[實用新型]用于多位數碼管驅動環境下的按鍵掃描的裝置

有效

• 申請號: 201320202502.3
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN203166878U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 王春華
• 申請（專利權）人: 江蘇沁恒股份有限公司
• 主分類號: H03M11/20
• 分類號: H03M11/20
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 金輝

技術領域

本實用新型涉及一種按鍵掃描技術，特別涉及一種用于多位數碼管驅動環境下的按鍵掃描的裝置。

背景技術

數碼管按照發光二極管單元的連接方式可分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽極數碼管是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極（com）的數碼管，共陽極數碼管在應用時應將公共極接到高電平，當某一字段（seg）發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。共陰極數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極（com）的數碼管，共陰極數碼管在應用時應將公共極接到低電平，當某一字段（seg）發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。常見的數碼管為8段數碼管，每1位該數碼管包括“日”字形狀的7個字段（a、b、c、d、e、f、g），以及作為“小數點”的1個字段（dp）。

在傳統技術方案一中，每位數碼管的seg端復用顯示驅動芯片的I/O端口，相應的I/O端口稱為seg端口；而不同數碼管的com端則分別連接到顯示驅動芯片上的其他I/O端口，相應的I/O端口稱為com端口。顯示驅動芯片以時分復用的方式驅動各位數碼管，使每位數碼管循環地輪流顯示。

圖1中，數碼管LED1和LED2的seg端共用顯示驅動芯片的I/O端口S1～S8，而com端則分別連接到S9和S10。I/O端口S1～S8連接到按鍵陣列的行，S9和S10連接到按鍵陣列的列。

圖2中，V_H表示I/O端口輸出的高電壓，V_L表示I/O端口輸出的低電壓，Z表示I/O端口的高阻態。數碼管顯示和按鍵掃描分時進行。在數碼管顯示時隙中，獨立的I/O端口控制數碼管的com端，驅動各個數碼管依次顯示。在按鍵掃描時隙中，I/O端口逐行或逐列地掃描按鍵陣列。

在傳統技術方案一中，顯示驅動芯片在每位數碼管的顯示時隙內僅有一個com端口是有效的，其它的com端口均處于無效或空閑狀態，以確保其他數碼管不被選通。傳統技術方案一在數碼管顯示時隙內僅通過高電壓V_H和低電壓V_L來驅動數碼管的顯示。所以，為了不會造成多個數碼管同時顯示，com端口必須是獨立的I/O端口，com端口的個數等于數碼管的個數。因此，驅動1位8段數碼管需要1個com端口和8個seg端口，共需要9個I/O端口；驅動2位8段數碼管需要2個com端口和8個seg端口，共需要10個I/O端口；驅動M位N段數碼管需要M個com端口和N個seg端口，共需要M+N個I/O端口。在多位數碼管顯示驅動的應用中，這種方案會占用芯片較多的I/O端口。過多的顯示驅動端口導致了較高的芯片成本和封裝成本。

2003年，Maxim公司的Charlie?Allen提出了Charlieplexing技術，利用I/O端口的狀態特點和發光二極管的單向導通原理，實現了數碼管顯示時隙中com端口和seg端口的復用，減少了多位數碼管顯示驅動所需要的I/O端口個數。

圖3中，數碼管LED1～LED10的com端分別連接到芯片的I/O端口S1～S10。LED1的8個seg端連接到S1之外的I/O端口，即S2～S9；LED2的8個seg端連接到S2之外的I/O端口，即S1、S3～S9；依次類推，LED10的8個seg端連接到S10之外的I/O端口，即S1～S8。

圖4中，在數碼管顯示時隙內，I/O端口不再獨立地區分為com端口和seg端口，而是將com端口和seg端口合并到一起，通過時分復用的方式來區分com端口和seg端口。在連接關系上，一個I/O端口即是某一數碼管的seg端口，又是另一數碼管的com端口。

然而，這種方法將數碼管顯示驅動端口通過時分復用的方式用于按鍵掃描時，需要占用額外的I/O端口或者使用外圍元器件，否則按鍵掃描會影響數碼管的顯示。在這種技術方案中，I/O端口既作為一個數碼管的seg端口，又作為另一個數碼管的com端口，任意兩個I/O端口都可能連接到一個字段的兩端。所以，要在按鍵掃描時隙內使所有的字段均不亮，則不允許任何兩個I/O端口之間存在電壓差。按鍵掃描是通過檢測I/O端口的電平變化來實現的，因此在按鍵掃描時隙內，某些I/O端口之間必然存在著電壓差。如果將數碼管顯示驅動端口復用為按鍵掃描端口，則在按鍵掃描時隙中會有字段被點亮，導致數碼管顯示混亂。綜上所述，這種技術方案在不占用額外的I/O端口或者使用外圍元器件的條件下，不能夠將數碼管顯示驅動端口復用于按鍵掃描。在數碼管顯示驅動和按鍵掃描的應用場景中，尤其在多位數碼管和多個按鍵的情況下，該方案將會占用較多的I/O端口。