鍵盤識別裝置的製作方法

2023-07-07 01:17:01

專利名稱：鍵盤識別裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制象電視接收機之類的電子設備用的一種鍵盤。
製造電子設備時，有了一個基本機架系統就可以創造出各種各樣的機型，方法是賦予各特定機型以各種不同的特點。這通常需要為各不同的機型配備不同的用戶控制器，例如鍵盤。這是因為若單一鍵盤通用於所有的機型，則對那些特點較少的機型來說，鍵盤是浪費的。此處型式設計方面的考慮也很重要，而各種機型的鍵盤可能需要涉及到不同的形式方面的因素。
儘管有許多鍵盤可用於各種不同的機型，但為經濟實惠和便於設備維修起見，總希望僅一個控制器即可通用於所有的鍵盤，從而可以免除研製和採購獨特鍵盤控制器而承擔的額外開支。
從1986年1月21日頒發給Harger等人的美國專利4，566，034中可以了解到現行採用一公開控制器控制若干不同裝置的方法的這種公知技術的情況。在這種方法中，將若干「外部帶狀導線」(「externalstraps」)連接到微處理器的輸入和輸出端子上以確定適宜控制某特定裝置的一系列特定操作。這樣就可以將一個通用的遙控發射機控制器加以編程來控制各種各樣的裝置，從而縮減了製造廠家的設備費用。但在這當中，我們認識到，這種系統將連接器的各端子和控制器的各輸入埠專用於這種固定不變任務的方式，並不能最有效地利用這些端子和輸入埠。因此需要有一個能更有效地利用控制器的各埠和端子以便降低費用的控制裝置。
1981年8月4日頒發給JuriTults和美國專利4，282，516公開了對鍵盤的各輸入線路和顯示線路進行多路復用以便更有效地利用各端子的作法。但該現有專利並沒有涉及到鍵盤型式的識別問題。
使一個鍵盤控制器可將某一特定的鍵盤與多個可連接到其上的鍵盤加以區別的裝置，包括中斷鍵盤正常操作的線路和促使該鍵盤產生與鍵盤型式有關的特定數字代碼、並將該數字代碼在不是進行鍵盤正常操作的情況下加到鍵盤數據線路上去的線路。然後由鍵盤控制器讀出該數字代碼以確定鍵盤的型式。


圖1例示了本發明採用掃描矩陣鍵盤的一個實施例的原理示意圖。
圖2例示了本發明採用二極體矩陣鍵盤的一個實施例的原理示意圖。
圖3是用以理解圖1線路的工作情況的流程圖。
參看圖1。用虛線表示的鍵盤組件100包括例如具有16個鍵的鍵盤矩陣110。按壓某一鍵鈕時，四條輸入線D1-D4中的某一特定線連接到四條輸出線S1-S4中的某一特定線。舉例說，按壓鍵1可以使D1列與S1行的線連接起來，按壓鍵12則可以使D4列與S3行的線連接起來。鍵盤組件100的輸入線或「驅動」線D1-D4以及輸出線或「檢測」線S1-S4經由連接器的各端子耦合到鍵盤控制器120上。在正常工作的情況下，鍵盤控制器120依次和反覆地將邏輯「1」電平信號加到各數據線路D1-D4上，緊接著就讀取檢測線路S1-S4以確定有否任何鍵而且是哪一個鍵處於按壓狀態。到此為止所介紹的鍵盤是公知技術，通常稱之為掃描矩陣鍵盤。
現在介紹本發明能使一鍵盤控制器確定多個鍵盤組件中的哪一個系連接到其上的具體內容。鍵盤控制器120的埠1是個雙向埠，如圖1中的雙頭箭頭所示。就是說，它可以從一輸出埠轉接到一高阻抗的輸入埠。作為輸出埠時，它能自動地將信號驅動到兩個邏輯狀態，從而在負載(pull-up)電阻或下拉(pull-down)電阻兩端產生一輸出信號。這種埠在本技術領域中通常叫做具有三態輸出的雙向埠。具有三態雙向埠且適用於控制器120的器件有美國半導體有限公司出品的COPS420L型微處理器等。
各驅動線路D1-D4系通過各自的偏壓電阻R1-R4耦合到相應的開關SW1-SW4(也裝在鍵盤組件100上)的可動接點或滑動片上。開關SW1-SW4是這樣地接線的它們能按照可轉接的方式給各驅動線路D1-D4提供等於數字邏輯1或數字邏輯0的電平。通過鍵盤組件導線P1和P2，各開關SW1-SW4的一個固定接點連接到對應於邏輯「1」電平的正電壓源，另一個固定接點則連接到較低的電壓源(例如地)上。
將開關SW1-SW4的各位置轉換到各種狀態，即有可能在驅動線路D1-D4上產生表示16個不同的可能存在的數字代碼(從二進位數0000至二進位數1111)的邏輯電平電壓。電阻R1-R4最好取適當的高阻值，使得當鍵盤控制器120的埠1在鍵盤正常讀出工作方式下作為輸出埠工作時，埠1受驅動的輸出信號易於滿足各邏輯電平電壓，從而不致妨礙鍵盤的正常操作。
將現有的16個二進位代碼中的一個代碼分配給某一特定的鍵盤類型，就可以使鍵盤控制器120鑑別16種不同的鍵盤組件。確定哪一個鍵盤組件處於連接狀態之後，鍵盤控制器120就不難確定分配給該連接到控制器120的特定鍵盤的是哪一種多功能組和與各鍵相對應的功能。本說明書中所使用的「鍵盤類型」一詞是指某特定種類的鍵盤型式。
在某一適當時間，舉例說，在第一次往接收機上通電時，確定哪一個鍵盤組件系連接到鍵盤控制器120的過程如下在軟體的控制下令埠1轉接到其高阻抗輸入狀態，並經由線路D1-D4讀入開關SW1-SW4的狀態。應該指出，按壓1-16的其中一個鍵盤開關並不會影響該讀入過程，因為其有關的輸入線路只連接到與控制器120的埠2的高阻抗輸入端子連接的輸出線路上。但按壓一個以上在任何給定行中的按鈕開關(例如按鈕3和4)時，它們相應的輸入線路(舉例說D3和D4)會連接在一起，從而在編碼開關SW3和SW4轉接到相反的邏輯電平電壓時會產生錯誤的代碼。這類情況是不大可能發生的，但為防止因這種情況所引起的錯誤指示，可以在檢驗鍵盤類型之前或緊靠著之後讀取鍵盤，以確保所有的按鈕都不處在受按壓的狀態。
圖3是舉例說明防止這類錯誤讀出可加以採取的步驟的流程圖。在緊靠著讀取埠1處的鍵盤類型數據之前或之後讀取埠2處的數據的過程是如此之快，以致使使用者實際上不可能按壓和放開某一鍵鈕而使圖1的線路不致檢測出該動作。應該指出的是，當在埠2處讀出的數據表明某一鍵鈕處於按壓狀態(無論是在即將檢驗鍵盤類型之前或緊接著檢驗鍵盤類型之後處於按壓狀態)時，控制器又開始其檢驗程序。
儘管上面是以實際電氣開關的形式顯示和介紹開關SW1-SW4的，但這些開關各自的功能可以由連接在適當偏壓電阻R1-R4的一端與偏壓源之間的跨接線來完成。有了跨接線就無需購置實際開關。
圖2中功能與圖1中的元件類似的元件用同樣的編號表示。
參看圖2。鍵盤組件200包括一個二極體矩陣鍵盤210。這裡所使用的「二極體矩陣鍵盤」一詞是指採用二極體對應於各鍵鈕的特定數字代碼進行編碼的鍵盤。一特定的二極體矩陣鍵盤可用表示鍵鈕值的數字表示法對四條數據線路進行編碼。舉例說，按壓鍵鈕3可促使數據線路D2和D1顯示邏輯1電平，按壓鍵鈕15可促使所有的數據線路D1-D4顯示邏輯1電平，具體的作法是促使鍵盤210中適當連接著的一些二極體(圖中未示出)導通。二極體矩陣鍵盤的一個實例參見1983年版的《RCASelectavision錄象盤系統基本維護數據手冊SJT100/200/300》第42頁。不用二極體而用多接點開關來對鍵鈕的操作進行編碼的類似矩陣鍵盤可代替二極體矩陣。1978年4月11日分布發給Smith的美國專利4，084，071公開了這種適用的矩陣鍵盤。
操作時，按壓任何鍵鈕促使0000和1111之間的適當二進位信號出現在數據線路D1-D4上，並促使選通或「鍵入」信號出現在圖2中標有「選通」的線路上。選通信號出現在鍵盤控制器220的輸入端子上時促使鍵盤控制器220往數據線路D1-D4上「輸入」(即讀入)二進位數據。到此為止所介紹的圖2的裝置是公知技術。
在圖2的實施例中是這樣實施本發明的將鍵盤210的數據線路D1-D4經由三態緩衝器240耦合到鍵盤控制器220上。這裡採用的「三態緩衝器」一詞是指能自動驅使其輸出端的信號處於邏輯1或邏輯0電壓電平，並且能在其輸出端呈現出高阻抗狀態的緩衝放大器，因而模擬一個斷路狀態的開關。三態緩衝放大器的一個例子是美國新澤西州索墨韋爾的RCA有限公司製造的CD4503型三態緩衝放大器。三態緩衝器240由鍵盤控制器220的輸出埠(OP)經由標以「控制」的線路控制。各數據線路D1-D4經由各電阻R1-R4連接到一個相應的開關SW1-SW4的可動接點上。各開關SW1-SW4可以通過操作將邏輯1電平電壓或邏輯0電平電壓接到其各自的數據線路上。各電阻R1-R4最好具有適當的高阻值，使得加在其兩端的偏壓易為緩衝器240的驅動特性所滿足，從而不致妨礙鍵盤的正常讀出操作。
如就圖1所指出的那樣，開關SW1-SW4可通過操作使將十六個可能的二進位代碼中的一個加到數據線路D1-D4上。前面還提到，這些二進位代碼各個都可加以分配以便鑑別某一特定鍵盤的型式。想要讀出鍵盤型式代碼時，令鍵盤控制器220的輸出端子OP處產生一控制信號。將此控制信號加到三態緩衝器240的控制輸入端C上，以便促使三態緩衝器240停止對數據線路D1-D4的驅動並對那些數據線路呈現出高阻抗。在此情況下，經由電阻R1-R4耦合的二進位代碼加到數據線路D1-D4上，使其可在鍵盤控制器220的埠1處加以讀取。
和圖1一樣，圖2的開關SW1-SW4可用連接到邏輯電平「1」和「0」電壓源的跨接線代替。
這樣，便介紹了一種能使某特定的鍵盤類型為一控制器所鑑別而無需由專用的多控制器輸入端子來擔當此任務的裝置，具體的作法是使控制器經由一般的鍵盤數據線路讀取獨特的鍵盤型式代碼。
圖3示出適合用於圖1的控制器120的控制程序的一部分。在需要檢查鍵盤以便識別其型式時，圖3所示的程序部分從「開始」處開始運行。埠1置為輸入工作方式，使得在鍵盤110的數據線路上不提供信號。數據於是就在埠2輸入，看是否有一個鍵被按壓。如果有，在埠2反覆地讀數據，一直到該數據指示出該鍵已被釋放為止。然後，在埠1數據被讀取並存儲。該數據指示通過電阻R1-R4和開關SW1-SW4而加至數據線路D1-D4的鍵盤類型代碼。埠2的數據再次被讀取，看是否在埠1的數據讀取期間已有一個鍵被按壓。如果有，它可能已幹擾了埠1出現的適當的鍵盤代碼，程序將反覆往返循環，直至該鍵被釋放為止。僅當在確定鍵盤型式的讀取期間沒有鍵鈕被按壓，程序才接納鍵盤型式數據，並轉入到正常的鍵盤操作。
權利要求
1.一種用以使鍵盤控制器(120)從多個鍵盤中識別某特定鍵盤(100，200)的裝置，該裝置包括多個鍵鈕(110；210)，裝在所述鍵盤(100；200)上，且可通過操作以實現耦合從而驅動連接到鍵盤數據線路(D1，D2，D3，D4)的各開關裝置，其特徵在於用於中斷鍵盤正常工作的裝置(120；220；240)；用於產生與鍵盤形式有關的特定數字代碼並將所述數字代碼加到所述鍵盤(100；200)的所述數據線路(D1，D2，D3，D4)上，以便供所述控制器(120，220)在所述中斷期間進行讀出的裝置(R1，R2，R3，R4，SW1，SW2，SW3，SW4)。
2.權利要求1的裝置，其特徵在於所述鍵盤組件(100)具有第一組耦合到各輸入端子(D1，D2，D3，D4)的多個輸入導線和第二組耦合到各輸出端子(S1，S2，S3，S4)的多個輸出導線;其中各所述開關裝置受驅動時將所述諸輸入導線之一連接到所述輸出導線之一上，形成導電通路，且其中當所述開關裝置都不受驅動時，所述第一組和第二組導線之間就不形成導電通路;所述鍵盤控制裝置(120)具有輸出埠(埠1)供往所述輸入端子(D1，D2，D3，D4)上施加輸出信號之用，還具有第一輸入埠(埠2)供檢測在所述輸出端子(S1，S2，S3，S4)上有無信號，以便確定所述鍵盤組件(100)的所述開關裝置的狀態，所述控制器輸出埠(埠1)在所述控制裝置(120)不施加所述輸出信號時表現出高阻抗;且所述產生特定數字代碼的裝置包括阻抗裝置(R1，R2，R3，R4)，供將其中一個第一電位和第二電位加到所述鍵盤的其中一個所述輸入導線上之用;所述鍵盤控制裝置(120)具有耦合到所述鍵盤組件(100)的所述輸入端子(D1，D2，D3，D4)上的第二輸入埠(埠1)，供所述鍵盤控制器輸出埠(埠1)處在所述高阻抗狀態時檢測所述阻抗裝置(R1，R2，R3，R4)加到所述輸入導線上的電位之用。
3.權利要求2的鍵盤裝置，其特徵在於，所述鍵盤控制裝置(120)的雙向埠(埠1)包括所述鍵盤控制裝置的所述輸出和所述第二輸入埠。
4.權利要求2的鍵盤裝置，其特徵在於，所述阻抗裝置(R1，R2，R3，R4)包括一個電阻，電阻的一端耦合到鍵盤輸入導線(D1，D2，D3，D4)上，電阻的另一端耦合到參考電位的一點上。
5.權利要求2的鍵盤裝置，其特徵在於，所述產生特定數字代碼用的裝置(R1，R2，R3，R4，SW1，SW2，SW3，SW4)包括一個電阻(R1，R2，R3，R4)和一開關(SW1，SW2，SW3，SW4)，該開關耦合到所述電阻的所述第二端供有選擇地將所述電阻耦合到其中一個所述的第一電位源和所述第二電位源之用。
6.權利要求2的鍵盤裝置，其特徵在於，所述鍵盤輸入和輸出導線的數目分別為4。
7.權利要求6的鍵盤裝置，其特徵在於，所述鍵盤控制裝置包括一微處理器。
8.權利要求1的裝置，其特徵在於，所述中斷鍵盤正常操作的裝置(220，240)包括與所述鍵盤數據線(D1，D2，D3，D4)串聯的開關裝置。
9.權利要求8的裝置，其特徵在於，所述開關裝置(240)包括一個三態緩衝放大器，該放大器具有一控制輸入端(C)供通過耦合而接收來自所述控制器(220)的控制信號(「控制」)。
10.權利要求9的裝置，其特徵在於，所述鍵盤組件(200)包括一矩陣鍵盤，用以對所述鍵鈕的操作進行編碼。
11.權利要求10的裝置，其特徵在於，所述矩陣鍵盤包括一個二極體矩陣，用以對所述鍵鈕的所述操作進行編碼。
12.權利要求10的裝置，其特徵在於，所述矩陣鍵盤包括具有多個接點的各個開關用以對所述鍵鈕的所述操作進行編碼。
全文摘要
一種用以使鍵盤控制器(120，220)從多個鍵盤型式中識別某特定鍵盤形式(100，200)的裝置，該裝置包括中斷鍵盤正常操作用的線路(120，220，240)和在鍵盤數據線路(D1，D2，D3，D4)上產生表示鍵盤型式的數字代碼信號供鍵盤控制器(120，220)讀出之用的電路部分(R1，R2，R3，R4)。
文檔編號G06F3/023GK1034650SQ88105849
公開日1989年8月9日 申請日期1988年12月23日 優先權日1988年1月29日
發明者布雷德利·阿倫·斯帕克斯 申請人:Rca許可公司