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一种非接触式小型键盘

阅读:762发布:2020-11-28

专利汇可以提供一种非接触式小型键盘专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种非 接触 式小型 键盘 ,包括多个按键位、传感模 块 和处理模块,所述处理模块由嵌入式微 控制器 电路 构成, 微控制器 电路中设有键盘输出 接口 ,其特征在于:所述传感模块为电容传感模块,所述每一按键位由所述电容传感模块的至少一个传感 电极 构成。本发明通过电容式传感装置实现了非接触式键盘,由于不需要接触,避免了机械键盘的磨损,也可有效 预防 细菌通过接触传播,特别适用于公共场所的各种应用。,下面是一种非接触式小型键盘专利的具体信息内容。

1. 一种非接触键盘,包括多个按键位、传感模和处理模块,所述处理模块由嵌入式微控制器电路构成,微控制器电路中设有键盘输出接口,其特征在于:所述传感模块为电容传感模块,所述每一按键位由所述电容传感模块的至少一个传感电极构成。
2. 根据权利要求1所述的非接触式键盘,其特征在于:所述嵌入式微控制器电路采用飞思卡尔32位USB芯片MCF52223作为主控芯片;所述电容传感模块利用飞思卡尔的感应传感器芯片MC34940,主控芯片的输出端口通过3根片选线连接控制传感器芯片,传感器芯片的LEVEL引脚7连接主控芯片的A/D采集引脚。
3. 根据权利要求2所述的非接触式键盘,其特征在于:所述传感器芯片的7个传感电极可构成7按键位。
4. 根据权利要求2所述的非接触式键盘,其特征在于:采用定时扫描法轮询各个传感电极的电压输出,当A/D采集引脚上接收的值大于预设定阈值时,判定对应该传感电极的按键被按下。
5. 根据权利要求4所述的非接触式键盘,其特征在于:在定时扫描时,所述主控芯片通过3根片选线依次选择传感器芯片7个传感电极中的一个,未被选中的传感电极接地。

说明书全文

一种非接触式小型键盘

技术领域

[0001] 本发明涉及一种计算机系统的输入装置,尤其涉及一种非接触式的输入用键盘,可用于通用计算机和各种嵌入式系统中作为输入装置使用。

背景技术

[0002] 传统的机械式按键由于存在机械结构,尤其是弹性复位装置,长期使用容易损坏。为解决上述问题,出现了感应式的键盘。例如,中国发明专利申请CN101334705A公开了一种利用触摸感应键盘输入控制命令的方法及移动终端,但是,其采用的感应方式是一种接触式感应的方法,要求使用者的手指必须接触键盘。
[0003] 然而,在公共场合,尤其是在医院等场所,如果使用传统的键盘,需要用手去接触,容易导致病菌传播。而随着自动化技术在各种领域的应用,人们接触按键的机会也越来越多,在许多设备如电话机、计算机、电梯、自动信息咨询机、自动售票机、自动柜员机等设备中,都需要使用到各种各样的按键,并且公共场合,这类设备的使用者众多,因此,为提高公共卫生平,需要使用可靠的非接触式的键盘。
[0004] 中国发明专利CN101013346A公开了一种具有保密、保洁功能的非接触性全息键盘装置,属于非接触式的键盘,但是,其采用全息成像技术集成了屏幕界面和计算机键盘显示,比较复杂而且不易使用。

发明内容

[0005] 本发明的发明目的是提供一种非接触式键盘,该键盘应当能够稳定地工作,灵敏地识别按键需求,而且不易出现抖动现象,以满足公共场所使用需要。
[0006] 为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是:一种非接触式键盘,包括多个按键位、传感模和处理模块,所述处理模块由嵌入式微控制器电路构成,微控制器电路中设有键盘输出接口,所述传感模块为电容传感模块,所述每一按键位由所述电容传感模块的至少一个传感电极构成。
[0007] 优选的技术方案,所述嵌入式微控制器电路采用飞思卡尔32位USB芯片MCF52223作为主控芯片;所述电容传感模块采用飞思卡尔的传感器芯片MC34940,主控芯片的输出端口通过3根片选线连接控制传感器芯片,传感器芯片的LEVEL引脚7连接主控芯片的A/D采集引脚。
[0008] 上述技术方案中,所述电容传感模块利用飞思卡尔的感应传感器芯片MC34940,这种芯片目前一般用作测量感应,被借用到本发明中,作为电容传感模块。它的基本原理是利用电场和电容的关系,MC34940芯片引脚本身提供一正电极,当人体的手接近(约1~10mm距离)这个电极时(不需要直接接触),便能产生电场(相当于构成一电容),根据电容的公式:电容与两个电极的相对面积成正比,和两个电极间的距离成反比,而电压与1/C成反比,从而当外界物体(金属、人体、塑料等)与电极越接近,产生的电场越强,电容就越大,从而电压就越大。MC34940芯片引脚7上的电压输出会根据某电极上物体的接近或远离而发生增大和减小,主控芯片通过检测MC34940芯片引脚7上的电压变化来判定有无手指或物体接近。
当电压达到定义的极值时就认为该按键被按下。
[0009] 上述技术方案中,所述传感器芯片的7个传感电极构成7个按键位。
[0010] 上述技术方案中,采用定时扫描法轮询各个传感电极的电压输出,当A/D采集引脚上接收的值大于预设定阈值时,判定对应该传感电极的按键被按下。
[0011] 上文中的预设定阈值可以通过试验选择,主要目的是用于区分按键是否真正被按下。MC34940引脚7上的电平变化转换成A/D值大小的变化,在实践中当人员手指或物体距离电极近1厘米时,测得的A/D(12位精度)值变化有400左右,所以可以通过A/D值的变化确定按键是否被真正的按下。同时为了去抖动,在软件上可以采用延迟等待抖动的消失或多次识别判定。
[0012] 在定时扫描时,所述主控芯片通过3根片选线依次选择传感器芯片7个传感电极中的一个,未被选中的传感电极接地。依次这样扫描即可有效解决重键问题。
[0013] 本发明的上述技术方案可以作为单个键盘使用,也可以作为一个USB设备即插即用与USB主机设备(如电脑)相结合使用。
[0014] 由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:1.本发明通过电容式传感装置实现了非接触式键盘,由于不需要接触,避免了机械键盘的磨损,也可有效预防细菌通过接触传播,特别适用于公共场所的各种应用。
[0015] 2.本发明通过A/D采集并与预设定阈值比较,保证了按键的可靠,同时,通过片选线控制传感电极接地,有效解决了重键问题。附图说明
[0016] 图1是本发明实施例一的系统框图示意图。
[0017] 图2是实施例一中采用的传感器芯片MC34940的连接原理图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:实施例一:参见图1和图2所示,一种非接触式键盘,采用飞思卡尔32位USB芯片MCF52223作为主控芯片,通过3根片选线(A、B、C)控制MC34940传感器芯片,MC34940引脚
7与MCF52223芯片的A/D采集引脚相连接。整个设计可以作为单个键盘使用,也可以作为一个USB设备即插即用与USB主机设备(如电脑)相结合使用。通过对MC34940芯片7个电极的可提供7个“按键”。
[0019] 这种键盘,通过软件编程可实现1~10mm距离内作为按键被按下,这样就不需要直接接触了。其可应用于各种场合,尤其适用于如电梯按键、ATM机按键、楼梯照明按键等按键需要数量少,但对公共卫生要求高的场合。
[0020] 本方法设计的非接触式键盘能够稳定工作,很好地识别哪个键有按下动作,具有较高的灵敏度而且不易出现抖动。这一非接触式键盘可以有效地避免机械磨损,而且无需人员手指接触键盘,非常适用于公共场所如走廊灯光开关,也适用于医院电梯等卫生要求较高的场合。本方法具有广阔的应用前景和较高的实用价值。
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