薄膜式键盘扫描电路及其扫描方法和键盘

摘要

本发明公开了一种薄膜式键盘扫描电路、及其扫描方法和键盘，即可适用于银浆印刷薄膜的键盘扫描电路，也可以适用碳粉印刷薄膜的键盘扫描电路，其中，该键盘扫描电路的列扫描端口电路包括：第一选择支路和第二选择支路，第一选择支路对应碳粉印刷薄膜使用，第二选择支路对应银浆印刷薄膜使用；行扫描端口电路包括：第三上拉电阻；第五开关，与第三上拉电阻并联于电源电压和输出端口之间；以及第六开关，第一端连接地线，第二端连接信号提供端。本发明的有益效果是：既可适用银浆印刷薄膜，也可适用碳粉印刷薄膜，与单纯的使用银粉印刷薄膜相比，采用碳粉印刷的薄膜比银浆印刷的薄膜具有一定成本优势，降低了键盘制造的成本。

权利要求

1.一种薄膜式键盘扫描电路，既适用于银浆印刷薄膜键盘也适用于碳粉印刷薄膜键盘，其特征在于，所述键盘扫描电路包括列扫描端口电路和行扫描端口电路，其中，所述列扫描端口电路，包括：第一支路，包括相互串联的第一开关和第一上拉电阻；

第二支路，与所述第一支路并联于第一节点和第二节点之间，包括相互串联的第二开关和第二上拉电阻，其中，所述第一节点与电源电压相连接；

第三支路，包括相互串联的第一输入电平控制电路和第三开关；以及第四支路，与所述第三支路并联于第三节点和第四节点之间，包括相互串联的第二输入电平控制电路和第四开关，其中，所述第三节点作为所述列扫描端口电路的输出端口；

其中，所述第二节点和所述第四节点连接于所述列扫描端口电路的信号输入端口，所述第一支路和所述第三支路共同构成第一选择支路，所述第二支路和所述第四支路共同构成第二选择支路；

所述行扫描端口电路，包括：

第五开关，连接于所述电源电压和所述行扫描端口电路的输出端口之间；以及第六开关，第一端连接地线，第二端连接于所述行扫描端口电路的输出端口，其中，所述第一上拉电阻的阻值范围为500K-2M欧姆，所述第二上拉电阻的阻值范围为

5K-50K欧姆，

第一输入电平控制电路的最高有效输入低电平为1.5V～3V之间；第二输入电平控制电路的最高有效输入低电平为0.5V～2V之间。

2.根据权利要求1所述的薄膜式键盘扫描电路，其特征在于，所述行扫描端口电路还包括：第三上拉电阻，与所述第五开关并联。

3.根据权利要求1所述的薄膜式键盘扫描电路，其特征在于，所述输入电平控制电路为以下电路之一：施密特电路、比较器电路、反相器电路以及缓冲器电路。

4.一种键盘，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的薄膜式键盘扫描电路。

5.一种薄膜式键盘扫描电路的扫描方法，所述薄膜式键盘扫描电路为上述权利要求

1-3中任一项所述的薄膜式键盘扫描电路，其特征在于，包括：判断所述薄膜式键盘中采用的薄膜的类型；

根据判断结果，选择与所述薄膜对应的扫描电路；以及通过所述扫描电路对所述薄膜式键盘进行扫描，

其中，若判断结果是碳粉印刷薄膜，则选择所述碳粉印刷薄膜对应的扫描电路，若判断结果是银浆印刷薄膜，则选择所述银浆印刷薄膜对应的扫描电路，在所述薄膜为碳粉印刷薄膜时，通过所述扫描电路对所述薄膜式键盘进行扫描包括：控制所述列扫描端口电路中的所述第一选择支路处于闭合状态，控制所述列扫描端口电路中的所述第二选择支路处于断开状态；

对所述行扫描端口电路中的各行扫描端口，依次重复执行单个行扫描端口的控制过程，其中，所述单个行扫描端口的控制过程为：控制所述第五开关闭合，所述第六开关断开，并保持时间T1；控制所述第五开关断开，所述第六开关闭合，并保持时间t；以及控制所述第五开关断开，所述第六开关断开；

其中，T1与t是常量，

在所述薄膜为银浆印刷薄膜时，通过所述扫描电路对所述薄膜式键盘进行扫描包括：控制所述列扫描端口电路中的所述第一选择支路处于断开状态，控制所述列扫描端口电路中的所述第二选择支路处于闭合状态；以及对所述行扫描端口电路中各行扫描端口，依次重复执行所述单个行扫描端口的控制过程。

说明书

薄膜式键盘扫描电路及其扫描方法和键盘

技术领域

[0001] 本发明涉及一种薄膜式键盘扫描电路及其扫描方法和键盘。

背景技术

[0002] 目前市场上主要使用的都是薄膜式开关键盘。薄膜式键盘架构简单，除了上下盖、键帽之外，键盘内部还包括橡胶帽、三片薄电路板以及电路板上的芯片。薄膜上面有导电的印刷涂料。三片薄膜中，最上方一层为开关的一个端点，最下方一层为开关的另一个端点，而中间为不导电的塑料片，对应按键的位置由一个个挖空的圆孔。使用时，在上方放按压模块(通常包括键帽、键帽下方活动模块，以及橡胶帽)，当手指从键帽压下时，上方与下方薄膜就会接触通电，形成开关闭合；手指抬起时，上方与下方薄膜就会断开，即开关断开。

[0003] 键盘内部电路板上的键盘控制芯片负责键盘按键扫描，键盘控制芯片的工作电压一般为5V，芯片扫描到按键后，经过编码，发送给电脑主机。键盘扫描矩阵如图1A所示，常规键盘的芯片一般具有18个行扫描端口(C0～C17)，8个列扫描端口(P0～P7)，端口与键盘芯片的连接关系如图1B所示。芯片工作时，18个行扫描端口依次输出低电平，如图2所示，8个列扫描端口每个端口均有一个上拉电阻，如果有按键按下，则相应的列扫描端口接受到相应的低电平，即可判断是否发生了按键。

[0004] 行扫描端口C0～C17为带上拉电阻的输入输出双向端口，如图3所示，扫描时输出低电平和高阻，输出高阻时，通过上拉电阻将行扫描端口上拉为高电平，扫描波形如图2所示。列扫描端口P0～P7为输入端口，如图4所示，端口接上拉电阻，阻值约为10千欧～50千欧之间，输入端口的有效输入低电平一般为1V，有效输入高电平一般为2V，输入电平窗口由施密特电路实现。

[0005] 为了降低键盘制造的成本，采用碳粉印刷的薄膜比银浆印刷的薄膜具有一定成本优势，但是由于碳粉印刷会造成扫描线电阻的增加，银浆印刷的扫描线阻抗一般小于5K欧姆，而碳粉印刷的扫描线的阻抗会达到200K欧以上。所以采用传统的适合银浆印刷的端口扫描电路和扫描方式不能满足使用碳粉印刷的薄膜键盘的要求。

发明内容

[0006] 本发明的主要目的是提供一种薄膜式键盘扫描电路及其扫描方法和键盘，用以解决现有技术中适合银浆印刷的端口扫描电路和扫描方式不能满足使用碳粉印刷的薄膜键盘的要求的问题。

[0007] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种薄膜式键盘扫描电路，并通过以下技术方案实现：

[0008] 一种薄膜式键盘扫描电路，既适用于银浆印刷薄膜键盘也适用于碳粉印刷薄膜键盘，键盘扫描电路包括：列扫描端口电路，包括：第一支路，包括相互串联的第一开关和第一上拉电阻；第二支路，与第一支路并联于第一节点和第二节点之间，包括相互串联的第二开关和第二上拉电阻，其中，第一节点与电源电压相连接；第三支路，包括相互串联的第一输入电平控制电路和第三开关；以及第四支路，与第三支路并联于第三节点和第四节点之间，包括相互串联的第二输入电平控制电路和第四开关，其中，第三节点用于作为所述列扫描端口电路的输出端口；其中，第二节点和第四节点连接于信号输入端口，第一支路和第三支路共同构成第一选择支路，第二支路和第四支路共同构成第二选择支路；行扫描端口电路，包括：第五开关连接于电源电压和行扫描端口电路的输出端口之间；以及第六开关，第一端连接地线，第二端连接于行扫描端口电路的输出端口。

[0009] 进一步地，行扫描端口电路还包括：第三上拉电阻，与第五开关并联。

[0010] 进一步地，输入电平控制电路为以下电路之一：施密特电路、比较器电路、反相器电路以及缓冲器电路。

[0011] 进一步地，第一上拉电阻的阻值范围为500K-2M欧姆。

[0012] 进一步地，第一输入电平控制电路控制输入端口(P端口)的最高的有效输入低电平为1.5V～3V。

[0013] 进一步地，第二输入电平控制电路控制输入端口(P端口)的最高的有效输入低电平为0.5V～2V。

[0014] 根据本发明的另一方面，提供一种键盘，该键盘包括上述的键盘扫描电路。

[0015] 根据本发明的又一方面，提供一种薄膜式键盘扫描电路的扫描方法，包括：判断薄膜式键盘采用碳粉印刷薄膜还是银粉印刷薄膜；根据判断结果，选择与薄膜对应的扫描电路；以及通过扫描电路对薄膜式键盘进行扫描。

[0016] 进一步地，通过扫描电路对薄膜式键盘进行扫描包括：在键盘采用碳粉印刷薄膜时，控制列扫描端口电路中的第一选择支路处于闭合状态，控制列扫描端口电路中的第二选择支路处于断开状态；对行扫描端口电路中的各行扫描端口，依次重复执行单个行扫描端口的控制过程，单个行扫描端口的控制过程为：控制第五开关闭合，第六开关断开，并保持时间T1；控制第五开关断开，第六开关闭合，并保持时间t；以及控制第五开关断开，第六开关断开；其中，T1与t是常量。

[0017] 进一步地，通过扫描电路对薄膜式键盘进行扫描包括：在键盘采用银浆印刷薄膜时，控制所述列扫描端口电路中的所述第一选择支路处于断开状态，控制所述列扫描端口电路中的所述第二选择支路处于闭合状态；对所述行扫描端口电路中各行扫描端口，依次执行单个行扫描端口的控制过程。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用传统的适合银浆印刷的端口扫描电路和扫描方式不能满足使用碳粉印刷的薄膜键盘的要求，而采用本发明所提供的薄膜式键盘扫描电路能够同时适用于银浆印刷薄膜键盘和碳粉印刷薄膜键盘。

附图说明

[0019] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0020] 图1A是根据相关技术的键盘扫描矩阵原理图；

[0021] 图1B是根据相关技术的键盘扫描矩阵和键盘扫描电路的连接原理图；

[0022] 图2是根据相关技术的行扫描端口扫描波形示意图；

[0023] 图3是根据相关技术的行扫描端口电路结构示意图；

[0024] 图4是根据相关技术的列扫描端口电路结构示意图；

[0025] 图5是根据本发明实施例的行扫描端口电路结构示意图；

[0026] 图6是根据本发明实施例的列扫描端口电路结构示意图；

[0027] 图7是根据本发明实施例的薄膜式键盘行扫描方法的流程图；

[0028] 图8是根据本发明实施例的单个行扫描端口的波形示意图；以及[0029] 图9是根据本发明实施例的行扫描端口扫描波形示意图。

具体实施方式

[0030] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0031] 图6是根据本发明实施例的列扫描端口电路结构示意图。

[0032] 一种薄膜式键盘扫描电路，既可适用于银浆印刷薄膜键盘，也可以适用于碳粉印刷薄膜键盘，该键盘扫描电路包括括列扫描端口电路，参见图6所示，该列扫描端口电路包括第一支路，包括相互串联的第一开关K1和第一上拉电阻R1；第二支路，与第一支路并联于第一节点和第二节点之间，包括相互串联的第二开关K1’和第二上拉电阻R1’，其中，第一节点与电源电压VDD相连接；第三支路，包括相互串联的第一输入电平控制电路W1和第三开关K2；以及第四支路，与第三支路并联于第三节点和第四节点之间，包括相互串联的第二输入电平控制电路W1’和第四开关K2’，其中，第三节点用于做为列扫描端口电路的输出端口，列扫描端口电路的输出端口产生的信号将经过处理电路处理后送入PC；其中，第二节点和第四节点连接于信号输入端口，接收键盘矩阵产生的信号输入列扫描端口电路，第一支路和第三支路共同构成第一选择支路，第二支路和第四支路共同构成第二选择支路。

[0033] 图5是根据本发明实施例中行扫描端口电路结构示意图。

[0034] 参见图5所示，行扫描端口电路包括：第五开关53，连接于电源电压VDD和行扫描端口电路的输出端口之间，该输出端口提供行扫描时序；以及第六开关55，该第六开关55的第一端连接地线，第二端连接行扫描端口电路的输出端口。

[0035] 优选地，行扫描端口电路还包括第三上拉电阻51，第三上拉电阻51与第五开关53并联。

[0036] 在本实施例的技术方案中，采用不同阻抗的材料印刷的薄膜，可以满足不同用户的需求。

[0037] 优选地，第一上拉电阻R1的阻值范围为500K-2M欧姆；对于传统银浆键盘，采用传统的键盘扫描电路，例如电源电压为5V，列扫描端口上拉电阻为20K，银浆薄膜上的导线电阻小于2K，输入有效低电平为1V，行扫描端口输出低电平时，由于银浆导线电阻和列扫描端口上拉电阻会形成分压，在列扫描端口接收到的电平约为0.46V，小于输入端口的有效低电平阈值，所以列扫描端口能够正确接收到低电平。对于碳膜印刷的键盘，如果采用传统的键盘扫描电路，电源电压为5V，列扫描端口上拉电阻为20K，碳粉薄膜上的导线电阻小于300K，输入有效低电平为1V，行扫描端口输出低电平时，碳粉印刷的导线会和列扫描端口上拉电阻会形成分压，在列扫描端口接收到的电平约为4.7V，大于输入端口的有效低电平阈值，所以列扫描端口不能正确接收到低电平。对于碳膜印刷的键盘，如果采用改进的键盘扫描电路，电源电压为5V，列扫描端口上拉电阻为1M欧，碳粉薄膜上的导线电阻小于300K欧，输入有效低电平为2V，行扫描端口输出低电平时，碳粉印刷的导线会和列扫描端口上拉电阻会形成分压，在列扫描端口接收到的平约为1.15V，小于输入端口的有效低电平阈值，所以列扫描端口能够正确接收到低电平。由于碳粉印刷导线的阻抗很大，可以保持良好的抗干扰特性。

[0038] 对于银浆印刷的键盘，采用改进的键盘扫描电路，可以通过开关选择与传统键盘扫描电路相同行扫描端口的电阻和有效输入低电平阈值。

[0039] 优选地，第一输入电平控制电路控制输入端口(P端口)的最高的有效输入低电平为V1，其中，V1的电压范围为1.5V～3V之间，第二上拉电阻的阻值范围为5K～50K欧姆；第二输入电平控制电路的最高的有效输入低电平为V3，V3的电压范围在0.5V～2V之间。

[0040] 优选地，输入电平控制电路可以通过施密特电路、比较器电路、反相器电路以及缓冲器电路等来实现对输入电平的控制。

[0041] 图7是根据本发明实施例中薄膜式键盘行扫描方法的流程图。

[0042] 参见图7所示，一种薄膜式键盘扫描电路的扫描方法，包括：a，判断薄膜式键盘扫描电路是碳粉印刷薄膜还是银粉印刷薄膜；b，根据判断结果，选择对应的扫描电路；以及c，通过扫描电路对薄膜式键盘进行扫描。

[0043] 优选地，判断结果可以是b1，银浆印刷薄膜，或b2，碳粉印刷薄膜。

[0044] 优选地，通过扫描电路对薄膜式键盘进行扫描包括：

[0045] 在薄膜式键盘扫描电路为碳粉印刷薄膜时，控制第一选择支路处于闭合状态，第二选择支路处于断开状态；以及在薄膜式键盘扫描电路为银粉印刷薄膜时，控制第二选择支路处于闭合状态，第一选择支路处于断开状态。

[0046] 在本实施例中，优选施密特电路作为输入电平控制电路。

[0047] 具体的，在采用碳粉印刷薄膜的键盘中，在列扫描端口电路中：

[0048] 第一开关K1和第三开关K2闭合，第二开关K1’与第四开关K2’断开，即选择第一上拉电阻R1作为输入端口(P端口)的上拉电阻，选择第一施密特电路W1控制输入端口的阈值。第一上拉电阻的阻值范围为500K-2M欧姆；第一施密特电路控制输入端口(P端口)的最高的有效输入低电平为V1，V1的电压范围为1.5V～3V之间。

[0049] 在行扫描端口电路中：

[0050] 第五开关53闭合，第六开关55断开，使行扫描端口输出低电平，保持时间为T1，T1为40uS，然后第五开关53断开，第六开关55闭合，使行扫描端口输出高电平，保持时间为t，t为10uS，然后第六开关断开55，第五开关断开53，使行扫描端口通过上拉电阻保持在高电平状态。以上完成了单个端口的一次扫描输出，扫描波形如图8所示，图8是根据本发明实施例中单个行扫描端口的波形示意图。各行扫描端口依次重复以上过程，完成所有行扫描端口的一次扫描输出。再依次重复各行扫描端口的扫描输出过程，扫描波形如图9所示，图9是根据本发明实施例中行扫描端口扫描波形示意图。当有按键按下时，列扫描端口会接收到相应的低电平，并将信号发送给键盘扫描控制电路，经过编码后发送给电脑主机。

[0051] 在采用银浆印刷薄膜的键盘中，列扫描端口电路中：

[0052] 第二开关K1’和第四开关K2’闭合，第一开关K1与第三开关K2断开，即选择第二上拉电阻作R1’为输入端口(P端口)的上拉电阻，选择第二施密特电路控制输入端口的阈值。第二上拉电阻的阻值范围为5K-50K欧姆；第二施密特电路控制输入端口(P端口)的最高的有效输入低电平为V1，V1的电压范围为0.5V～2V之间。

[0053] 扫描端口中，第五开关53闭合，第六开关55断开，使行扫描端口输出低电平，保持时间为T1，然后第五开关53断开，第六开关55闭合，使行扫描端口输出高电平，保持时间为t，然后第六开关55断开，第五开关53断开，使行扫描端口通过上拉电阻保持在高电平状态。以上完成了单个端口的一次扫描输出。各行扫描端口依次重复以上过程，完成所有行扫描端口的一次扫描输出。再依次重复各行扫描端口的扫描输出过程。当有按键按下时，列扫描端口会接收到相应的低电平，并将信号发送给键盘扫描控制电路，经过编码后发送给电脑主机。

[0054] 可以看出，为了降低键盘制造的成本，采用碳粉印刷的薄膜比银浆印刷的薄膜具有一定成本优势，但是由于碳粉印刷会造成扫描线电阻的增加，银浆印刷的扫描线阻抗一般小于5K欧姆，而碳粉印刷的扫描线的阻抗会达到200K欧姆以上。所以采用传统的适合银浆印刷的端口扫描电路和扫描方式不能满足使用碳粉印刷的薄膜键盘的要求；因此通过本发明的电路，解决了适应碳粉印刷的薄膜键盘，同时兼容银浆印刷的薄膜键盘的问题。

[0055] 本发明实施例还提供了一种键盘，该键盘包括本发明实施例所提供的任意一种键盘扫描电路。

[0056] 通过以上描述可以看出，本发明所提供的键盘扫描电路的键盘既可以采用银浆印刷薄膜，也可以采用碳粉印刷薄膜，因而，相对于传统的银浆印刷薄膜式键盘多了一种选择。

[0057] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。