例如用在便携电话上的键盘装置包括许多单个的键。在便携电话 上的一般的键盘通常包括用于数字0～9的键以及专用键*和#。通常还 提供有附加的菜单和功能键，例如音量控制、光标控制和呼叫回答/拒 绝键。
为了使微处理器控制响应利用这些键进行的输入的电话，需要以 某种方式用信号通知微处理器一个给定的键已被按下或被启动。在最 简单的结构中，每个键应当包括一个开关，因此每个键需要其自身单 独连接到微处理器上。
这种连接方案将包括和微处理器的大量的离散的连接，使得对微 处理器的输入的数量过大。为了降低微处理器的尺寸和成本，需要能 够减少与微处理器相连的离散连接的数量。
对这个问题的已知的解决方案是在使信号输入到微处理器之前多 路传输所述信号。多路传输涉及对来自键的信号进行处理，使得所需 的离散信号线的数量可被减少。
多路传输的一种形式涉及把每个键分配给行和列的交点。用这种 方式，在任何给定的时间，通过监测哪个行以及哪个列被连接，可以 检测到键被按下。
这种配置被称为键矩阵。这种矩阵使用许多开关，这些开关被设 置用于在给定的行和列之间产生短路。通过连续地监测与每个行和列 相关的信号线，可以检测到所述短路。
开关的一种合适的形式被称为“键圆顶”。其如图1a所示，并且 呈位于例如印刷电路板(PCB)110的合适底板的表面上的接点120的上 方的中空圆顶100的形状。在其正常的静止状态下，圆顶远离接点 120，因而不进行连接。然而，当通过用户启动一个键按压圆顶时，圆 顶发生弹性变形，如图1b所示，因而在键的按下期间在圆顶和接点之 间保持电接触。圆顶通常由塑料材料制造，其内表面被金属化或进行 其它的处理以便导电。
作用在键圆顶上的压力通常利用在键圆顶上方固定就位并且可从 设备的外部接近的键间接地施加。所述键通常具有向用户表明其功能 的图案。
一旦键上的压力被释放，弹性的键圆顶恢复其原来的构型，因而 在键圆顶100和接点100之间的电连接被切断。
键盘矩阵包括许多这种键圆顶100，一种典型的配置示于图2。其 中示出了适用于便携电话的常规数字键盘的键盘矩阵。字母A、B和C 表示矩阵的列，数字1，2，3，4表示矩阵的行。
按照这种键的通常的布局，标号为“1”的键位于在列A和行1的 交点的标号为A1的键圆顶的上方；标号为“2”的键位于键圆顶A2的 上方；并且依此类推，直到标号为“#”的键位于键圆顶C4的上方。
任何给定的行中的所有键圆顶电连接在一起。例如，键圆顶A1，B1 和C1被印刷电路板上的沿水平方向延伸的迹线连接在一起。这些迹线 在图2中用实线表示。
在任何给定的列中位于底板的表面上的接点120被电连接在一 起。例如，位置A1，A2，A3和A4处的接点被所示的沿垂直方向延伸并 部分位于PCB的内层上的迹线连接在一起。这些迹线在图2中用虚线 表示。
这个例子中具有设置在4行×3列的矩阵中的12个单独的键。可 以理解，这种配置使得节省了5条信号线；而不具有12条信号线(每 条线与每个键相关)，现在只有7条信号线(每条线与各自的行或列相 关)。
如果设备的用户按下标号为5的键，圆顶B2将被按下，因而实现 列B和行2之间的电连接。所述连接通过如下方式由处理器检测到， 即按照顺序对每个列信号线(A，B，C)施加电压，然后监测行信号线(1， 2，3，4)，观察在所述电压下它们是否呈现信号。如果在所述电压下 它们都不呈现信号，则在所述行和那一列之间未建立电连接，这样， 可以检测键的按压，并根据需要可以进行解码。
连续地重复所述过程，以便检测任何的键按压，可以总结如下：
对第m行信号线施加电压
监测第1列信号线
键按压？
监测第2列信号线
键按压？
…
监测第n列信号线
键按压？
增加m并重复上述过程。
便携电话上通常具有例如菜单键和功能键的非数字键，如前所 述，也可以构成矩阵的一部分，即使它们对用户而言可以不呈现矩阵 状的构型，即，术语“矩阵”指的是连接方式，而不必是对用户而言 的相关开关的实际外观。
当前的便携电话一般使用共具有10个用于和装置的微处理器相连 的信号线。信号线的数量可以支持多达25(5×5)个键。即，没有使 用所有可能的连接。
便携电话越来越多地结合了与通话不直接相关的功能。例如，现 在便携电话通常配备有个人档案夹功能(例如Nokia9110 Communicator)。还可以得到具有玩计算机游戏的能力的便携电话。随 着便携电话显示器的例如颜色范围、尺寸和分辨率的能力增加，可以 提供更先进的游戏。
对于为电话用户提供可与专用游戏装置相比的游戏经历所遇到的 问题是由输入键的构型而引起的用户输入方面的限制。输入键的构型 一般由设备的主要功能确定，在这种情况下该主要功能是通话。因而， 这种设备需要以用户所熟悉的方式设置的数字键盘。这可能和用于游 戏的键盘的要求不相容。此外，使用键圆顶的键的触觉响应可能不适 用于游戏，在游戏中这些键可能被以相当高的频率重复地操作。
专用的手持游戏装置例如图3所示的Nintendo Gameboy为用户提 供了最适于进行游戏的构型的输入键。这种构型和对于电话功能是最 佳的构型十分不同。
图3表示具有显示器310的游戏控制柄300。在显示器的下方提供 有几个游戏控制键，其中包括：包括对应于4个不同的方向的4个不 同的开关的方向控制器320；两个特定游戏控制键330；以及两个系统 控制键340。
在便携电话领域中，公知的是为电话提供用户可改变的前盖使得 电话的用户能够定制电话的外观。这种盖对于本申请的申请人生产的 几种电话是可以得到的，例如5110电话、3210电话和3310电话。
不过，虽然壳体的外观可以不同，但是，各自键的功能是用户不 能规定的：每个键的位置由其相应的键圆顶的固定的位置确定，这些 键圆顶构成在PCB下面的键矩阵的一部分。
这如图4所示，其中示出了Nokia5110便携电话的分解的示意 图。这种电话具有本体部分400，其中含有与便携电话相关的所有的电 子电路。
用户可拆卸的前盖420适用于与电话的本体配合。前盖420可以 具有各种表面装饰效果，例如不同发颜色、纹理和图案。
前盖420具有若干个孔430，每个孔对应于设置在塑料材料的键垫 410上的一个键，在装配时，所述键垫安装在前盖420和本体400之 间。使得键垫410上的每个键位于设置在电话本体上的相应的键圆顶 100的正上方。因而，当组装电话时，在通过前盖中的孔伸出的键上的 压力可能引起在电话本体中的相关的键圆顶开关的启动。
由图4可以清楚地看出，用户通过电话的前盖可以接近的键的位 置通过相应的键圆顶的位置唯一地确定，这些键必须和所述键圆顶协 同操作才能工作。

按照本发明的第一方面，提供一种开关配置，包括：被设置在底 板上的多个开关，每个开关包括可弹性变形的导电的圆顶，以便与所 述底板上的相应的接点实现电连接；以及多个信号线，其用于连接微 处理器，以便通过信号告知开关的操作，其中所述开关如下设置，使 得任何给定开关的操作在所述多个信号线中的两个之间形成唯一的电 连接，并使得所述多个信号线的每一个和各自圆顶的导电表面电气相 连。
用这种方式设置所述开关矩阵，使得信号线能够从圆顶的外部表 面接近，从而使得能够通过圆顶本身和微处理器直接连接，圆顶作为 弹性的电连接器。用这种方式，可以简单地为设备附加一个具有不同 的键配置的新盖，并且不需用户采取任何特殊的步骤便可以和微处理 器实现连接。
按照本发明的第二方面，提供一种用于连接到具有多个以预定图 案设置的键圆顶的电子设备上的盖，所述盖包括：多个接点，其位置 使得其能够和所述电子设备的导电键圆顶对准；在所述多个接点的各 自接点之间的间断的电通路；以及多个用户可接近的键，它们如下排 列，使得所述多个键的各自键的启动在所述多个接点的各对接点之间 完成电通路。
按照本发明的实施例，特别是前盖的所述的盖的优点在于，在其 上的键的布局独立于下方的电子设备上的键圆顶的位置。这使得能够 对基本设备附加新的盖，每个新盖最适于一种特定的操作。可以提供 最适于进行游戏、文本输入或者常规数字键布局不是最佳选择的任何 其它特定操作的盖。
所述的盖提供一个未完成的电路网络，这些电路通过用户操作一 个给定的键时完成。用这种方式，借助于通过所述设备的导电键圆顶 直接接近微处理器，可以向微处理器发出信号，告知哪个键已被按下。
按照本发明的第三方面，提供一种便携无线电话，包括：具有多 个开关的本体部分，每个开关包括一个可以弹性变形的导电圆顶；以 及可以与所述本体部分相连的可拆卸的盖，以便与所述的圆顶协同操 作，并且具有多个用户可操作的键，其中在所述盖上的键的相对位置 独立于所述圆顶的相对位置。
本发明的一个优点在于，使得制造者能够供应具有缺省的前盖和 键配置的例如便携电话的装置。各自键开关可配置成以类似于现有技 术的键开关的方式工作，即借助于在键上用手指施加压力而使键圆顶 变形，从而与下方接点实现电连接。这种缺省的前盖的成本可以是相 当低的。
除去这种缺省的操作方式之外，可以提供具有适合于特定用途的 不同的键配置的另一容易更换的前盖。这种盖的键配置不受在电话的 本体上设置的键圆顶的位置的限制。可以使这种前盖能够用于在电话 上使用的不同的应用。这种应用的例子可以是游戏。用户可以购买或 者下载用于这种电话的游戏。作为选择，该用户可以购买具有最适于 进行游戏的键配置的新前盖。
按照本发明的第四方面，提供一种用于检测多个开关之一的启动 的检测器，每个开关被设置用于在多个信号线的两个信号线之间形成 唯一的电连接，其中所述检测器被设置成：对所述多个信号线的每个 信号线依次施加一个已知的信号；并监测所述多个信号线中的其余的 信号线是否具有所述已知的信号。
在现有技术的开关矩阵中，通过在任何一行和任何一列之间产生 电连接来向微处理器表示一个键被按下。因而，对于具有m行和n列 的矩阵，可以支持总共为m×n个开关。
按照本发明的实施例，电话的微处理器能够检测和说明任何两个 单线之间的电连接，而不管它们是两个行信号线或者是两个列信号 线。通过提供具有一种开关配置的前盖，借以使得在任何两个单线之 间产生电连接，可以增加由微处理器支持的键的数量，而不需相应地 增加所需的信号线的数量。
这个结果是在使用简单的键圆顶矩阵结构的情况下不同信号线之 间的连接的数量被限制的直接结果。众所周知，当具有n+m个信号线 时，可能具有的开关的最大数量是n×m。
不过，当连接不受这种限制时，可被支持的开关的数量由熟知的 用于计算组合的公式：nCr给出，其中在这种情况下，n＝信号线的数 量，r＝2(因为要建立一个键按下必须使两个信号线相连)。
计算nCr的数学公式是：
$\mathrm{nCr}=\frac{n!}{(n-r)!r!}---\left(1\right)$
对于任何给定数量的信号线，如果在它们任何两个之间可以进行 连接，与只能在信号线的两个限定的子组(例如行和列)的单独的元 件之间进行连接相比，可以支持更多的开关。
在使用矩阵开关配置的现有技术的装置中，连接通过键圆顶和下 面的接点之间的实际短路来实现，即在开关配置内实体上实现连接。
本发明的实施例使得能够进行略微远离实际的开关矩阵的连接。 在所述的一些实施例中，在可拆卸的前盖中实现物理连接，即远离开 关矩阵进行连接，但是仍然通过构成开关矩阵的一部分的键圆顶的介 质和微处理器连通。
附图说明
为了更好地理解本发明和本发明可以实现的效果，现在只以举例 的方式参照附图说明本发明，其中：
图1a和1b是在启动前后现有技术的键圆顶的截面图；
图2表示包括多个键圆顶开关的键开关矩阵的现有技术的配置；
图3表示现有技术的手持游戏控制柄；
图4表示具有可互换的前盖的现有技术的便携电话的装配体的分 解的示意图；
图5表示按照本发明的一个实施例的键开关矩阵和相关的连接；
图6表示图5的开关配置的可能的互连；
图7表示具有按照本发明的实施例的可拆卸的前盖的便携电话的 局部截面图；以及
图8表示按照本发明的实施例的所有可能的开关配置。

按照本发明的一个实施例的键开关矩阵示于图5。所示的矩阵具有 3列和4行，因而能够适应12(3×4)个开关，如图所示。基本的操 作方式如前面针对图2所示的矩阵所述，即按下键圆顶500使其弹性 变形，因而与PCB表面上的相应接点510实现连接。这个连接暂时连 接开关所在的交点上的行和列。这个互连可以如前所述被检测和说 明，以便对键的按压作出反应。
与现有技术的键圆顶不同，本发明的实施例的键圆顶由金属材料 制成，或者由在内外表面上进行过导电处理以便使所述表面电气连接 在一起的塑料材料制成。
图5的矩阵和现有技术的矩阵之间的差别在于行和列的构造方式 以及开关的哪些元件(键圆顶或接点)被永久地互连。
在图5所示的实施例中，可以看出在键圆顶500和接点510之间 的连接和图2的现有技术的矩阵中所示的连接具有很大的不同。在现 有技术的矩阵中，在给定的行中的所有的键圆顶是相互互连的，在给 定的列中的所有接点也是相互互连的。
在图5中，各自行和列的互连是：
行1：KD-A；KD-B；Con-C。
行2：KD-A；KD-B；KD-C。
行3：KD-A；KD-B；KD-C。
行4：Con-A；Con-B；KD-C。
列A：Con-1；Con-2；Con-3；KD-4。
列B：Con-1；Con-2；Con-3；KD-4。
列C：KD-1；Con-2；Con-3；Con-4。
上面使用的命名法意味着，例如，在行1中在列A的键圆顶、列B 的键圆顶以及列C的接点之间永久互连。同样的命名法适用于所有的 其它行和列。
图5的实线互连线表示在PCB表面上的迹线，虚线互连线表示在 PCB的内层上布线的迹线。需要使迹线在内层上布线，使得在某些信 号线之间不会发生永久的短路。
通过使用这种连接配置，需要和现有技术的解决方案中相同数量 的信号线，因而可以实现同样经济的和处理器的连接。不过，按照本 发明的实施例可以帮助实现大量的处理器的外部连接。这种连接可以 借助于与导电的键圆顶的暴露的表面进行电接触来实现。在现有技术 的解决方案中，键圆顶的外表面一般是不导电的，或者即使是导电的， 也不是所有的信号线都能用这种方式接近，因为一些信号线只和底板 上的接点相连，使得它们不能被接近以便实现外部连接。
本发明的实施例使得所有的键垫连接都能从外部接近以便用于其 它用途。另一种用途的例子是为移动电话附加新的前盖。与图4所示 的现有技术的可更换的前盖不同，按照本发明的实施例的可更换的前 盖通过键圆顶的暴露表面可以利用与键垫矩阵连接的可得到的连接， 从而使得不同构型的键能够在新的前盖上被采用。键的配置不受电话 上的键圆顶的位置的限制，如现有技术的可更换的前盖那样。用这种 方式，可以附加新的盖，这些新盖专门设计用于特定的功能，其中键 设置在最佳的位置上，并具有规定的触觉响应。
这种盖的例子可以是最适于进行游戏的盖，其可以具有类似于图3 所示的游戏控制柄的键布局。这种盖的键可以具有最适于进行游戏的 特性。例如，对于特定类型的游戏，可以用某种方式设计触觉响应。
图5所示的连接的配置只是示例性的，同样通过键圆顶的导电表 面以实现每个信号线可利用的所需效果的其他配置也是可以的。
此外，本发明的实施例使得在可更换的前盖上能够支持更多的开 关。使用现有技术的简单的矩阵开关配置并依赖于键圆顶的变形，只 能在任何行信号线和任何列信号线之间形成电连接。然而，微处理器 能够检测任何两个信号线之间的电连接，而不管它们是行还是列。
按照本发明的实施例的前盖和现有技术的解决方案相比可以利用 更复杂的开关配置，因为其不受只在各自行和列信号线之间进行连接 的限制。
这由图6进行说明。第一个方块550表示当图5的开关配置以现 有技术的方式操作时的12个可能的连接，即根据使键圆顶弹性变形并 接触下面的接点检测连接。垂直的线表示在行信号线(1，2，3，4) 和列信号线(A，B，C)之间的可能的连接。
当图5的开关配置以按照本发明的具有相应地设置的前盖的实施 例的方式操作时，可以支持附加的开关组合。这些额外的连接组合示 于图6的第二个方块560中。这些连接是除第一个方块所示的连接之 外的连接，第一个方块所示的连接仍然是可能的。其中垂直线也表示 可能的连接。注意此时不再是只有行信号线可与列信号线连接。任何 信号线都可与其它的信号线相连。
在所示的例子中，利用现有技术的4×3矩阵的配置，7个信号线 可以支持12个开关。然而按照本发明的实施例，使用同样的7个信号 线，可以支持21个开关。21这个数字是由前面给出的公式(1)得到 的，使其中的n＝7，r＝2。
不同于针对现有技术的矩阵所述的检测方法，其中依次激励每个 列信号线，并且按照顺序监测行信号线，以便确定是否由于按下一个 键而已建立连接，本发明的实施例在操作时依次激励每个信号线 (A，B，C，1，2，3，4)，并依次监测每个其余的信号线，以便确定是否已 实现连接。
例如，所述的过程可以是：
信号线A上施加有电压
监测信号线B
键按下？
监测信号线C
键按下？
监测信号线1
键按下？
监测信号线2
键按下？
监测信号线3
键按下？
监测信号线4
键按下？
信号线B施加有电压
监测信号线A
键按下？
监测信号线C
键按下？
等等。
用这种方式，通过对微处理器进行简单的修改，便可以检测任何两个 信号线之间的连接，而不管它们是行信号线还是列信号线。这种检测处理 能够在任何类型的前盖的情况下进行操作，而不管其是用现有技术的方 式，根据各自键圆顶开关的按压进行操作，还是按照本发明的实施例进行 操作，其中键圆顶开关不被按压，而是被用作连接信号线的接点。
由于按照本发明的实施例能够支持前盖上的更多的键，便可以提供标 准的传统键盘，而不需增加用于连接微处理器所需的信号线的数量。
信号线的典型的数量是10个。使用公式(1)，在10个信号线的情况 下(n＝10)，可以支持45个不同的开关。这大于足以支持整个字母数字键 盘所需的键的数量。
图7表示连接于按照本发明实施例的电话本体上的前盖的截面图。所 示的前盖是用户可拆卸的，并且可以配置成能够以“卡合”的方式实现连 接，或者，用户需要利用工具来连接或拆下前盖。用于连接的合适的装置 的细节在同时转让的专利EP 0883955A中进行披露。
不同于图4所示的现有技术的前盖，图7的前盖可以配置成使其具有 的键配置不同于与之相连的电话表面上的键圆顶的配置。这是因为所述前 盖上的键的启动不依赖于键圆顶的弹性变形，以便实现接触和对电话的微 处理器发送信号，告知键已被按下。因此，前盖上的键不需要设置在电话 的本体上的任何特定的键圆顶的正上方。
而是通过在与微处理器相连的信号线之间实现直接连接来通知微处理 器键被按下。这是可能的，这是因为键圆顶以如下方式构造，使得每个信 号线与键圆顶配置的导电圆顶直接相连。实际上，键圆顶作为能够直接与 微处理器相连的电接点。这与现有技术的解决方案形成对照，在现有技术 的解决方案中，键圆顶只作为开关进行操作，而不像这里所述的那样。现 有技术的装置不能按照本发明的实施例进行操作，因为在那种方式下，信 号线不能从外部接近。
按照本发明的实施例的前盖结合有键垫矩阵电路，该电路不同于电话 的矩阵电路。该电路以类似于电话的矩阵电路的方式操作，但是可以使用 不同类型的开关。前盖矩阵电路的操作在后面参照图8进行说明。基本上， 前盖的每个键对应于集成在前盖中的开关。这些开关排列成使得任何给定 开关的启动都会引起两个信号线之间的电连接。
两个信号线之间的电连接反映到与微处理器相连的两个信号线 (A，B，C，1，2，3，4)之间的电连接。
图7表示通过与电话相连的前盖的截面图。部分600和部分610形成 电话本体的部分。部分620～680形成可以拆卸的前盖的部分。
当没有前盖时被暴露的电话本体600的前表面是例如印刷电路板(PCB) 的底板，在其上设置有若干个键圆顶610。
前盖连接在电话本体上，所述前盖具有不由电话上的键圆顶610的位 置规定的键配置。前盖具有暴露的表面620，根据需要，其可以具有颜色 或图案。前表面620具有若干个孔，通过这些孔露出用户可操作的键630。 这些键可以被单独地或者作为键垫由硅橡胶或类似材料制成。键的暴露的 表面可以具有向用户表示该键的功能的图例。键的后表面640具有连接其 上或者整体形成的导电元件。合适的元件的例子可以是所谓的“碳片”。这 是一种由导电碳构成的盘形元件。
当键630被按下时，片640和PCB 660的上表面上的导电迹线650接 触。PCB可以使用已知的方法制造，所述迹线可以是刻蚀的铜或印刷的银 或任何其它合适的材料。
与迹线650接触的片640的作用是在两个原先未连接的迹线之间形成 电连接。产生的效果类似于按下在前面讨论过的现有技术中的键圆顶开关 的效果，即所形成的连接在两个信号线之间实现，并且是与特定的键630 相对应的唯一指示。然而，所述的连接不限于在行信号线和列信号线之间。
图8表示用于可与便携电话连接的前盖中的一种可能的开关配置，其 具有7个与微处理器相连的信号线。每个信号线(A，B，C，1，2，3，4)与各自 键圆顶的外部导电表面相连，如前所述。每个信号线还通过弹性连接器680 与前盖中的PCB 660上的迹线650相连。
弹性连接器680的构型使得能够对键圆顶610施加足够的力，从而确 保可靠的电连接，但是施加的力又不如此之大，以至于使其发生弹性变形 并和其下面的接点连接。按照现有技术，使用具有标准尺寸并按照标准方 法制造的元件，需要相当于150克的质量的力，使键圆顶产生足够的变形， 以便实现接触。相当于80克质量的力便足以确保弹簧连接器680和键圆顶 610之间的可靠的连接，同时不会使键圆顶变形。
不同于现有技术的解决方案，所述迹线可以设置成使得两个暴露的接 点位于PCB 660上，位于键630的正下方。当键630被按下时，键的导电 的后部640使两个接点之间实现电连接，因而在两个信号线之间形成连 接。
图8表示使用7个信号线可以实现的所有21种连接。在图8的方案 中，信号线A可与B，B，1，2，3，4连接，信号线B可与A，C，1，2，3，4连接， 对于其它信号线，依此类推。
为了进一步增强前盖的功用，其包括一个光导器件670，所述光导器 件至少是部分透明的，并且能够使来自电话本体上的光源(未示出)的光 通过，从而照亮前盖的键630。由于同样原因，PCB 660也可以使用透光 的材料制造。迹线650占据PCB的相当小的面积，因而不在很大程度上影 响光的通过。
本发明包括这里披露的任何新的特征及其组合，这些特征或者是 被明确地披露了，或者被广义地给出了，而不管其是否涉及要求保护 的发明，或者减轻了任何的或所有的要解决的问题。