專利名稱：無源小鍵盤輸入范圍的區(qū)分的制作方法
背景技術：
Ⅰ．發(fā)明領域本發(fā)明涉及無源小鍵盤。具體來說，本發(fā)明涉及一種新穎、改進的無源小鍵盤輸入范圍區(qū)分方法和電路。
Ⅱ．相關技術的說明無源網(wǎng)路小鍵盤，在本領域內公知可用作用戶輸入設備。這樣一種無源網(wǎng)路小鍵盤，其中一個例子是電阻階梯網(wǎng)路。如本領域所知，電阻階梯網(wǎng)路包括多個串聯(lián)連接的電阻器，每一電阻器經(jīng)各自開關選擇性地與電源連接。

圖1示出電阻階梯網(wǎng)路100的示范性配置。電源102通常包括一電壓源或電流源，以及一上拉電阻器。電阻器R1-Rn串聯(lián)連接。所連接的開關S1-Sn將階梯中處于“較高”位置(即串聯(lián)配置中更為靠近電源102)的全部電阻器旁路分流，而經(jīng)過階梯中處于“較低”位置(即串聯(lián)配置中較為遠離電源102)的全部電阻器連接電源102。當開關S1-Sn其中一個閉合時，電阻階梯100輸出端兩端便出現(xiàn)相應電壓Vout。輸出電壓Vout的幅度取決于開關S1-Sn中哪一個開關閉合了。
例如，開關S3閉合的話，電源102輸出的電流便經(jīng)S3對電阻器R1和R2形成旁路分流。電流流過電阻器R3至Rn。這樣，根據(jù)歐姆定律，某一開關Sx閉合，其輸出電壓Vout便等于Vout=i×Σj=xnRj----(1)]]>其中，i等于電源102產(chǎn)生的電流，n是電阻階梯中的開關總數(shù)，Rj是電阻階梯中第j個電阻器。
由于可很容易計算出每一開關閉合預期的輸出電壓，并據(jù)此判定按下的是哪一鍵，電阻階梯網(wǎng)路是對一無源網(wǎng)路小鍵盤進行編碼的方便辦法。而且，無源網(wǎng)路小鍵盤在功能方面并不需要有源元器件，希望用于移動電子設備，這是因為其處于靜態(tài)時不消耗電力。這樣，無源網(wǎng)路小鍵盤就特別適合用作諸如蜂窩區(qū)或PCS頻段無線電話這類無線通信設備中的輸入設備。
但無線通信設備中采用無源網(wǎng)路小鍵盤，其中一個不足之處在于，它只產(chǎn)生一模擬電壓電平作為輸出。這樣，該模擬電壓電平必須解碼來判定按下的是哪一鍵。解碼出按下哪一鍵需要消耗電流的處理器運作，這導致無線通信設備中的電池耗電。而且，解碼出按下哪一鍵還需要用去處理器時間，這用去按下鍵時刻處理器可能執(zhí)行其他功能的時間。按鍵操作若是無意或多余的話，就會浪費電流和時間讓處理器解碼出按下哪一鍵。
無線通信設備中典型的無源網(wǎng)路小鍵盤，另一不足之處在于，處理器通常必須在某些預先規(guī)定的時隙在小鍵盤輸出端輪詢一模擬數(shù)字變換器(ADC)來檢測按鍵操作。即便是處理器輪詢小鍵盤ADC時尚未按過鍵，還是不必要地用去處理器時間和電流。
需要一種無源網(wǎng)路小鍵盤輸入范圍區(qū)分方法和電路，允許在忽略無意或多余的按鍵操作時以及避免對小鍵盤過多輪詢時，通過對有意義的按鍵操作進行合適的處理，來節(jié)省電力和處理器時間。
發(fā)明概述本發(fā)明是一種新穎、改進的具有諸多開關的無源網(wǎng)路中開關閉合的處理方法和電路。該無源網(wǎng)路響應開關閉合產(chǎn)生一輸出電壓。電路包括一與無源網(wǎng)路連接的比較電路，用以將輸出電壓和參考電壓比較。與該比較電路連接的解碼器，若輸出電壓處于規(guī)定范圍內，便對該開關閉合進行解碼，若該輸出電壓不在規(guī)定范圍內，便對所述開關閉合不進行解碼。
較佳實施例中，比較電路包括至少一個比較器，每一個比較器具有與無源網(wǎng)路連接的第一輸入端。相應的基準電壓發(fā)生器與每一個比較器的第二輸入端連接。每一基準電壓發(fā)生器產(chǎn)生一確定規(guī)定范圍的相應基準電壓。
一實施例中，比較電路還包括一與各個比較器輸出端連接的范圍確定邏輯電路。范圍確定邏輯區(qū)分由無源網(wǎng)路產(chǎn)生的輸出電壓的不同范圍。
在較佳實施例中，比較電路包括第一比較器，用于僅當?shù)谝灰?guī)定子集的所述開關閉合才產(chǎn)生所述比較信號；以及第二比較器，用于僅當?shù)诙?guī)定子集的開關閉合才產(chǎn)生所述比較信號。該實施例中，僅當該輸出電壓處于規(guī)定范圍，比較電路才對解碼器產(chǎn)生中斷信號，該規(guī)定范圍與規(guī)定子集的開關相對應。規(guī)定子集的開關可以包括一電源開關。在這種情況下，僅當電源開關閉合，比較電路才對解碼器產(chǎn)生一中斷信號。
另一實施例中，電路還包括一與解碼器連接的控制器，用于響應解碼器解碼出所述開關閉合，改變無源網(wǎng)路輸入電壓。通過改變無源網(wǎng)路輸入電壓，輸出電壓范圍同樣改變。結果，對于給定的比較基準電壓來說，產(chǎn)生中斷的開關子集也改變。
附圖簡要說明本發(fā)明的特征、目的以及優(yōu)點在下面結合附圖給出的詳細說明中會變得更為清楚，圖中同樣的標號在整個說明書中給出相應表示。其中圖1是電阻階梯網(wǎng)路的電路圖；圖2是本發(fā)明電路的功能框圖；圖3是圖2基準電壓發(fā)生器和比較器較佳實施例的電路圖；以及圖4是本發(fā)明方法的流程圖。
較佳實施例的詳細說明本發(fā)明適用于利用無源網(wǎng)路來解碼出用戶輸入的任何便攜或固定電子設備，例如小鍵盤。因而，本發(fā)明尤其適合希望節(jié)省電池電力和處理器時間、諸如無線通信設備這種便攜電子設備。如這里所定義的那樣，“按鍵操作”指用戶輸入的任何啟動動作，例如在一標準電話機小鍵盤上按機械鍵開關。
現(xiàn)回到圖2，圖示的是本發(fā)明電路的功能框圖。電阻階梯網(wǎng)路100和電源102與結合圖1說明的內容相同。因而，電壓Vout的幅值取決于開關S1-Sn中哪一開關閉合。
例如靠用戶在一小鍵盤上(未圖示)按相關鍵開關，一模擬一數(shù)字變換器(A/D)204便將模擬電壓Vout變換為表示開關S1-Sn中哪一開關閉合的數(shù)字按鍵信號。如本領域所知，A/D變換器204以預先規(guī)定的速率對Vout取樣生成數(shù)字按鍵信號。A/D變換器204可以是本領域所知的任何合適位寬的任何現(xiàn)成A/D變換器。例如，A/D變換器可以生成5位寬數(shù)字按鍵信號，因此，可區(qū)分25種不同的Vout電平。這樣一種配置便能夠支持32種不同的開關S1-S32。
A/D變換器204將數(shù)字按鍵信號送至解碼器212用以確定哪一開關閉合。解碼器212根據(jù)A/D變換器204生成的數(shù)字按鍵信號判定開關S1-Sn中哪一開關閉合。例如，解碼器212可以將數(shù)字按鍵信號與所存儲的數(shù)值換算表比較。換算表中的每一數(shù)值可以對應于一特定按鍵操作。作為替代，解碼器212還可以對數(shù)字按鍵信號執(zhí)行一數(shù)學運算，來判定開關S1-Sn中哪一開關閉合。解碼器212可包括編程為執(zhí)行這里所說明的解碼操作的任何通用微處理器以及相關存儲器。
如本發(fā)明背景所述，解碼出按下哪一鍵需要消耗電流的解碼器212的運作，這導致無線通信設備中的電池耗電。而且，解碼出按下哪一鍵還需要用去處理器時間，這用去按下鍵時刻解碼器212可能執(zhí)行其他功能的時間。按鍵操作若是無意或多余的話，就會使處理器浪費電流和時間來解碼出按下哪一鍵。
這對于下述情形，即若利用電阻階梯網(wǎng)路100的無線通信設備工作在“休眠”模式下，它便因此使其包括解碼器212和A/D變換器204在內的主要硬件元器件在不需要時降低供電這種情形，尤其如此。利用這種休眠模式，可節(jié)省電池電力，從而延長工作和待機時間。
為了避免消耗解碼器212處理周期，或在其供電下降時喚醒解碼器212，本發(fā)明利用比較電路206對至解碼器212的中斷進行選通或屏蔽。
圖2中示出比較電路206的示范性第一實施例。該實施例中，比較電路206最好包括至少一個比較器208A-208N，和相應的至少一個基準電壓發(fā)生器212A-212N。至少一個比較器208A-208N的一個輸入端與電阻階梯網(wǎng)路100的Vout端連接。至少一個比較器208A-208N的第二輸入端與相應的至少一個基準電壓發(fā)生器212A-212N的輸出端連接。較佳實施例中，每一基準電壓發(fā)生器212A-212N對其相應的比較器208A-208N產(chǎn)生不同的基準電壓電平。
工作當中，每一比較器208A-208N檢測電壓電平Vout，并將它與其相應的基準電壓發(fā)生器212A-212N產(chǎn)生的基準電壓相比較，每一比較器208A-208N接著輸出一表示該比較結果的比較信號。例如，較佳實施例中，若電壓Vout小于閾值基準電壓，該比較器208A-208N便輸出一邏輯“高”電平。相反，若電壓Vout大于該閾值基準電壓，該比較器208A-208N便輸出一邏輯“低”電平。換言之，較佳實施例中比較器208A-208N配置為“小于”類型的比較器。替代實施例中，比較器208A-208N也可配置為“大于”類型的比較器。
比較器208A-208N最好是本領域所知的任何合適的現(xiàn)成運放比較器。但有許多本領域所知的用于比較兩個信號的其他裝置。例如可利用本領域所知的晶體管門、齊納二極管等其他器件來替代比較器208A-208N，甚至整個比較電路206。
基準電壓發(fā)生器212A-212N最好是電阻分壓電路和相關電源。例如，可以由基準電壓發(fā)生器212A-212N內部的電阻分壓器使電源102分壓產(chǎn)生各自的閾值基準電壓。圖3中示出比較器208A-208B和基準電壓發(fā)生器212A-212B的示范性實施例。
圖3中，電源102由電阻器Ra和Rb分壓提供給比較器208A閾值基準電壓。同樣，電阻器Rc和Rd產(chǎn)生比較器208B用的閾值基準電壓。對電阻器Ra-Rd值的選擇取決于在比較器208A和208B觸發(fā)之前希望Vout達到的閾值電壓電平。
較佳實施例中，Vout的范圍從大約0.01伏特至1.5伏特。換言之，電阻器R1-Rn(圖2)的值是這樣選擇的，當開關Sn(圖2)閉合時，Vout的電壓電平為大約0.01伏特，當開關S1閉合，Vout的電壓電平為大約1.5伏特。因而，若希望僅僅是開關Sn使比較器208N觸發(fā)，Rc和Rd值便可選擇為比較器208N的閾值基準電壓大于0.01伏特。對于3.3伏特的示范性電源電壓，Rc的示范性選擇為1MΩ,Rd則為30.9KΩ。而且，若希望任何開關S1-Sn都使比較器208A觸發(fā)，則對于3.3伏特的示范性電源電壓，Ra的示范性選擇為511KΩ,Rb則為453KΩ。
再次參照圖2，可以將比較器208A-208N的輸出端與可選的范圍確定邏輯210連接。范圍確定邏輯210其功能為，區(qū)分閉合的是哪一范圍或哪一子集的開關S1-Sn。例如，若比較器208A配置為如上所述對于任何開關S1-Sn來說均觸發(fā)，而比較器208B則配置為如上所述僅僅是對于開關Sn來說觸發(fā)的話，簡單的組合邏輯(即具有一反向輸入端的“與”門)便能夠判定區(qū)域S1-Sn-1中是否有某個開關閉合(即Vout＜1.5伏特成立，但Vout＜0.01伏特不成立)。本領域普通技術人員會清楚，通過將閾值電壓、大于或小于比較以及范圍確定邏輯210配置成不同的組合，便可以根據(jù)需要區(qū)分任何范圍開關的閉合S1-Sn。
比較電路206的實際實施方案并不限于本發(fā)明。比較器208A-208N的個數(shù)、所用的比較類型以及范圍確定邏輯210可以不脫離本發(fā)明按許多不同途徑來實現(xiàn)。
總之，比較電路206其功能允許僅僅某些特定開關或某些特定開關組合的閉合，來產(chǎn)生一至解碼器212的中斷信號。例如，在利用休眠模式節(jié)省電池電力的無線通信設備中實施本發(fā)明的話，比較電路206可以配置為僅當開關Sn閉合時才產(chǎn)生至解碼器212的中斷，這里開關Sn對應于“電源接通”鍵。在這樣一種情況下，僅當按下“電源接通”鍵時解碼器212才會喚醒去讀出A/D變換器204。此方法中，利用本發(fā)明的無線通信設備能夠將解碼器212和A/D變換器204的供電完全降下來，而需要時還能夠喚醒并讀取小鍵盤輸入。另外，本發(fā)明還允許采用部分或全部中斷驅動的運作方法，因此解碼器212不需要主動地輪詢A/D變換器204，而是可以配置為僅當比較電路206產(chǎn)生一中斷時輪詢A/D變換器204。
換言之，圖2中電路的具體應用是防止除了“電源接通”鍵以外其余所有鍵會喚醒停止供電的解碼器212。例如，無線通信設備放在錢包或公文包中攜帶的話，在這種情況下會接觸異物而無意啟動該小鍵盤，上述應用就會有效。在這樣一種情況下，希望忽略除了“電源接通”以外其余全部按鍵的操作，以避免花費時間和電力評估多余的按鍵操作。
圖2中電路的另一應用是除了一特定范圍的諸多鍵以外，防止任何其他按鍵操作中斷其中一部分是解碼器212的處理器。例如，當用戶正滾動通過菜單而菜單中僅僅是鍵的某一子集表示有效輸入時，上述應用就會有用。在這樣一種情況下，也希望忽略全部無效按鍵操作，來避免花費時間和電力評估多余的按鍵操作。
另一實施例中，一旦檢測出規(guī)定開關閉合或規(guī)定開關組合閉合，解碼器212便可通知控制器220檢測并解碼得出規(guī)定開關閉合。響應這種閉合，控制器220指令電源102例如通過接通或斷開可切換電壓源或電流源，或變動可變電壓源或電流源，來改變至電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓。通過改變電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓，對于每一開關閉合輸出電壓Vout均會變動相應數(shù)量。換言之，若電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓升高1伏特，會注意到每一開關閉合Vout均相應變動1伏特。
當電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓改變時基準電壓發(fā)生器212A-212N保持不變的話，使各個比較器208A-208N觸發(fā)的開關S1-Sn的范圍便會同樣改變。這樣，繼續(xù)以上述例子舉例，其中比較器208N僅由開關Sn的閉合所觸發(fā)，若電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓充分下降的話，比較器208N也可以由開關Sn-1的閉合所觸發(fā)。另外，很顯然，也可以保持電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓不變，而是改變基準電壓發(fā)生器212A-212N來“變動”使各個比較器208A-208N觸發(fā)的開關S1-Sn的范圍。
可容易知道，通過改變電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓，可以利用Vout范圍的相應變動來允許不同范圍的按鍵操作，來產(chǎn)生對解碼器212的中斷。本發(fā)明這方面的有益應用是將“電源接通”功能指派給開關Sn，并將比較電路206配置成僅當Vout出現(xiàn)與開關Sn閉合所產(chǎn)生的電壓一樣小的電壓時才產(chǎn)生對解碼器212的中斷。接著，一旦解碼器212中檢測并解碼出開關Sn的閉合，控制器220便指令電源102充分地降低電阻階梯網(wǎng)路100的輸入電壓，以便任何開關S1-Sn的閉合均產(chǎn)生對解碼器212的中斷。在此方式下，僅按下“電源接通”鍵便會喚醒解碼器212，但此后任何按鍵均會觸發(fā)一中斷，使解碼器212讀取A/D變換器204的輸出。
控制器220可以是本領域所知的任何微處理器或微控制器，而且，還可以有利地在相同可編程通用微處理器中使之與解碼器212組合。對于本領域普通技術人員來說，圖2電路顯然有種種其他配置。例如，圖2中的任何單元均可以配置為基于電流電平而非電壓電平來動作。
另一實施例中，可完全去掉A/D變換器204，比較電路206可以配置成對每一按鍵操作產(chǎn)生中斷。對于僅有很少的開關來說，這會比較便宜。即便對于一復雜的小鍵盤，也可以在較少的處理周期內讀取比較電路206。該替代實施例可用來在一長線距離上對鍵盤編碼，并將它變換回一利用比較器和邏輯的矩陣。
現(xiàn)回到圖4，示出的是本發(fā)明方法的流程圖。從方框402開始處理，響應按鍵操作，在一無源網(wǎng)路例如圖2電阻階梯100中產(chǎn)生一電壓。方框404中，在例如圖2比較電路206中將該電壓與一基準電壓相比較。在判定框408中，判斷所發(fā)生的電壓是否在規(guī)定范圍內。若否定，便忽略啟動電壓的按鍵操作(即對其未采取處理器或解碼器動作)。
相反，判定框408中確定所產(chǎn)生電壓在規(guī)定范圍以內的話，便在例如圖2解碼器212中解碼出產(chǎn)生電壓的按鍵。另外，流程繼續(xù)到方框412，這里無源網(wǎng)路的輸入電壓如上面例如就控制器200說明的那樣改變。不論哪一種情形，流程回到方框402以響應下一按鍵操作產(chǎn)生一電壓。
綜上所述，本發(fā)明是一種無源網(wǎng)路小鍵盤中輸入范圍的區(qū)分方法和電路，允許對有意義的按鍵操作進行適合的處理，同時忽略無意或多余的按鍵操作，因此節(jié)省電力和處理器時間。
上面所提供的對較佳實施例的說明，能夠使本領域任何技術人員制造或利用本發(fā)明。這些實施例的種種修改對于本領域技術人員是顯而易見的，這里確定的總體構思不需要利用創(chuàng)造便可應用于其他實施例。本發(fā)明并非用來限于在此示出的實施例，而是給出符合在此揭示的原理和新穎特征的最大保護范圍。
權利要求
1．一種具有諸多開關的無源網(wǎng)路中處理開關閉合的電路，所述無源網(wǎng)路響應開關閉合產(chǎn)生電壓，其特征在于，該電路包括一比較電路，與所述無源網(wǎng)路連接，用于將所述電壓與一基準電壓比較；以及一解碼器，與所述比較電路連接，用于若所述電壓處于規(guī)定范圍以內便解碼出所述開關閉合，而若所述電壓未處于規(guī)定范圍以內便不解碼出所述開關閉合。
2．如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述比較電路包括至少一個比較器，每一比較器具有與所述無源網(wǎng)路連接的第一輸入端，并具有第二輸入端以及一用于產(chǎn)生比較信號的輸出端；以及至少一個基準電壓發(fā)生器，每一基準電壓發(fā)生器與所述比較器相應一個的所述第二輸入端連接，所述基準電壓發(fā)生器中每一個用于產(chǎn)生各自的基準電壓；其中所述規(guī)定范圍由所述基準電壓確定。
3．如權利要求2所述的電路，其特征在于，所述比較電路還包括一與所述比較器輸出端中每一個連接的范圍確定邏輯電路，所述范圍確定邏輯用于區(qū)分所述無源網(wǎng)路產(chǎn)生的所述電壓的不同范圍。
4．如權利要求2所述的電路，其特征在于，所述比較電路包括第一比較器，用于僅當?shù)谝灰?guī)定子集的所述開關閉合才產(chǎn)生所述比較信號；以及第二比較器，用于僅當?shù)诙?guī)定子集的開關閉合才產(chǎn)生所述比較信號。
5．如權利要求1所述的電路，其特征在于，僅當所述電壓處于所述規(guī)定范圍時，所述比較電路才產(chǎn)生對所述解碼器的中斷信號。
6．如權利要求5所述的電路，其特征在于，所述規(guī)定范圍與規(guī)定子集的所述開關相對應。
7．如權利要求6所述的電路，其特征在于，所述規(guī)定子集的開關包括一電源開關，其中僅當所述電源開關閉合，所述比較電路才產(chǎn)生對所述解碼器的中斷信號。
8．如權利要求1所述的電路，其特征在于，還包括一與所述解碼器連接的控制器，用于響應所述解碼器解碼出所述開關閉合，改變所述無源網(wǎng)路的輸入電壓。
9．一種具有諸多開關的無源網(wǎng)路中處理開關閉合的方法，所述無源網(wǎng)路響應開關閉合產(chǎn)生一電壓，其特征在于，該方法包括下列步驟將所述電壓與一基準電壓比較；若所述電壓處于規(guī)定范圍內便解碼出所述開關閉合；以及若所述電壓未處于所述規(guī)定范圍內便忽略所述開關閉合。
10．如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述規(guī)定范圍由所述基準電壓確定。
11．如權利要求10所述的方法，其特征在于，還包括區(qū)分所述無源網(wǎng)路產(chǎn)生的所述電壓不同范圍的步驟。
12．如權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括僅當所述電壓處于所述規(guī)定范圍內才產(chǎn)生一中斷信號的步驟。
13．如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述規(guī)定范圍與規(guī)定子集的所述開關相對應。
14．如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述規(guī)定子集的開關包括一電源開關，其中僅當所述電壓處于所述規(guī)定范圍內才產(chǎn)生一中斷信號的步驟包括，僅當所述電源開關閉合才產(chǎn)生所述中斷信號。
15．如權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括用于響應所述解碼器解碼出所述開關閉合，改變所述無源網(wǎng)路輸入電壓的步驟。
全文摘要
一種具有開關(Sl…Sn)的無源網(wǎng)路(100)中處理開關閉合的方法和電路。無源網(wǎng)路(100)響應開關閉合產(chǎn)生輸出電壓。該電路包括一與無源網(wǎng)路連接的比較電路(206),用于將該輸出電壓與一基準電壓比較。與比較電路連接的解碼器(212),若輸出電壓處于規(guī)定范圍便解碼出開關閉合,若輸出電壓未處于規(guī)定范圍便不解碼出所述開關閉合。無源網(wǎng)路小鍵盤中輸入范圍的區(qū)分電路,允許對有意義的按鍵操作進行適合的處理,同時忽略無意或多余的按鍵操作,因此節(jié)省電力和處理器時間。
文檔編號H03M1/00GK1302478SQ99806447
公開日2001年7月4日 申請日期1999年5月21日 優(yōu)先權日1998年5月22日
發(fā)明者R·J·克爾, D·D·克拉克斯頓 申請人:夸爾柯姆股份有限公司