專利名稱：非接觸式觸摸感應(yīng)按鍵矩陣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種按鍵電路，特別是一種非接觸式觸摸感應(yīng)按 鍵矩陣電路。
技術(shù)背景目前用于各種控制的非接觸式按鍵電路，主要包括有兩種， 一種是每個(gè)按鍵對應(yīng)主控芯片的一個(gè)端口，其缺點(diǎn)是處理的按鍵數(shù)量少，
其連接的按鍵數(shù)量最多只是十來個(gè)；另一種非接觸式按鍵電路雖然采 用接近掃描矩陣的形式，但是，其最多只能是連接兩路按鍵，并且會(huì) 相互干擾，影響性能，使用不可靠。 發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種處理量 大、使用可靠的非接觸式觸摸感應(yīng)按鍵控制矩陣電路。 本實(shí)用新型解決其問題所采用的技術(shù)方案是 非接觸式觸摸感應(yīng)按鍵矩陣電路，其特征在于包括 微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)上有一個(gè)方波信號輸出端口、多個(gè)掃描 信號端口和多個(gè)輸入端口；
按鍵矩陣，該按鍵矩陣具有以mXn排列布置的多個(gè)按鍵單元電 路組成，每個(gè)按鍵單元電路的一端連接在相應(yīng)的行線上，另一端連接 在相應(yīng)的列線上，按鍵矩陣的行線通過二極管連接到各個(gè)掃描信號端 口，列線連接到各個(gè)輸入端口，方波信號輸出端口通過電阻連接到按 鍵矩陣的行輸入端上，按鍵矩陣的列輸出端上通過并聯(lián)的電阻和電容
接地；
其中，每個(gè)按鍵單元電路包括按鍵電極、連接在按鍵電極與單元 電路輸入端之間的電容、連接在按鍵電極與單元電路輸出端之間的二 極管、以及一端與按鍵電極連接，另一端接地的二極管。
本實(shí)用新型的有益效果是上述結(jié)構(gòu)的按鍵單元電路之間不會(huì)產(chǎn) 生相互干擾，使用效果好，并且可以設(shè)置數(shù)量較多的按鍵單元電路， 處理量大。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

參照圖1 圖3，本實(shí)用新型的一種微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)MCU 上有一個(gè)方波信號輸出端口 FOUT、多個(gè)掃描信號端口 OUTl-OUTm 和多個(gè)輸入端口 AD IN1-AD INn;按鍵矩陣，該按鍵矩陣具有以m Xn排列布置的多個(gè)按鍵單元電路組成，每個(gè)按鍵單元電路的一端連 接在相應(yīng)的行線上，另一端連接在相應(yīng)的列線上，按鍵矩陣的行線通 過二極管Dl Dm連接到各個(gè)掃描信號端口 OUTl-OUTm，列線連接 到各個(gè)輸入端口 AD IN1-AD INn，方波信號輸出端口 F OUT通過電 阻Rll Rml連接到按鍵矩陣的行輸入端上，按鍵矩陣的列輸出端上
通過并聯(lián)的電阻R21 R2n和電容Cl Cn接地；每個(gè)按鍵單元電路 包括按鍵電極、連接在按鍵電極與單元電路輸入端之間的電容、連接 在按鍵電極與單元電路輸出端之間的二極管、以及一端與按鍵電極連 接，另一端接地的二極管。如圖中的第一行、第一列的按鍵單元電路， 其包括按鍵電極Kl 1 、連接在按鍵電極Kl 1與單元電路輸入端之間的 電容C11、連接在按鍵電極K11與單元電路輸出端之間的二極管D11、 以及一端與按鍵電極Kll連接，另一端接地的二極管Dell。其它各 組單元一路為同樣結(jié)構(gòu)。 工作原理
以單元電路電容Cll、 二極管Dll、 Dell、按鍵電極K11為例分 析如下輸入端加以5V的方波信號，頻率約300——2000 KHz，這 樣的信號其交流成分能通過電容Cll，到達(dá)感應(yīng)按鍵電極Kll，并在 二極管Dll、 Dell組成的電荷泵的作用下，在輸出端形成輸出電壓。 輸出電壓的值與電容Cll及后面公共的濾波電容Cl和負(fù)載電阻R21 有關(guān)。常態(tài)(未按鍵)時(shí)，我們將輸出電壓調(diào)節(jié)到約2.5V，電容Cll 的電容值的改變能明顯影響輸出電壓，嚴(yán)格來講，電容Cll的電容值 包括其本值和按鍵電極Kll對環(huán)境空間形成的等效電容兩部分，操 作者以手指隔著絕緣層觸摸感應(yīng)按鍵電極時(shí)，電容Cll的等效電容部 分增大，信號通過電容Cll的容抗即增大，輸出電壓降低。手指離開 時(shí)，輸出電壓又恢復(fù)到原來的值，通過檢測輸出電壓的變化，就能分 析出操作者的按鍵操作。
在整個(gè)按鍵矩陣電路中，每個(gè)輸入端均同時(shí)向n個(gè)單元電路提供 方波信號，在n個(gè)單元電路輸出端得到n個(gè)輸出電壓。微型計(jì)算機(jī) MCU的任務(wù)就是要在n個(gè)A/D輸入端AD IN1—AD INn快速及時(shí)地 檢測出n個(gè)輸出電壓的變化。
按鍵矩陣電路有m路信號輸入端，它們以掃描方式分時(shí)地工作， 這是由微型計(jì)算機(jī)MCU的m個(gè)掃描端口 (OUT1——OUTm)來控 制的。實(shí)際上微型計(jì)算機(jī)MCU只在端口 F OUT提供300——2000 KHz的方波信號。在一個(gè)掃描時(shí)段，只有一個(gè)掃描端口為高電平，其 相應(yīng)的信號輸入端通過電阻得到F OUT的方波信號。在同一個(gè)掃描 時(shí)段，其他掃描端口為低電平，其相應(yīng)的信號輸入端被二極管箝位為 低電平，由于單元電路在輸入端為低電平時(shí)，其電荷泵不工作，因此 n個(gè)A/D輸入端的電壓即是當(dāng)前這一路掃描端口為高電平的n個(gè)按鍵 單元電路的輸出電壓。微型計(jì)算機(jī)MCU要在此掃描時(shí)段將這n個(gè)按 鍵的狀態(tài)分析完。微型計(jì)算機(jī)MCU輪流掃描1~m路按鍵單元， 并及時(shí)分析完該路n個(gè)按鍵的狀態(tài)，經(jīng)過m個(gè)掃描時(shí)段的一個(gè)大循 環(huán)，整個(gè)按鍵矩陣電路的mXn個(gè)按鍵的狀態(tài)被MCU記錄下來。再 經(jīng)過若干次大循環(huán)，MCU就能分析出全部觸摸感應(yīng)按鍵被操作的過 程。
其中，本實(shí)用新型的非接觸式觸摸感應(yīng)按鍵矩陣電路的MCU可 采用單片機(jī)S3F9454，可以完成24個(gè)觸摸感應(yīng)按鍵的處理。另外也 可以單片機(jī)S3F9454，完成6個(gè)觸摸感應(yīng)按鍵的處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品
的全部功能。
當(dāng)然，本發(fā)明創(chuàng)造并不局限于上述實(shí)施方式，只要其以基本相同 的手段達(dá)到本實(shí)用新型的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、非接觸式觸摸感應(yīng)按鍵矩陣電路，其特征在于包括微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)上有一個(gè)方波信號輸出端口、多個(gè)掃描信號端口和多個(gè)輸入端口；按鍵矩陣，該按鍵矩陣具有以m×n排列布置的多個(gè)按鍵單元電路組成，每個(gè)按鍵單元電路的一端連接在相應(yīng)的行線上，另一端連接在相應(yīng)的列線上，按鍵矩陣的行線通過二極管連接到各個(gè)掃描信號端口，列線連接到各個(gè)輸入端口，方波信號輸出端口通過電阻連接到按鍵矩陣的行輸入端上，按鍵矩陣的列輸出端上通過并聯(lián)的電阻和電容接地；其中，每個(gè)按鍵單元電路包括按鍵電極、連接在按鍵電極與單元電路輸入端之間的電容、連接在按鍵電極與單元電路輸出端之間的二極管、以及一端與按鍵電極連接，另一端接地的二極管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種非接觸式觸摸感應(yīng)按鍵矩陣電路，包括微型計(jì)算機(jī)，微型計(jì)算機(jī)上有一個(gè)方波信號輸出端口、多個(gè)掃描信號端口和多個(gè)輸入端口；以m×n排列布置的多個(gè)按鍵單元電路組成的按鍵矩陣，按鍵矩陣的行線通過二極管連接到掃描信號端口，列線連接到輸入端口，方波信號輸出端口通過電阻連接到按鍵矩陣的行輸入端上，按鍵矩陣的列輸出端上通過并聯(lián)的電阻和電容接地；每個(gè)單元電路包括按鍵電極、連接在按鍵電極與單元電路輸入端之間的電容、連接在電極與單元電路輸出端之間的二極管、以及一端與電極連接，另一端接地的二極管，上述結(jié)構(gòu)的按鍵單元電路之間不會(huì)產(chǎn)生相互干擾，使用效果好，并且可以設(shè)置數(shù)量較多的按鍵單元電路，處理量大。
文檔編號H03M11/00GK201204575SQ20082004890
公開日2009年3月4日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者陳瑾彬 申請人:盧景添