增加现有键盘矩阵按键个数的方法和装置
专利汇可以提供增加现有键盘矩阵按键个数的方法和装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种增加现有 键盘 矩阵(key－matrix)之按键个数的方法与装置。其运用外加一些 二极管 ,使原有的键盘增加按键,且只需更改内部键盘扫描的方式,而不必为了增加I/O端口去重新制作一IC,省下重新设计的成本,以缩短上市的时间。，下面是增加现有键盘矩阵按键个数的方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种键盘矩阵装置，用以在两I/O端口间增加按键的数量，其特征在于该装置包括：第一二极管，用以检测顺向导通方向；第一按键，用以作为键盘矩阵的输入信号，其中该第一按键与该第一二极管串联耦合至该两I/O端口；第二二极管，其中该第二二极管其导通方向与该第一二极管相反，用以检测逆向导通方向；以及第二按键，用以作为键盘矩阵的输入信号，其中该第二按键与该第二二极管串联耦合至该两I/O端口。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于包括：当检测到是顺向导通时，表示该第一二极管导通，即可判断是该第一按键被按下；当检测到是逆向导通时，表示该第二二极管导通，即可判断是该第二按键被按下。
3.一种键盘矩阵装置，用以在两I/O端口间增加按键的数量，其特征在于该装置包括：一二极管，用以检测单向导通方向；第一按键，用以作为键盘矩阵的输入信号，其中该第一按键与该二极管串联耦合至该两I/O端口；及第二按键，用以作为键盘矩阵的输入信号和检测双向导通方向，其中该第二按键耦合至该两I/O端口。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于包括：当检测到是单向导通时，即表示该二极管导通，可判断是该第一按键被按下；当检测到是双向导通时，即可判断是该第二按键被按下。
5.一种键盘矩阵装置，用以在两I/O端口间增加按键的数量，其特征在于该装置包括：第一二极管，用以检测顺向导通方向；第一按键，用以作为键盘矩阵的输入信号，其中该第一按键与该第一二极管串联耦合至该两I/O端口；第二二极管，其中该第二二极管其导通方向与该第一二极管相反，用以检测逆向导通方向；第二按键，用以作为键盘矩阵的输入信号，其中该第二按键与该第二二极管串联耦合至该两I/O端口；及第三按键，用以作为键盘矩阵的输入信号和检测双向导通方向，其中该第三按键耦合至该两I/O端口。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于包括：当检测到是顺向导通时，表示该第一二极管导通，即可判断是该第一按键被按下；当检测到是逆向导通时，表示该第二二极管导通，即可判断是该第二按键被按下；当检测到是双向导通时，即可判断是该第三按键被按下。
7.一种键盘矩阵扫描方法，用以在两I/O端口间增加按键的数量，其特征在于该方法包括：耦合串联第一顺向二极管和第一按键至该两I/O端口；耦合串联第二逆向二极管和第二按键至该两I/O端口；检测导通的方向，其中当顺向导通时，表示该第一按键被按下，当逆下导通时，表示该第二按键被按下。
8.一种键盘扫描方法，用以在两I/O端口间增加按键的定义，其特征在于该方法包括：耦合串联一二极管和第一按键至两I/O端口；耦合第二按键至两I/O端口；检测导通的方向，其中当单向导通时，表示该第一按键被按下，当双向导通时，表示该第二按键被按下。
9.一种键盘扫描方法，用以在两I/O端口间增加按键的定义，其特征在于该方法包括：耦合串联第一顺向二极管和第一按键至两I/O端口；耦合串联第二逆向二极管和第二按键至两I/O端口；耦合第三按键至两I/O端口；检测导通的方向，其中当顺向导通时，表示该第一按键被按下，当逆向导通时，表示该第二按键被按下，当双向导通时，表示该第三按键被按下。
增加现有键盘矩阵按键个数的方法和装置
本发明涉及一种增加键盘矩阵之按键个数的方法与装置，特别是针对一个现成的Key-Matrix(键矩阵)的键盘，要临时增加一些按键。对于一个现成的Key-matrix的键盘，如果要临时增加一些按键，要不改变原有的设计是很困难的。而为了增加一I/O pin(输入/输出插件)，重新制作一IC(集成电路)，其成本相当高。因此在不改变原有的设计的情况下，外加一些二极管，使原有的键盘增加按键，以省下重新设计的成本和缩短上市的时间。
对于一个现成的Key-Matrix的键盘，参见图1所示，为4×3矩阵的电子式键盘，其使用了7个端口，即R1-R4及C1-C3，故最多仅能有12个输入键，如果要临时增加一些按键，要不改变原有的设计是很困难的。如果只是为了增加一I/Opin以增加键盘的数目，重新制作一IC，对其成本非常划不来。现有的作法如公告号264061的中国台湾专利“利用电源线及电源地线作为输入的电子式键盘”，利用一电源线和地线来增加按键的数目。如图2所示，利用电源线及电源地线作为输入之电子式键盘之键盘扫描的方法与布局，使原本如图1所示的4×3矩阵的电子式键盘12个输入键，扩增为19个输入键((4+1)×(3+1)-1)。这种方法可以在现有的I/O(输入/输出)端口数目下，增加按键的个数，但是对于已经采用上述技术的设计，当有一天对于一个已经设计好的IC，为了增加一些功能而增加几个按键，但由于原先的设计已用掉了所有的按键，或需求超过预留的个数，Key-Matrix无法再容纳这几个按键时，唯有重新设计一IC，增加I/O端口以执行额外的功能。然而，可能我们只想再增加少许按键以执列额外的功能，重新设计一IC这方法，将除了增加成本之外，也影响产品推出的时间。根据以上所述，为了避免重新设计一IC，耗费成本及延缓上市时间，在不想更改原有Key-Matrix设计情况下，利用外加二极管在原Key-Matrix里和更改内部键盘扫描的方式，可使原Key-Matrix增加一些按键。
参见图1所示的电子式键盘扫描方式，一般可分为正逻辑式或负逻辑式。以负逻辑式的扫描而言，在正常状态下，先行列扫描，将行端口(R1-R4)设定为高阻抗的高电位，而列端口(C1-C3)设定为较低阻抗的低电位，如此若R1-R4行上有任一键被按下时，则行端口(R1-R4)上将有一端口测得为低电位，将此电位数据利用闩锁电路闩住，并将行端口(R1-R4)的状态存入扫描线路10内的存储装置(QR1-QR4)中。接着改变扫描状态为列扫描，将列端口(C1-C3)设定为高阻抗的高电位，而行端口(R1-R4)设定为较低阻抗的低电位，此时可测得该被按下的键所在的列端口为低电位，然后使用闩锁电路将此电位数据闩住，并将列端口(C1-C3)的状态存入扫描线路10里的存储装置(QC1-QC3)中。综上所述，可从存储装置(QR1-QR4)及(QC1-QC3)正确判断被按下之键的行列位置。
参见图2所示，利用电源线及电源地线作为输入的电子式键盘扫描方式。以负逻辑式的扫描而言，在正常状态下，先行列扫描，将行端口(R1-R4)设定为高阻抗的高电位，而列端口(C1-C3)设定为较低阻抗的低电位，如此若R1-R4行上有任何一键按下时，行端口(R1-R4)将有一端口测得为低电位。若在电源线这一行有任何一键按下，则行端口(R1-R4)将保持原高电位，且列端口(C1-C3)则会有一端口测得高电位。综上所述，由R1-R4及C1-C3的状态，即可判断是否有任何一输入键按下，同时将R1-R4之状态存入扫描线路20里的存储装置(QR1-QR4)内。若在电源线这一行有任何一键按下，则另行将C1-C3的状态存入扫描线路20里的存储装置(QC1-QC3)内。紧接着作列状态的扫描，将行端口(R1-R4)设定为较低阻抗的低电位，而列端口(C1-C3)设定为高阻抗的高电位，如此若C1-C3列上有任何一键按下时，列端口(C1-C3)将有一端口测得为低电位。将C1-C3之状态存入扫描线路20里的存储装置(QC1-QC3)内。若在电源地线这一列有任何一键按下，则列端口(C1-C3)将保持原高电位。此外，若由先前的行扫描已知在电源线这一行有任何一键按下，则不更动原存入扫描线路20里的存储装置(QC1-QC3)内之C1-C3的状态值。此时藉由存储装置(QR1-QR4)及(QC1-QC3)可正确判断被按下之键的行列位置。
参见图3A和图3B所示，传统按键扫描方式，当一按键按下，相对的行端口(row)和列端口(column)就会短路(short)，例如行端口是高阻抗高电位，列端口是低阻抗低电位，则行端口会被拉至低电位。若没被按下，则保持原状。藉由此种方式可以检测按键是否被按下。一般而言，在作键盘扫描时，都是“双向”之检测，即利用行端口和列端口之间的按键(switch)被按下时，行端口和列端口之电位数据会改变，并藉由此电位改变来判断是否有按键被按下，其原理只判断行端口和列端口是否导通，而并不判断其导通方向。因此，如果能将“双向”检测变为“单向”检测，则对同一检测电路可多增加按键数。
本发明的目的在于提供一新颖的键盘矩阵布局，以增加现有键盘矩阵之按键个数的方法与装置。
本发明的另一目的是将外接的二极管与按键串连，并检测导通的方向，使原有键盘矩阵中多出新加的按键，以省下重新设计成本和缩短上市时间。
根据上述目的，本发明提供了一种增加现成键盘矩阵之按键个数的方法与装置。该方法是将二极管与按键串连，利用线路检测二极管是否导通来检测按键是否被按下。藉由此方法就可迅速地增加现成键盘矩阵的按键个数。一般而言，在单向检测线路里，藉由检测单方向之二极管导通，该二极管仅能决定一个按键。因此，当具有不同导电方向的二极管与按键串联时，藉由不同导电方向(顺向或逆向)检测，线路能决定更多的按键。
藉由此方法，本发明可将一原本无方向性的按键开关(双向导通)改变为具有方向性的按键开关(单向导通)，藉以增加键盘按键的数目。因此对于原有M×N按键的键盘，可以扩展为2×M×N，或3×M×N个按键的键盘。但由于需外加二极管，成本将会变得很昂贵，因此本发明比较适合在现有的键盘矩阵，增加少数个按键的场合使用。
图1为传统的键盘矩阵布局。
图2为图1所示传统利用电源线和电源地线作为扫描用的键盘矩阵布局。
图3A、图3B为传统的按键开关。
图4A为本发明顺向检测或逆向检测的键盘矩阵示意图。
图4B为本发明顺向检测或逆向检测时钟脉冲图。
图5为本发明的第一最佳实施例，检测单向或双向导通。
图6为本发明的第二最佳实施例，检测正向或逆向导通。
图7为本发明的第三最佳实施例，检测正向、逆向或双向导通。
参见图4A所示，一扫描线路40有7个输出入端口(R1，R2，R3，R4)和(C1，C2，C3)。参见图4B所示，一个时钟脉冲产生器产生的控制时钟脉冲信号，在时钟脉冲T1时，输出端口(R1，R2，R3，R4)为(1，0，0，0)，此时由输入端口(C1，C2，C3)检测R1行之按键42是否被按下，此为顺向检测。同理在时钟脉冲T2时，输出端口(R1，R2，R3，R4)为(0，1，0，0)时钟脉冲T3时，输出端口(R1，R2，R3，R4)为(0，0，1，0)；时钟脉冲T4时，输出端口(R1，R2，R3，R4)为(0，0，0，1)，其皆由输入端口(C1，C2，C3)陆续进行顺向检测R2，R3，R4行的按键42是否被按下。当扫描线路在时钟脉冲T5时，输出端口(C1，C2，C3)为(1，0，0)，此时由输入端口(R1，R2，R3，R4)检测C1列之按键44是否被按下，此为逆向检测。同理在时钟脉冲T6时，输出端口(C1，C2，C3)为(0，1，0)；时钟脉冲T7时，输出端口(C1，C2，C3)为(0，0，1)，其皆由输入端口(R1，R2，R3，R4)陆续进行逆向检测C2，C3列的按键44是否被按下。根据上述，解于任两个I/O端口(RX，CX)中，由仅能检测RX，Cx是否导通之双向检测的单一按键，变换为能检测单向之顺向或逆向检测之数个按键。因此对同一键盘矩阵，藉由软件设定行端口与列端口之电压，并改变内部扫描方式(由双向检测转换为单向之顺向或逆向检测)，则可多增加一些按键。
为了方便了解，仅就两个I/O端口来说明：参见图5所示，本发明之第一最佳实施例，是将二极管50和按键52串联并耦合至两I/O端口(A，B)及按键54耦合至两I/O端口所形成。正常状态时，先将端口A设定为较低阻抗的高电位，而端口B设定为高阻抗的低电位，如此若有一按键被按下，检测端口B电位，并将端口B的状态存入存储器QB中，即如果检测到端口B电位为高电位，表示线路导通，即逻辑“1”，相反的，若检测到端口B仍为低电位，表示线路不导通，即逻辑“0”。接着改变扫描状态，将端口B设为较低阻抗高电位，端口A设定为高阻抗的低电位，检测端口A电位，并将端口A的状态存入存储器QA中。此时QB表正向导通状态，QA表逆向导通状态。综上所述，可从存储装置QA及QB正确判断是那一个按键被按下。换言之，由检测单向或双向导通以得知被按下按键的位置。
参见图6所示，本发明的第二最佳实施例是将正向二极管60和按键62串联并耦合至两I/O端口(A，B)及逆向二极管64和按键66串联并耦合至两I/O端口(A，B)所形成。其扫描方式如第一最佳实施例所述，可从存储装置QA及QB正确判断是那一个按键被按下。换言之，由检测正向或逆向导通以得知被按下按键的位置。
参见图7所示，本发明的第三最佳实施例是将正向二极管70和按键72串联并耦合至两I/O端口(A，B)、逆向二极管74和按键76串联并耦合至两I/O端口(A，B)及按键78耦合至两I/O端口所形成。其扫描方式如第一最佳实施例所述，可从存储装置QA及QB正确判断是那一个按键被按下，换言之，由检测正向或逆向或双向导通以得知被按下按键的位置。
在一个现成键盘矩阵的键盘，如果要另行临时增加一些按键，为了要不改变原有的设计(I/O端)，利用外加一些二极管，藉由更改内部键盘扫描的方式，即针对线路检测其导通方向，使原有的键盘增加按键，而不必为了增加I/O端口去重新制作一IC，以省下重新设计的成本，及缩短上市的时间。
根据以上所述，本发明较适合用在现成的键盘矩阵需要额外增加一些按键，因此若单纯采用硬件(Hardware)来扫描的键盘矩阵较不适合采用此种方法，除非在设计之初也将本方法考虑进去。一般而言，单片IC多用微处理机撰写程序控制，对于这种应用，改变键盘矩阵的扫描方式只需要通过软件更改其程序即可。即使对于掩模只读存储器(Mask ROM)之产品，只需修改一道掩模层(MaskLayer)即可增加按键，若是EPROM或OTP版本，也只是重新烧录的动作而言，所以可以节省成本，加快上市速度。
以上所述仅为本发明之较佳实施例而已，并非用以限定本发明；凡其它未脱离本发明之精神下所完成的等效改变或修改，均应包含在所附权利要求范围内。
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