一种行列矩阵键盘接口电路及行列矩阵键盘的扫描方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106452453A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201610845739.1(22)申请日2016.09.23(71)申请人中国地质大学（武汉）地址430074湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号中国地质大学（武汉）地质资源环境工业技术研究院(72)发明人付先成高恒强钟剑文张文君张宇龙周志威刘银(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人杨立(51)Int.Cl.H03M11/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种行列矩阵键盘接口电路及行列矩阵键盘的扫描方法(57)摘要本发明公开了一种行列矩阵键盘接口电路及行列矩阵键盘的扫描方法，其中，接口电路包括单片机和触摸芯片，触摸芯片的引脚X+和引脚X-之间串联m个电阻作为行电阻，引脚Y+和引脚Y-之间串联n个电阻作为列电阻，相邻两个行电阻之间引出一条列线，相邻两个列电阻之间引出一条行线，行线和列线的交叉点处设置一个按键。利用触摸芯片构造电阻网络，形成电压梯度，根据触摸屏原理，只需要单片机的3-4个I/O口即可实现任意行列数目的矩阵式键盘，减少了单片机I/O口的使用数量，给其它外设留下更多的I/O口资源；另外，触摸屏芯片采用硬件扫描，确定被按下按键的位置，极大地简化了单片机的按键扫描工作量，在单片机外接矩阵键盘领域具有极大的应用价值。CN106452453ACN106452453A权利要求书1/1页1.一种行列矩阵键盘接口电路，其特征在于，包括单片机MCU和触摸芯片U1，所述单片机MCU的中断INT0与触摸芯片U1的引脚PENIRQN连接，所述单片机MCU与触摸芯片U1通过I2C/SPI通信总线连接，实现所述单片机MCU与触摸芯片U1之间的I2C/SPI通信，触摸芯片U1的引脚X+和引脚X-之间串联m个电阻作为行电阻，引脚Y+和引脚Y-之间串联n个电阻作为列电阻，在每相邻两个行电阻之间引出一条列线，在每相邻两个列电阻之间引出一条行线，在每一条行线和每一条列线的交叉点处设置一个按键，形成(m-1)*(n-1)个按键的矩阵键盘，其中，m和n均为大于等于3的正整数。2.如权利要求1所述的一种行列矩阵键盘接口电路，其特征在于，所述m个行电阻的阻值相同，所述n个列电阻的阻值相同。3.如权利要求2所述的一种行列矩阵键盘接口电路，其特征在于，所述触摸芯片U1中还包括ADC转换电路，所述ADC转换电路的输入端与触摸芯片U1的引脚X+和引脚Y+连接，所述ADC转换电路的输出端通过触摸芯片U1并经过I2C/SPI总线与所述单片机MCU连接。4.一种行列矩阵键盘的扫描方法，其特征在于，包括：S1，单片机MCU的中断INT0产生使能驱动信号，驱动触摸芯片U1工作；S2，当按键按下时，在触摸芯片U1的引脚X+处施加驱动电压VDrive，引脚X-接地，形成电压梯度，在引脚Y+引出端测量输出电压Vxout；S3，在触摸芯片U1的引脚Y+处施加驱动电压VDrive，引脚Y-接地，形成电压梯度，在引脚X+引出端测量输出电压VYout；S4，触摸芯片U1将测量得到的Vxout和VYout通过I2C/SPI通信传输至单片机MCU；S5，单片机MCU根据Vxout和VYout计算得到按键被按下的位置。5.如权利要求4所述的行列矩阵键盘的扫描方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：触摸芯片U1中的ADC转换电路的输入端在一个时钟周期内采集接触点X+和Y+的电压值，经过12个周期后将采集到的电压值Vxout和VYout转换为12位的数字信号传输至单片机MCU。2CN106452453A说明书1/4页一种行列矩阵键盘接口电路及行列矩阵键盘的扫描方法技术领域[0001]本发明涉及电路领域，具体涉及一种行列矩阵键盘接口电路及行列矩阵键盘的扫描方法。背景技术[0002]目前，单片机按键电路设计主要有两类型，一种是独立式按键结构，即1个I/O口对应一个按键；另一种是矩阵式键盘结构，可参见图1，在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口(如P1口)就可以构成4*4＝16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键(9键)。[0003]单片机I/O口资源是非常有限的，上述独立式按键结构是最浪费I/O口资源的，一个I/O口对应一个按键；一般矩阵式键盘结构比独立式按键结构节约了比较多I/O口资源，但是当有16个按键也需要用掉8个I/O口，并不是非常地节约I/O口资源。发明内容[00