無源小鍵盤輸入範圍的區分的製作方法
2023-05-21 07:04:21 2
專利名稱：無源小鍵盤輸入範圍的區分的製作方法
背景技術：
Ⅰ．發明領域本發明涉及無源小鍵盤。具體來說，本發明涉及一種新穎、改進的無源小鍵盤輸入範圍區分方法和電路。
Ⅱ．相關技術的說明無源網路小鍵盤，在本領域內公知可用作用戶輸入設備。這樣一種無源網路小鍵盤，其中一個例子是電阻階梯網路。如本領域所知，電阻階梯網路包括多個串聯連接的電阻器，每一電阻器經各自開關選擇性地與電源連接。
圖1示出電阻階梯網路100的示範性配置。電源102通常包括一電壓源或電流源，以及一上拉電阻器。電阻器R1-Rn串聯連接。所連接的開關S1-Sn將階梯中處於「較高」位置(即串聯配置中更為靠近電源102)的全部電阻器旁路分流，而經過階梯中處於「較低」位置(即串聯配置中較為遠離電源102)的全部電阻器連接電源102。當開關S1-Sn其中一個閉合時，電阻階梯100輸出端兩端便出現相應電壓Vout。輸出電壓Vout的幅度取決於開關S1-Sn中哪一個開關閉合了。
例如，開關S3閉合的話，電源102輸出的電流便經S3對電阻器R1和R2形成旁路分流。電流流過電阻器R3至Rn。這樣，根據歐姆定律，某一開關Sx閉合，其輸出電壓Vout便等於Vout=ij=xnRj----(1)]]>其中，i等於電源102產生的電流，n是電阻階梯中的開關總數，Rj是電阻階梯中第j個電阻器。
由於可很容易計算出每一開關閉合預期的輸出電壓，並據此判定按下的是哪一鍵，電阻階梯網路是對一無源網路小鍵盤進行編碼的方便辦法。而且，無源網路小鍵盤在功能方面並不需要有源元器件，希望用於移動電子設備，這是因為其處於靜態時不消耗電力。這樣，無源網路小鍵盤就特別適合用作諸如蜂窩區或PCS頻段無線電話這類無線通信設備中的輸入設備。
但無線通信設備中採用無源網路小鍵盤，其中一個不足之處在於，它只產生一模擬電壓電平作為輸出。這樣，該模擬電壓電平必須解碼來判定按下的是哪一鍵。解碼出按下哪一鍵需要消耗電流的處理器運作，這導致無線通信設備中的電池耗電。而且，解碼出按下哪一鍵還需要用去處理器時間，這用去按下鍵時刻處理器可能執行其他功能的時間。按鍵操作若是無意或多餘的話，就會浪費電流和時間讓處理器解碼出按下哪一鍵。
無線通信設備中典型的無源網路小鍵盤，另一不足之處在於，處理器通常必須在某些預先規定的時隙在小鍵盤輸出端輪詢一模擬數字變換器(ADC)來檢測按鍵操作。即便是處理器輪詢小鍵盤ADC時尚未按過鍵，還是不必要地用去處理器時間和電流。
需要一種無源網路小鍵盤輸入範圍區分方法和電路，允許在忽略無意或多餘的按鍵操作時以及避免對小鍵盤過多輪詢時，通過對有意義的按鍵操作進行合適的處理，來節省電力和處理器時間。
發明概述本發明是一種新穎、改進的具有諸多開關的無源網路中開關閉合的處理方法和電路。該無源網路響應開關閉合產生一輸出電壓。電路包括一與無源網路連接的比較電路，用以將輸出電壓和參考電壓比較。與該比較電路連接的解碼器，若輸出電壓處於規定範圍內，便對該開關閉合進行解碼，若該輸出電壓不在規定範圍內，便對所述開關閉合不進行解碼。
較佳實施例中，比較電路包括至少一個比較器，每一個比較器具有與無源網路連接的第一輸入端。相應的基準電壓發生器與每一個比較器的第二輸入端連接。每一基準電壓發生器產生一確定規定範圍的相應基準電壓。
一實施例中，比較電路還包括一與各個比較器輸出端連接的範圍確定邏輯電路。範圍確定邏輯區分由無源網路產生的輸出電壓的不同範圍。
在較佳實施例中，比較電路包括第一比較器，用於僅當第一規定子集的所述開關閉合才產生所述比較信號；以及第二比較器，用於僅當第二規定子集的開關閉合才產生所述比較信號。該實施例中，僅當該輸出電壓處於規定範圍，比較電路才對解碼器產生中斷信號，該規定範圍與規定子集的開關相對應。規定子集的開關可以包括一電源開關。在這種情況下，僅當電源開關閉合，比較電路才對解碼器產生一中斷信號。
另一實施例中，電路還包括一與解碼器連接的控制器，用於響應解碼器解碼出所述開關閉合，改變無源網路輸入電壓。通過改變無源網路輸入電壓，輸出電壓範圍同樣改變。結果，對於給定的比較基準電壓來說，產生中斷的開關子集也改變。
附圖簡要說明本發明的特徵、目的以及優點在下面結合附圖給出的詳細說明中會變得更為清楚，圖中同樣的標號在整個說明書中給出相應表示。其中圖1是電阻階梯網路的電路圖；圖2是本發明電路的功能框圖；圖3是圖2基準電壓發生器和比較器較佳實施例的電路圖；以及圖4是本發明方法的流程圖。
較佳實施例的詳細說明本發明適用於利用無源網路來解碼出用戶輸入的任何便攜或固定電子設備，例如小鍵盤。因而，本發明尤其適合希望節省電池電力和處理器時間、諸如無線通信設備這種便攜電子設備。如這裡所定義的那樣，「按鍵操作」指用戶輸入的任何啟動動作，例如在一標準電話機小鍵盤上按機械鍵開關。
現回到圖2，圖示的是本發明電路的功能框圖。電阻階梯網路100和電源102與結合圖1說明的內容相同。因而，電壓Vout的幅值取決於開關S1-Sn中哪一開關閉合。
例如靠用戶在一小鍵盤上(未圖示)按相關鍵開關，一模擬一數字變換器(A/D)204便將模擬電壓Vout變換為表示開關S1-Sn中哪一開關閉合的數字按鍵信號。如本領域所知，A/D變換器204以預先規定的速率對Vout取樣生成數字按鍵信號。A/D變換器204可以是本領域所知的任何合適位寬的任何現成A/D變換器。例如，A/D變換器可以生成5位寬數字按鍵信號，因此，可區分25種不同的Vout電平。這樣一種配置便能夠支持32種不同的開關S1-S32。
A/D變換器204將數字按鍵信號送至解碼器212用以確定哪一開關閉合。解碼器212根據A/D變換器204生成的數字按鍵信號判定開關S1-Sn中哪一開關閉合。例如，解碼器212可以將數字按鍵信號與所存儲的數值換算表比較。換算表中的每一數值可以對應於一特定按鍵操作。作為替代，解碼器212還可以對數字按鍵信號執行一數學運算，來判定開關S1-Sn中哪一開關閉合。解碼器212可包括編程為執行這裡所說明的解碼操作的任何通用微處理器以及相關存儲器。
如本發明背景所述，解碼出按下哪一鍵需要消耗電流的解碼器212的運作，這導致無線通信設備中的電池耗電。而且，解碼出按下哪一鍵還需要用去處理器時間，這用去按下鍵時刻解碼器212可能執行其他功能的時間。按鍵操作若是無意或多餘的話，就會使處理器浪費電流和時間來解碼出按下哪一鍵。
這對於下述情形，即若利用電阻階梯網路100的無線通信設備工作在「休眠」模式下，它便因此使其包括解碼器212和A/D變換器204在內的主要硬體元器件在不需要時降低供電這種情形，尤其如此。利用這種休眠模式，可節省電池電力，從而延長工作和待機時間。
為了避免消耗解碼器212處理周期，或在其供電下降時喚醒解碼器212，本發明利用比較電路206對至解碼器212的中斷進行選通或屏蔽。
圖2中示出比較電路206的示範性第一實施例。該實施例中，比較電路206最好包括至少一個比較器208A-208N，和相應的至少一個基準電壓發生器212A-212N。至少一個比較器208A-208N的一個輸入端與電阻階梯網路100的Vout端連接。至少一個比較器208A-208N的第二輸入端與相應的至少一個基準電壓發生器212A-212N的輸出端連接。較佳實施例中，每一基準電壓發生器212A-212N對其相應的比較器208A-208N產生不同的基準電壓電平。
工作當中，每一比較器208A-208N檢測電壓電平Vout，並將它與其相應的基準電壓發生器212A-212N產生的基準電壓相比較，每一比較器208A-208N接著輸出一表示該比較結果的比較信號。例如，較佳實施例中，若電壓Vout小於閾值基準電壓，該比較器208A-208N便輸出一邏輯「高」電平。相反，若電壓Vout大於該閾值基準電壓，該比較器208A-208N便輸出一邏輯「低」電平。換言之，較佳實施例中比較器208A-208N配置為「小於」類型的比較器。替代實施例中，比較器208A-208N也可配置為「大於」類型的比較器。
比較器208A-208N最好是本領域所知的任何合適的現成運放比較器。但有許多本領域所知的用於比較兩個信號的其他裝置。例如可利用本領域所知的電晶體門、齊納二極體等其他器件來替代比較器208A-208N，甚至整個比較電路206。
基準電壓發生器212A-212N最好是電阻分壓電路和相關電源。例如，可以由基準電壓發生器212A-212N內部的電阻分壓器使電源102分壓產生各自的閾值基準電壓。圖3中示出比較器208A-208B和基準電壓發生器212A-212B的示範性實施例。
圖3中，電源102由電阻器Ra和Rb分壓提供給比較器208A閾值基準電壓。同樣，電阻器Rc和Rd產生比較器208B用的閾值基準電壓。對電阻器Ra-Rd值的選擇取決於在比較器208A和208B觸發之前希望Vout達到的閾值電壓電平。
較佳實施例中，Vout的範圍從大約0.01伏特至1.5伏特。換言之，電阻器R1-Rn(圖2)的值是這樣選擇的，當開關Sn(圖2)閉合時，Vout的電壓電平為大約0.01伏特，當開關S1閉合，Vout的電壓電平為大約1.5伏特。因而，若希望僅僅是開關Sn使比較器208N觸發，Rc和Rd值便可選擇為比較器208N的閾值基準電壓大於0.01伏特。對於3.3伏特的示範性電源電壓，Rc的示範性選擇為1MΩ,Rd則為30.9KΩ。而且，若希望任何開關S1-Sn都使比較器208A觸發，則對於3.3伏特的示範性電源電壓，Ra的示範性選擇為511KΩ,Rb則為453KΩ。
再次參照圖2，可以將比較器208A-208N的輸出端與可選的範圍確定邏輯210連接。範圍確定邏輯210其功能為，區分閉合的是哪一範圍或哪一子集的開關S1-Sn。例如，若比較器208A配置為如上所述對於任何開關S1-Sn來說均觸發，而比較器208B則配置為如上所述僅僅是對於開關Sn來說觸發的話，簡單的組合邏輯(即具有一反向輸入端的「與」門)便能夠判定區域S1-Sn-1中是否有某個開關閉合(即Vout＜1.5伏特成立，但Vout＜0.01伏特不成立)。本領域普通技術人員會清楚，通過將閾值電壓、大於或小於比較以及範圍確定邏輯210配置成不同的組合，便可以根據需要區分任何範圍開關的閉合S1-Sn。
比較電路206的實際實施方案並不限於本發明。比較器208A-208N的個數、所用的比較類型以及範圍確定邏輯210可以不脫離本發明按許多不同途徑來實現。
總之，比較電路206其功能允許僅僅某些特定開關或某些特定開關組合的閉合，來產生一至解碼器212的中斷信號。例如，在利用休眠模式節省電池電力的無線通信設備中實施本發明的話，比較電路206可以配置為僅當開關Sn閉合時才產生至解碼器212的中斷，這裡開關Sn對應於「電源接通」鍵。在這樣一種情況下，僅當按下「電源接通」鍵時解碼器212才會喚醒去讀出A/D變換器204。此方法中，利用本發明的無線通信設備能夠將解碼器212和A/D變換器204的供電完全降下來，而需要時還能夠喚醒並讀取小鍵盤輸入。另外，本發明還允許採用部分或全部中斷驅動的運作方法，因此解碼器212不需要主動地輪詢A/D變換器204，而是可以配置為僅當比較電路206產生一中斷時輪詢A/D變換器204。
換言之，圖2中電路的具體應用是防止除了「電源接通」鍵以外其餘所有鍵會喚醒停止供電的解碼器212。例如，無線通信設備放在錢包或公文包中攜帶的話，在這種情況下會接觸異物而無意啟動該小鍵盤，上述應用就會有效。在這樣一種情況下，希望忽略除了「電源接通」以外其餘全部按鍵的操作，以避免花費時間和電力評估多餘的按鍵操作。
圖2中電路的另一應用是除了一特定範圍的諸多鍵以外，防止任何其他按鍵操作中斷其中一部分是解碼器212的處理器。例如，當用戶正滾動通過菜單而菜單中僅僅是鍵的某一子集表示有效輸入時，上述應用就會有用。在這樣一種情況下，也希望忽略全部無效按鍵操作，來避免花費時間和電力評估多餘的按鍵操作。
另一實施例中，一旦檢測出規定開關閉合或規定開關組合閉合，解碼器212便可通知控制器220檢測並解碼得出規定開關閉合。響應這種閉合，控制器220指令電源102例如通過接通或斷開可切換電壓源或電流源，或變動可變電壓源或電流源，來改變至電阻階梯網路100的輸入電壓。通過改變電阻階梯網路100的輸入電壓，對於每一開關閉合輸出電壓Vout均會變動相應數量。換言之，若電阻階梯網路100的輸入電壓升高1伏特，會注意到每一開關閉合Vout均相應變動1伏特。
當電阻階梯網路100的輸入電壓改變時基準電壓發生器212A-212N保持不變的話，使各個比較器208A-208N觸發的開關S1-Sn的範圍便會同樣改變。這樣，繼續以上述例子舉例，其中比較器208N僅由開關Sn的閉合所觸發，若電阻階梯網路100的輸入電壓充分下降的話，比較器208N也可以由開關Sn-1的閉合所觸發。另外，很顯然，也可以保持電阻階梯網路100的輸入電壓不變，而是改變基準電壓發生器212A-212N來「變動」使各個比較器208A-208N觸發的開關S1-Sn的範圍。
可容易知道，通過改變電阻階梯網路100的輸入電壓，可以利用Vout範圍的相應變動來允許不同範圍的按鍵操作，來產生對解碼器212的中斷。本發明這方面的有益應用是將「電源接通」功能指派給開關Sn，並將比較電路206配置成僅當Vout出現與開關Sn閉合所產生的電壓一樣小的電壓時才產生對解碼器212的中斷。接著，一旦解碼器212中檢測並解碼出開關Sn的閉合，控制器220便指令電源102充分地降低電阻階梯網路100的輸入電壓，以便任何開關S1-Sn的閉合均產生對解碼器212的中斷。在此方式下，僅按下「電源接通」鍵便會喚醒解碼器212，但此後任何按鍵均會觸發一中斷，使解碼器212讀取A/D變換器204的輸出。
控制器220可以是本領域所知的任何微處理器或微控制器，而且，還可以有利地在相同可編程通用微處理器中使之與解碼器212組合。對於本領域普通技術人員來說，圖2電路顯然有種種其他配置。例如，圖2中的任何單元均可以配置為基於電流電平而非電壓電平來動作。
另一實施例中，可完全去掉A/D變換器204，比較電路206可以配置成對每一按鍵操作產生中斷。對於僅有很少的開關來說，這會比較便宜。即便對於一複雜的小鍵盤，也可以在較少的處理周期內讀取比較電路206。該替代實施例可用來在一長線距離上對鍵盤編碼，並將它變換回一利用比較器和邏輯的矩陣。
現回到圖4，示出的是本發明方法的流程圖。從方框402開始處理，響應按鍵操作，在一無源網路例如圖2電阻階梯100中產生一電壓。方框404中，在例如圖2比較電路206中將該電壓與一基準電壓相比較。在判定框408中，判斷所發生的電壓是否在規定範圍內。若否定，便忽略啟動電壓的按鍵操作(即對其未採取處理器或解碼器動作)。
相反，判定框408中確定所產生電壓在規定範圍以內的話，便在例如圖2解碼器212中解碼出產生電壓的按鍵。另外，流程繼續到方框412，這裡無源網路的輸入電壓如上面例如就控制器200說明的那樣改變。不論哪一種情形，流程回到方框402以響應下一按鍵操作產生一電壓。
綜上所述，本發明是一種無源網路小鍵盤中輸入範圍的區分方法和電路，允許對有意義的按鍵操作進行適合的處理，同時忽略無意或多餘的按鍵操作，因此節省電力和處理器時間。
上面所提供的對較佳實施例的說明，能夠使本領域任何技術人員製造或利用本發明。這些實施例的種種修改對於本領域技術人員是顯而易見的，這裡確定的總體構思不需要利用創造便可應用於其他實施例。本發明並非用來限於在此示出的實施例，而是給出符合在此揭示的原理和新穎特徵的最大保護範圍。
權利要求
1．一種具有諸多開關的無源網路中處理開關閉合的電路，所述無源網路響應開關閉合產生電壓，其特徵在於，該電路包括一比較電路，與所述無源網路連接，用於將所述電壓與一基準電壓比較；以及一解碼器，與所述比較電路連接，用於若所述電壓處於規定範圍以內便解碼出所述開關閉合，而若所述電壓未處於規定範圍以內便不解碼出所述開關閉合。
2．如權利要求1所述的電路，其特徵在於，所述比較電路包括至少一個比較器，每一比較器具有與所述無源網路連接的第一輸入端，並具有第二輸入端以及一用於產生比較信號的輸出端；以及至少一個基準電壓發生器，每一基準電壓發生器與所述比較器相應一個的所述第二輸入端連接，所述基準電壓發生器中每一個用於產生各自的基準電壓；其中所述規定範圍由所述基準電壓確定。
3．如權利要求2所述的電路，其特徵在於，所述比較電路還包括一與所述比較器輸出端中每一個連接的範圍確定邏輯電路，所述範圍確定邏輯用於區分所述無源網路產生的所述電壓的不同範圍。
4．如權利要求2所述的電路，其特徵在於，所述比較電路包括第一比較器，用於僅當第一規定子集的所述開關閉合才產生所述比較信號；以及第二比較器，用於僅當第二規定子集的開關閉合才產生所述比較信號。
5．如權利要求1所述的電路，其特徵在於，僅當所述電壓處於所述規定範圍時，所述比較電路才產生對所述解碼器的中斷信號。
6．如權利要求5所述的電路，其特徵在於，所述規定範圍與規定子集的所述開關相對應。
7．如權利要求6所述的電路，其特徵在於，所述規定子集的開關包括一電源開關，其中僅當所述電源開關閉合，所述比較電路才產生對所述解碼器的中斷信號。
8．如權利要求1所述的電路，其特徵在於，還包括一與所述解碼器連接的控制器，用於響應所述解碼器解碼出所述開關閉合，改變所述無源網路的輸入電壓。
9．一種具有諸多開關的無源網路中處理開關閉合的方法，所述無源網路響應開關閉合產生一電壓，其特徵在於，該方法包括下列步驟將所述電壓與一基準電壓比較；若所述電壓處於規定範圍內便解碼出所述開關閉合；以及若所述電壓未處於所述規定範圍內便忽略所述開關閉合。
10．如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述規定範圍由所述基準電壓確定。
11．如權利要求10所述的方法，其特徵在於，還包括區分所述無源網路產生的所述電壓不同範圍的步驟。
12．如權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括僅當所述電壓處於所述規定範圍內才產生一中斷信號的步驟。
13．如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述規定範圍與規定子集的所述開關相對應。
14．如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述規定子集的開關包括一電源開關，其中僅當所述電壓處於所述規定範圍內才產生一中斷信號的步驟包括，僅當所述電源開關閉合才產生所述中斷信號。
15．如權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括用於響應所述解碼器解碼出所述開關閉合，改變所述無源網路輸入電壓的步驟。
全文摘要
一種具有開關(Sl…Sn)的無源網路(100)中處理開關閉合的方法和電路。無源網路(100)響應開關閉合產生輸出電壓。該電路包括一與無源網路連接的比較電路(206),用於將該輸出電壓與一基準電壓比較。與比較電路連接的解碼器(212),若輸出電壓處於規定範圍便解碼出開關閉合,若輸出電壓未處於規定範圍便不解碼出所述開關閉合。無源網路小鍵盤中輸入範圍的區分電路,允許對有意義的按鍵操作進行適合的處理,同時忽略無意或多餘的按鍵操作,因此節省電力和處理器時間。
文檔編號H03M1/00GK1302478SQ99806447
公開日2001年7月4日 申請日期1999年5月21日 優先權日1998年5月22日
發明者R·J·克爾, D·D·克拉克斯頓 申請人:誇爾柯姆股份有限公司