一种基于ＡＲＭ的键盘电阻检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种对成品计算机键盘的接触电阻进行检测的基于ＡＲＭ的键盘电阻检测系统及方法，将待测键盘连接阵列开关，阵列开关分别连接恒流源、电压比较器、放大器和ＡＲＭ芯片；阵列开关的每一列开关由ＫＩ开关和ＫＶ开关组成，ＫＩ开关与恒流源相连接，ＫＶ开关分别连接放大器和电压比较器，通过阵列开关对待测键盘进行恒流扫描，电压比较器对恒流源的输出进行判断；采用四线法电阻测试方法检测按键接触电阻两端电压，由软件部分创建一个虚拟键盘。本发明专利技术提高了键盘的扫描速度和测试信息的处理速度，不仅能检测出断键、串键，还能通过检测每个按键的接触电阻来判断键盘的质量和键盘制作工艺疏漏，检测的电阻值精度达到０．５％，具有良好的可扩展性和通用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测成品计算机键盘的测试系统，对成品计算机键盘的接触电阻 进行检测。
技术介绍
随着计算机应用的普及，键盘在加工过程中由于原料质量、印刷导线或触 点接触 性能不佳等原因会导致使用寿命过短和质量不合格，快速高效的键盘检测技术可以判断键 盘制作工艺的疏漏，大大降低键盘出厂的不合格率。目前的键盘测试系统只能通过电脑程序检测成品键盘的断键、串键问题，而无法 检测出键盘的按键质量隐患，且测试程序的测试通用性差，无法测试其它类型的键盘。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供一种快速扫描和精确测量键盘按键 阻值的基于ARM的键盘电阻检测系统。本专利技术的另一目的是提供其检测方法，通过电阻值的大小判断键盘的串键、断键、 键短路、接触不良等问题，有效检测出键盘触点的接触质量。本专利技术基于ARM的键盘电阻检测系统采用的技术方案是由硬件部分和软件部分 组成，硬件部分包括待测键盘和ARM芯片，ARM芯片的输出经USB接口连接PC机，待测键盘 连接阵列开关，阵列开关分别连接恒流源、电压比较器、放大器和ARM芯片；放大器通过A/D 转换器连接ARM芯片，电压比较器连接ARM芯片；基准电压源分别连接恒流源、电压比较器、 A/D转换器以及电源，PC机提供的电源经USB接口连接电源；所述阵列开关的每一列开关由 KI开关和KV开关组成，K工开关与恒流源相连接，KV开关分别连接放大器和电压比较器，本专利技术基于ARM的键盘电阻检测方法是包括如下步骤先是恒流源提供恒定电流 给阵列开关，ARM芯片控制阵列开关将电流注入待测键盘中要测试的按键，通过阵列开关对 待测键盘进行恒流扫描，电压比较器对恒流源的输出进行判断，若输出为开环则待测键盘 有按键按下；按键的电压差通过放大器放大信号后由A/D转换器转换后发送给ARM芯片进 行运算处理，ARM芯片检测到有按键按下后启动A/D转换器；接着采用四线法电阻测试方法 检测按键接触电阻两端电压，由ARM芯片运算后得出电阻值并将该电阻值和键坐标值进行 编码后通过USB接口将信息发送至PC机；最后由软件部分创建一个虚拟键盘，该虚拟键盘 接收到所述信息并提取该信息中包含的键坐标值的行列位置，通过映射得到虚拟键盘的位 置信息；虚拟键盘将待测键盘的每个按键测试结果显示，根据按键的电阻值大小和键名是 否一致判断按键是否合格。本专利技术的有益效果是1、采用处理速度快、低功耗的的ARM芯片，提高了键盘的扫描速度和测试信息的 处理速度，使键盘扫描速度大于20次/s，测试速度为2000次/s ；不仅能检测出断键、串键， 还能通过检测每个按键的接触电阻来判断键盘的质量和判断键盘制作工艺疏漏，检测的阻值精度达到0.5%，电阻采样速度在0. 5ms以内，测试范围为1 1000 Ω，系统功耗小于 lOOmW。2、采用虚拟键盘技术，准确定位每个按键，并在PC端显示被测按键的键值信息和电阻阻值，可动态创建和编辑虚拟键盘，最大扫描键盘容量为12行X 18列。可自定义测试 规则，在模拟用户实际应用情况下测试，具有非常高的实用价值和参考价值。3、当测试新型号键盘时，只需按步骤创建而无需再对软件本身进行修改，创建后 的键盘数据可以保存入数据库，具有良好的可扩展性和通用性。附图说明图1是本专利技术硬件结构连接图。图2是图1中采用四线法测电阻的电路连接图。图3是本专利技术软件控制图。图4是虚拟键盘示意图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术由硬件部分和软件部分组成。其中，硬件部分的待测键盘1连 接高速的阵列开关2，阵列开关2分别连接恒流源3、电压比较器5、放大器6和ARM芯片8。 放大器6通过A/D转换器7连接ARM芯片8。电压比较器5连接ARM芯片8。基准电压源 4提供2. 5V的基准电压并且分别连接恒流源3、电压比较器5、A/D转换器7以及电源10。 ARM芯片8的输出经USB接口 9后连接PC机11，PC机11经USB接口 9连接电源10。阵列开关2使用74系列模拟开关，切换速度在IOOns以内。恒流源3使用高速单 运放搭建，响应时间可达10 μ S。恒流源3提供0. 5mA的恒定电流给阵列开关2，通过阵列 开关2对待测键盘1进行恒流扫描。电压比较器5可对恒流源3的输出进行监视，判断恒 流源3的输出是否开环，如果输出开环则表明待测键盘1有按键按下。A/D转换器7为Δ-Σ类型，分辨率为12位，转换速度为100ns。ARM芯片8采用 Cortex-M3芯片，其速度快功耗低。当待测键盘1的某一按键按下，电压比较器5通知ARM 芯片8启动A/D转换器7采样电压信号，由ARM芯片8直接运算、校准、编码和通讯传输。 ARM芯片8检测到有按键按下后启动A/D转换器7，这样可有效节省扫描切换时间，减轻A/ D转换器7和ARM芯片8的工作压力，提高了整个待测键盘1的扫描速度。另一方面，待测 键盘1上的被测按键的电压差通过放大器6放大信号，再由高速的A/D转换器7进行转换 后发送给ARM芯片8进行运算处理，得到按键的电阻值和所在行列值，该电阻值和行列值经 过编码后通过USB接口 9将扫描信息发送给PC机11的软件部分进行翻译显示。其中，电 源10通过USB接口 9连接PC机11提供的5V电源，经过电压转换后对整个电路进行供电， 因此无需外加电源。待测键盘1主要是矩阵式结构，矩阵式结构的待测键盘1的按键触点连接在由行、 列母线构成的矩阵电路的交叉处，每当一个键按下时，通过该键将相应的行、列母线连通。 在进行低电阻测试时，测试线的电阻以及接触电阻会严重影响测试精度和测试稳定性，为 了避免受测试线的电阻的影响，本专利技术采用图2的连接方法，待测键盘1通过接插件直接与 阵列开关2相连接，阵列开关2的每一列开关由KI开关和KV开关组成，其中，阵列开关2中的KI开关与恒流源3相连接，阵列开关2中的KV开关分别与放大器6和电压比较器5相 连接，放大器6和电压比较器5为并联关系。待测键盘1的K 、Km+ln+1、……为键盘的按键， 根据四线法测电阻即著名的凯尔文测试法来测量待测键盘1的每个按键的阻值，端口配置 使得电流回路的测试线电阻串联于恒流源3，对恒流源3不产生影响，而电压测试回路的测 试线电阻远远小于其输入内阻，因此采样电压压降全部施加在电压测试回路的放大器6输 入端，这就是四端测试法即著名的凯尔文测试法。例如扫描到按键Knm时，KV 、KV。n、KI 、 KIcn闭合，可利用欧姆定律得到按键Knm的电阻Rx = (Vrm-Vcn)/I，如果Knm闭合，则所得电阻 值为Kmn的测量值。如果该电阻值在制作要求范围内，则该按键合格，如果不在要求范围内， 则该按键不合格。如果该电阻值大于要求范围最大值，并且多次测量的电阻值相差较大说 明该键接触不良，多次测量都大于要求范围最大值则说明该键断路；如果该电阻值小于要 求范围最小值则说明该键短路。如图3，为了提高测试系统的直观性，该系统的测试软件12部分通过创建出一个 虚拟键盘来直观的模拟出实际待测键盘1的所有信息和测试结果。每个虚拟键盘也和实 际键盘一样，有同样多的键，每个键的排列和大小相同，键名也一样。图3中的虚拟键盘编 辑14部分主要用于虚拟键盘的创建，其中包括虚拟键编辑17和测试规则制定18。用户打 开虚拟键盘创建画本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＡＲＭ的键盘电阻检测系统，由硬件部分和软件部分组成，硬件部分包括待测键盘（１）和ＡＲＭ芯片（８），ＡＲＭ芯片（８）的输出经ＵＳＢ接口（９）连接ＰＣ机（１１），其特征是：待测键盘（１）连接阵列开关（２），阵列开关（２）分别连接恒流源（３）、电压比较器（５）、放大器（６）和ＡＲＭ芯片（８）；放大器（６）通过Ａ／Ｄ转换器（７）连接ＡＲＭ芯片（８），电压比较器（５）连接ＡＲＭ芯片（８）；基准电压源（４）分别连接恒流源（３）、电压比较器（５）、Ａ／Ｄ转换器（７）以及电源（１０），ＰＣ机（１１）提供的电源经ＵＳＢ接口（９）连接电源（１０）；所述阵列开关（２）的每一列开关由ＫＩ开关和ＫＶ开关组成，ＫＩ开关与恒流源（３）相连接，ＫＶ开关分别连接放大器（６）和电压比较器（５）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何可人，黄科，苏兵，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]