[發(fā)明專利]一種矩陣鍵盤的按鍵識別方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111600591A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉奎奎;張良吉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京維普無限智能技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03K17/967
• 分類號: H03K17/967;H03K17/16
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國

本發(fā)明提出一種矩陣鍵盤的按鍵識別方法和系統(tǒng)，包括：鍵盤上電后該鍵盤的主控芯片進(jìn)入低功耗模式，按鍵按下后會觸發(fā)并接通按鍵所在的行和列，行IO產(chǎn)生電平突變信號，該電平突變信號通過輸入IO喚醒該主控芯片并觸發(fā)IO中斷；該主控芯片對按鍵位置進(jìn)行定位得到按鍵觸發(fā)信號，并對按鍵觸發(fā)信號進(jìn)行抖動檢測判斷其是否為有效觸發(fā)，若是，則將該按鍵位置的按鍵動作作為按鍵識別結(jié)果，否則按鍵識別失敗，該主控芯片進(jìn)入低功耗模式。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)超低功耗、IO中斷不夠的情況也能實(shí)現(xiàn)矩陣的多按鍵喚醒檢測以及支持對組合鍵的識別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及嵌入式開發(fā)領(lǐng)域，并特別涉及一種矩陣鍵盤的防抖方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

常見的按鍵結(jié)構(gòu)電路分為獨(dú)立按鍵和行列式按鍵，獨(dú)立式按鍵即每個按鍵占用一根I/O線，直接用I/O口結(jié)構(gòu)成單個按鍵電路，但占用口線較多，只適合數(shù)量不多的應(yīng)用。行列式鍵盤I/O是采用口線構(gòu)成行列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。在按鍵較多時可節(jié)省I/O口線。但當(dāng)鍵盤數(shù)目較多時，也需占用較多的單片機(jī)口線。而且這兩種方式都不能直接得出掃描碼，必須通過計算才行。

目前，按鍵是最常用的輸入方式，常見的按鍵電路有一對一的直接連接和動態(tài)掃描的矩陣式連接兩種。

一對一的直接連接即一個按鍵對應(yīng)一個CPU輸入口，當(dāng)CPU輸入口的常態(tài)為高電平時，則按下某一個按鍵時為低電平。一對一的直接連接的按鍵電路連接簡單，但是當(dāng)按鍵數(shù)量較少輸入口數(shù)量較多時可以直接使用，當(dāng)按鍵數(shù)量較多時，輸入口數(shù)量可能不夠用，則需要使用矩陣式的按鍵電路。

矩陣式的按鍵電路為將按鍵按行列矩陣的方式排列，每一行共用一根掃描線，每一列共用一根中斷線，若9個按鍵，則僅需6個端口即可。假設(shè)按鍵按下的有效電平是低電平，那按鍵抬起后的有效電平就是高電平，當(dāng)檢測到中斷線的電平為低電平時，認(rèn)為按鍵是按下了，否則認(rèn)為是按鍵抬起。然而，由于按鍵機(jī)械層面或者外部環(huán)境的抖動，可能導(dǎo)致按鍵掃描算法抗干擾性較差，無法精準(zhǔn)的檢測出按鍵是否按下或者抬起，甚至根本檢測不到低電平。且現(xiàn)有技術(shù)中鍵掃是由外設(shè)的鍵掃模塊去檢測按鍵功能，列和行布局排線有局限性，需要按照鍵掃模塊設(shè)計去實(shí)現(xiàn)IO布局，耗電量較大且降低了電路設(shè)計的靈活度。

另外，由于系統(tǒng)休眠后需要依靠按鍵喚醒系統(tǒng)的特殊需求的矩陣按鍵電路，在常用矩陣按鍵電路上的掃描線下串接一個下拉電阻，當(dāng)按鍵按下后，中斷線的電平被拉低后由于串接的下拉電阻導(dǎo)致中斷線的電平永遠(yuǎn)為低電平，導(dǎo)致通用的按鍵掃描算法移植性差，無法用于檢測特殊需求的矩陣按鍵電路。

以往技術(shù)存在的問題包括：

1.無鍵掃模塊和IO中斷缺失無法實(shí)現(xiàn)組合按鍵；

2.資源不夠的時候無法實(shí)現(xiàn)按鍵功能；

3.按鍵大部分時間是靜止無操作狀態(tài)，鍵掃模塊會一直耗電；

4.組合按鍵布局受限于鍵掃模塊的設(shè)計；

5.去抖過程依賴硬件。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于芯片可高精度檢測按鍵操作的方法，可解決芯片在檢測大量按鍵響應(yīng)IO中斷不足的技術(shù)問題以及去抖過程依賴硬件鍵掃模塊，實(shí)現(xiàn)靈活方便的鍵盤設(shè)計方案。

具體來說，本發(fā)明提出一種矩陣鍵盤的按鍵識別方法，其中包括：

步驟1、鍵盤上電后該鍵盤的主控芯片進(jìn)入低功耗模式，按鍵按下后會觸發(fā)并接通按鍵所在的行和列，行IO產(chǎn)生電平突變信號，該電平突變信號通過輸入IO喚醒該主控芯片并觸發(fā)IO中斷；

步驟2、該主控芯片對按鍵位置進(jìn)行定位得到按鍵觸發(fā)信號，并對按鍵觸發(fā)信號進(jìn)行抖動檢測判斷其是否為有效觸發(fā)，若是，則將該按鍵位置的按鍵動作作為按鍵識別結(jié)果，否則按鍵識別失敗，該主控芯片進(jìn)入低功耗模式。

所述的矩陣鍵盤的按鍵識別方法，其中該步驟1包括：