一種按鍵輸入處理電路的製作方法
2023-10-29 12:16:22 1
本申請涉及電路設計技術領域，特別涉及一種按鍵輸入處理電路。
背景技術：
通常，電子產品的用戶界面經常會設置不同的按鍵或者特定的按鍵組合來實現特定的功能控制。
現有的按鍵輸入處理電路，通常是將每個按鍵輸入信號與處理晶片的一個管腳連接，即，處理晶片需要設有與每路按鍵輸入信號一一對應的一個專用於接收按鍵輸入信號的管腳。但是隨著電路集成度增加以及降低生產成本的需求，操作界面控制信號較多時，需要處理晶片的管腳數目會隨之增加，同時處理晶片的封裝尺寸和成本，也隨之增加。
綜上，現有的按鍵輸入處理電路，對按鍵輸入處理對晶片管腳的數量需求較多，不利於降低晶片的封裝尺寸和成本。
技術實現要素：
本申請實施例提出了一種按鍵輸入處理電路，用以克服現有的按鍵輸入處理電路對按鍵輸入處理對晶片管腳的數量需求較多，不利於降低晶片的封裝尺寸和成本的不足。
本申請實施例提供了一種按鍵輸入處理電路，包括：
電源；
路包括：第二輸入埠、使能控制埠、轉換模塊、第二輸出埠和喚醒信號輸出埠；
所述使能控制埠與所述使能信號輸出埠連接，用於根據所述檢測模塊的檢測結果確定啟動或關閉所述轉換模塊；
所述第二輸入埠與所述第二信號輸出埠連接，用於在所述使能控制埠輸出啟動所述轉換模塊的使能信號後，接收所述第二信號並傳輸至所述轉換模塊；
所述轉換模塊，用於將所述第二信號轉換為所述數位訊號；
所述喚醒信號輸出埠，用於根據所述轉換模塊的轉換結果，輸出喚醒信號至所述處理單元；
所述第二輸出埠，用於將所述數位訊號輸出至所述處理單元。
4.如權利要求3所述的按鍵輸入處理電路，其特徵在於，所述處理單元包括：喚醒信號輸入埠、第三輸入埠、處理模塊，其中，
所述喚醒信號輸入埠，用於接收所述喚醒信號，並根據所述喚醒信號確定是否喚醒所述處理模塊；
所述第三輸入埠，用於根據所述喚醒信號確定喚醒所述處理模塊後，接收所述數位訊號並傳輸至所述處理模塊；
所述處理模塊，用於對所述數位訊號進行處理以確定被按下的一個或多個按鍵開關。
5.如權利要求3所述的按鍵輸入處理電路，其特徵在於，所述轉換模塊中預設模擬數位訊號轉換的參數，所述參數包括：採樣速率、解析度、信噪比、轉換位數、無失真動態範圍或孔徑誤差。
6.如權利要求2所述的按鍵輸入處理電路，其特徵在於，當所述檢測模塊通過電壓信號檢測所述按鍵陣列電路中的按鍵開關是否接通時，所述按鍵陣列電路還包括：一個或多個分壓電阻，所述分壓電阻的一端連接至所述多個按鍵開關並聯後的節點，另一端連接至地gnd；
處理晶片，具有可外接的一個或者多個按鍵引腳、與所述按鍵引腳電性連接的模數轉換電路和與所述模數轉換電路相連的處理單元；
一個或者多個按鍵陣列電路，所述按鍵陣列電路包括並連於電源和所述按鍵引腳之間的多個按鍵支路，所述按鍵支路包括相互串聯的一個按鍵開關和一個或者多個電阻，其中，各個按鍵支路中的電阻阻值為預先設定，使得所述多個按鍵開關的一個或多個被按下後，所述按鍵引腳處能夠得到對應的唯一的電壓信號或電流信號，所述電壓信號或電流信號為第一信號；
所述模數轉換電路將所述第一信號處理成數位訊號，並將所述數位訊號發送至處理單元，所述處理單元基於所述數位訊號確定被按下的一個或多個按鍵開關。
本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路包括：電源，一個或者多個按鍵陣列電路和處理晶片，由於處理晶片具有可外接的一個或者多個按鍵引腳、與所述按鍵引腳電性連接的模數轉換電路和與所述模數轉換電路相連的處理單元；一個或者多個按鍵陣列電路，所述按鍵陣列電路包括並連於電源和所述按鍵引腳之間的多個按鍵支路，所述按鍵支路包括相互串聯的一個按鍵開關和一個或者多個電阻，其中，各個按鍵支路中的電阻阻值為預先設定，使得所述多個按鍵開關的一個或多個被按下後，所述按鍵引腳處能夠得到對應的唯一的電壓信號或電流信號，所述電壓信號或電流信號為第一信號；所述模數轉換電路將所述第一信號處理成數位訊號，並將所述數位訊號發送至處理單元，所述處理單元基於所述數位訊號確定被按下的一個或多個按鍵開關，能夠基於所述處理晶片的一個管腳實現對多個按鍵開關的輸入處理，可以有效減少按鍵輸入處理對處理晶片管腳的數量需求，有利於降低處理晶片的封裝尺寸和成本。
附圖說明
下面將參照附圖描述本申請的具體實施例，
圖1為本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路的結構示意圖一；
圖2為本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路的結構示意圖二，其中，k1～kn為開關按鍵，r1～rn為與按鍵開關串聯的電阻，i1為第一輸入埠，m1為第一n型場效應管，o1為第二信號輸出埠，eno為使能信號輸出埠，i2為第二輸入埠，eni為使能控制埠，o2為第二輸出埠，wao為喚醒信號輸出埠，i3為第三輸入埠，wai為喚醒信號輸入埠。另外，模數轉換電路的轉換模塊和處理單元的處理模塊未示出；
圖3為本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路的結構示意圖三，其中，k1～kn為開關按鍵，r1～rn為與按鍵開關串聯的電阻，i1為第一輸入埠，m2為第二n型場效應管，m3為第三n型場效應管，m4為第四n型場效應管，o1為第二信號輸出埠，eno為使能信號輸出埠，i2為第二輸入埠，eni為使能控制埠，o2為第二輸出埠，wao為喚醒信號輸出埠，i3為第三輸入埠，wai為喚醒信號輸入埠。另外，模數轉換電路的轉換模塊和處理單元的處理模塊未示出。
具體實施方式
為了使本申請的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖對本申請的示例性實施例進行進一步詳細的說明，顯然，所描述的實施例僅是本申請的一部分實施例，而不是所有實施例的窮舉。並且在不衝突的情況下，本說明書中的實施例及實施例中的特徵可以互相結合。
在實現本申請的過程中，發明人發現，電子產品的用戶界面經常會設置不同的按鍵或者特定的按鍵組合來實現特定的功能控制。而現有的按鍵輸入處理電路，通常是單獨為每個按鍵的輸入信號分配一個處理晶片的管腳，即，處理晶片需要設有與每路按鍵輸入信號一一對應的管腳。通常按鍵不止一個，甚至十個以上數量較多，就需要處理晶片為多個按鍵分配較多的管腳，隨著電路集成度增加以及降低生產成本的需求，操作界面控制信號較多時，需要處理晶片的管腳數目會隨之增加，同時處理晶片的封裝尺寸和成本，也隨之增加。
針對上述問題，本申請實施例中提供了一種按鍵輸入處理電路，圖1為本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路的結構示意圖一，如圖1所示，所示按鍵輸入處理電路可以包括：
電源101；
處理晶片103，具有可外接的一個或者多個按鍵引腳、與所述按鍵引腳電性連接的模數轉換電路和與所述模數轉換電路相連的處理單元；
一個或者多個按鍵陣列電路(102a、102b…102n)，所述按鍵陣列電路包括並連於電源和所述按鍵引腳之間的多個按鍵支路，所述按鍵支路包括相互串聯的一個按鍵開關和一個或者多個電阻，其中，各個按鍵支路中的電阻阻值為預先設定，使得所述多個按鍵開關的一個或多個被按下後，所述按鍵引腳處能夠得到對應的唯一的電壓信號或電流信號，所述電壓信號或電流信號為第一信號；
所述模數轉換電路將所述第一信號處理成數位訊號，並將所述數位訊號發送至處理單元，所述處理單元基於所述數位訊號確定被按下的一個或多個按鍵開關。
具體實施中，關於按鍵陣列電路的數量，本領域技術人員可以根據實際需要選擇一個或多個。通常情況下，一個包括多個並聯的按鍵開關的按鍵陣列電路就可以滿足按鍵輸入處理的需求。按鍵陣列電路中並聯的按鍵開關的數量也是可以根據實際情況確定的。處理晶片的按鍵引腳的數量可以大於或等於按鍵陣列電路的數量，這裡都不做具體限定。
圖2為本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路的結構示意圖二，圖3為本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路的結構示意圖三，圖2和圖3均是包括一個按鍵陣列電路的情況。圖2和圖3中的按鍵陣列電路中包括按鍵開關k1、k2、k3…kn這n個按鍵開關，n為大於1的自然數。按鍵開關k1與電阻r1串聯，按鍵開關k2與電阻r2串聯，按鍵開關k3與電阻r3串聯，按鍵開關kn與電阻rn串聯。r1、r2、r3…rn的阻值應該預先合理設置以使所述多個按鍵開關的一個或多個被按下後，所述按鍵引腳處能夠得到對應的唯一的電壓信號或電流信號(第一信號)，即，每種按鍵組合對應的電壓信號或電流信號的取值或狀態是不同的，處理晶片才可以對上述的電壓信號或電流信號進行處理確定出哪個或哪幾個按鍵被按下。在具體實施中，本領域技術人員可以對每個按鍵開關串聯的電阻數量及數值進行選擇，這裡不做具體限定。同樣，一個按鍵陣列電路中包括的按鍵開關的數量也是本領域技術人員可以根據實際需要靈活確定的。
如圖2和圖3所示，實施中，所述處理晶片可以包括：按鍵輸入檢測電路，
所述按鍵輸入檢測電路可以包括：第一輸入埠、檢測模塊、第二信號輸出埠、使能信號輸出埠；其中，
所述第一輸入埠與所述按鍵陣列電路的輸出端連接，用於將接收的所述第一信號輸入至所述檢測模塊；
所述檢測模塊，用於根據所述按鍵輸入信號檢測所述按鍵陣列電路中的按鍵開關是否接通，並產生與所述第一信號成比例的第二信號；
所述使能信號輸出埠連接至所述模數轉換電路，用於將所述檢測模塊的檢測結果輸出至所述模數轉換電路；
所述第二信號輸出埠連接至所述模數轉換電路，用於將所述第二信號輸出至所述模數轉換電路。
具體實施中，當所述檢測模塊通過電壓信號檢測所述按鍵陣列電路中的按鍵開關是否接通時，所述按鍵陣列電路還可以包括：一個或多個分壓電阻，所述分壓電阻的一端連接至所述多個按鍵開關並聯後的節點，另一端連接至地gnd；
所述檢測模塊具體可以包括：第一電流源、第一n型場效應管nmos；其中，所述第一電流源的輸出端連接至所述第一n型場效應管的漏極和所述使能信號輸出埠；所述第一n型場效應管的柵極與所述第一輸入埠連接；所述第一n型場效應管的源極連接至地；所述第二信號輸出埠與所述第一輸入埠連接。
如圖2所示，當所述檢測模塊通過電壓信號檢測所述按鍵陣列電路中的按鍵開關是否接通時，所述按鍵陣列電路還包括了一個分壓電阻rk，所述分壓電阻rk的一端連接至所述按鍵開關k1、k2、k3…kn並聯後的節點，所述分壓電阻rk的另一端連接至地gnd；
所述檢測模塊具體可以包括：電流為ib的第一電流源、第一n型場效應管m1；其中，所述第一電流源的輸出端連接至所述第一n型場效應管m1的漏極和所述使能信號輸出埠eno；所述第一n型場效應管m1的柵極與所述第一輸入埠i1連接；所述第一n型場效應管m1的源極連接至地；所述第二信號輸出埠o1與所述第一輸入埠i1連接。
圖2中所示的所述按鍵陣列電路輸出端的電壓信號v可以如下所示：
其中，v1為所述電源輸出的電壓信號，ra為所述處理晶片的等效電阻，rkey為所述按鍵陣列電路的等效電阻。
按鍵開關被按下開關時，通路；按鍵開關斷開時，開路。如圖2所示，如果按鍵開關k1、k2、k3…kn都沒有被按下時，按鍵陣列電路無電流流過，處理晶片的i1埠處的等效電阻ra為無窮大，i為0a，電壓v也為0v，第一n型場效應管m1截止，模數轉換電路的使能控制埠被內偏置的第一電流源拉高。
如果按鍵開關k1、k2、k3…kn有任意按鍵開關被按下，則所述按鍵陣列電路輸出端的v電壓為即，對應不同的按鍵組合，可以得到相應的rkey值，從而得到相應的電壓信號，也即，處理晶片的按鍵輸入檢測電路可以基於檢測到的電壓信號v確定哪些按鍵開關被按下，哪些按鍵開關沒有被按下。
為簡化說明，下面以三個開關k1～k3為例，取值1代表按鍵開關被按下，取值0代表按鍵開關沒有被按下。考慮最多兩個開關同時按下的情況，可以列出的k3k2k1組合為：000，001，010，011，100，101，110得到下面的表格1。
表格1.按鍵開關k3、k2、k1按鍵組合情況對應的rkey及v值
由表格1可知，只要合理選擇r1，r2，r3電阻的值，可以得到rkey的值分別為：+∞，r1，r2，r1//r2，r3，r1//r3，r2//r3七個值互不相等，即可對應七種按鍵組合產生七個不同的模擬電壓。在表格1中給出了對應一組r1，r2，r3取值的分壓示例。
由公式可知rkey越大，電壓v越低。
為可以驅動第一n型場效應管m1導通並保證使能控制埠eni的電壓拉低(通常使能控制信號為低電壓有效，設置高電壓有效也可以，這裡僅以低電壓有效為例進行說明)，只需要選擇合適的r1，r2，r3值，滿足：大於第一n型場效應管m1的導通電壓，即可通過第一n型場效應管m1和第一電流源判斷是否有按鍵開關被按下。當有按鍵開關按下時，使能控制埠eni的電位被第一n型場效應管m1拉低，而無按鍵開關按下時，使能控制埠eni的電位被第一電流源拉高。
如圖3所示，具體實施中，當所述檢測模塊通過電流信號檢測所述按鍵陣列電路中的按鍵開關是否接通時，所述檢測模塊具體可以包括：第二電流源、第二n型場效應管、第三n型場效應管、第四n型場效應管；其中，所述第二、三、四n型場效應管的柵極均連接至所述第一輸入埠，所述第二、三、四n型場效應管的源極均連接至地，所述第二n型場效應管的漏極連接至所述第一輸入埠，所述第三n型場效應管的漏極連接至所述第二電源的輸出端，所述第四n型場效應管的漏極連接至所述第二信號輸出埠；
所述第二電流源的輸出端連接至所述使能信號輸出埠。
圖3提供的按鍵輸入處理電路與圖2基於模擬電壓信號檢測按鍵陣列電路中的按鍵開關是否被接通時不同，圖3是通過模擬電流信號檢測按鍵陣列電路中的按鍵開關是否被接通。設第二n型場效應管m2的閾值為vth，則當按鍵按下時，流入第二n型場效應管m2的電流為對應不同的按鍵開關組合，會得到不同的rkey值，相應流入第二n型場效應管m2的電流也不同。
實施中，所述按鍵陣列電路輸出端的電流信號i可以如下所示：
其中，v1為所述電壓電源輸出的電壓信號，vth為所述第二n型場效應管的導通閾值電壓，rkey為所述按鍵陣列電路的等效電阻，上面已經具體說明如何得到rkey，這裡不再贅述。
其中，所述第二、三、四n型場效應管可以為成預設比例匹配的電流鏡。
第二n型場效應管m2、第三n型場效應管m3、第四n型場效應管m4為按一定比例匹配的電流鏡，設第二n型場效應管m2、第三n型場效應管m3、第四n型場效應管m4的電流比為1:k:j，則當無按鍵開關被按下時，流入第二n型場效應管m2電流為0，第三n型場效應管m3的電流也幾乎為0，使能控制埠被偏置拉高，處於無效狀態(通常使能控制信號為拉低有效，設置拉高有效也可以，這裡僅以拉低有效為例進行說明)；當有按鍵開關被按下時，只要合理選擇r1，r2，r3的值，滿足大於第二電流源的電流，第二電流源與第三n型場效應管m3組成的電路就會拉低使能控制埠，使其處於有效狀態。
實施中，所述模數轉換電路可以包括：第二輸入埠、使能控制埠、轉換模塊、第二輸出埠和喚醒信號輸出埠；
所述使能控制埠與所述使能信號輸出埠連接，用於根據所述檢測模塊的檢測結果確定啟動或關閉所述轉換模塊；
所述第二輸入埠與所述第二信號輸出埠連接，用於在所述使能控制埠輸出啟動所述轉換模塊的使能信號後，接收所述第二信號並傳輸至所述轉換模塊；
所述轉換模塊，用於將所述第二信號轉換為所述數位訊號；
所述喚醒信號輸出埠，用於根據所述轉換模塊的轉換結果，輸出喚醒信號至所述處理單元；
所述第二輸出埠，用於將所述數位訊號輸出至所述處理單元。
具體實施中，模數轉換電路中的轉換模塊需要進行大量的數據轉換處理，功耗較大。沒有按鍵開關被按下時，可以通過使能控制埠使模數轉換電路中的轉換模塊停止工作以節省功耗。例如使能控制埠被拉高時關閉轉換模塊；有按鍵開關被按下時，使能控制埠被拉低，啟動模數轉換電路中的轉換模塊，轉換模塊根據上述的電壓v或電流i判斷相應哪個或哪幾個按鍵被按下。
具體實施中，考慮模數轉換電路中的轉換模塊沒有完成轉換前，啟動處理單元會導致處理單元沒有數位訊號可以處理而造成的功耗浪費，也可以在模數轉換電路中的轉換模塊完成轉換後，向處理單元輸出喚醒信號以喚醒處理單元，再將轉換後得到的數位訊號傳輸給處理單元處理。
本申請提供的按鍵輸入處理電路的結構簡單實用，且僅在按鍵開關被按下時才會在啟動模數轉換電路和處理單元工作，兼具低功耗的優點。
實施中，所述處理單元可以包括：喚醒信號輸入埠、第三輸入埠、處理模塊，其中，
所述喚醒信號輸入埠，用於接收所述喚醒信號，並根據所述喚醒信號確定是否喚醒所述處理模塊；
所述第三輸入埠，用於根據所述喚醒信號確定喚醒所述處理模塊後，接收所述數位訊號並傳輸至所述處理模塊；
所述處理模塊，用於對所述數位訊號進行處理以確定被按下的一個或多個按鍵開關。
實施中，所述轉換模塊中可以預設模擬數位訊號轉換的參數，所述參數可以包括：採樣速率、解析度、信噪比、轉換位數、無失真動態範圍或孔徑誤差。
實施中，所述電源可以為電壓電源。本領域技術人員在具體實施本申請實施例提供的技術方案時，可以依據實際電路設計的特點及需求等，確定採用電壓電源或電流電源作為電源。
本申請實施例提供的按鍵輸入處理電路包括：電源，一個或者多個按鍵陣列電路和處理晶片，由於處理晶片具有可外接的一個或者多個按鍵引腳、與所述按鍵引腳電性連接的模數轉換電路和與所述模數轉換電路相連的處理單元；一個或者多個按鍵陣列電路，所述按鍵陣列電路包括並連於電源和所述按鍵引腳之間的多個按鍵支路，所述按鍵支路包括相互串聯的一個按鍵開關和一個或者多個電阻，其中，各個按鍵支路中的電阻阻值為預先設定，使得所述多個按鍵開關的一個或多個被按下後，所述按鍵引腳處能夠得到對應的唯一的電壓信號或電流信號，所述電壓信號或電流信號為第一信號；所述模數轉換電路將所述第一信號處理成數位訊號，並將所述數位訊號發送至處理單元，所述處理單元基於所述數位訊號確定被按下的一個或多個按鍵開關，能夠基於所述處理晶片的一個管腳實現對多個按鍵開關的輸入處理，可以有效減少按鍵輸入處理對處理晶片管腳的數量需求，有利於降低處理晶片的封裝尺寸和成本。
顯然，本領域的技術人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和範圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬於本申請權利要求及其等同技術的範圍之內，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內。