为负窄脉冲时，要求第一移位寄存器的预置脉冲为下降沿有效，状态码寄存器的接收脉
冲为上升沿有效；所述第一移位寄存器的预置脉冲为高电平有效时，要求扫描脉冲为正窄脉
冲，状态码寄存器的接收脉冲为下降沿有效；所述第一移位寄存器的预置脉冲为低电平有效
时，要求扫描脉冲为负窄脉冲，状态码寄存器的接收脉冲为上升沿有效。
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌云，肖伸平，陈刚，孔玲爽，曾红兵，聂辉，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43