專利名稱：鍵盤接口切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，具體地說，涉及一種鍵盤接口切換裝置。
背景技術(shù)：
鍵盤是最常見的計算機輸入設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于微型計算機和各種終端設(shè)備上，計算機操作者通過鍵盤向計算機輸入各種指令、數(shù)據(jù)，指揮計算機的工作。計算機的運行情況輸出到顯示器，操作者可以很方便地利用鍵盤和顯示器與計算機對話，對程序進(jìn)行修改、編輯，控制和觀察計算機的運行。在工控設(shè)備人機界面上，裝置上會有一個小鍵盤，并且經(jīng)常會使用到外接標(biāo)準(zhǔn)104鍵鍵盤。PS/2接口鍵盤和USB鍵盤相比，有著價格低，各種操作系統(tǒng)兼容性強，抗干擾能力強的特點。
但是，目前PS/2接口不支持熱插拔以及兩個PS/2接口的電路不能同時接在一個PS/2接口上同時使用，由此帶來的問題是主板的PS/2的接口由于帶電插拔經(jīng)常損壞，或者只能先關(guān)掉裝置的電源在插上鍵盤再上電，這樣做影響了正常的使用。因此，上述PS/2接口不支持熱插拔以及兩個PS/2接口的電路不能同時接在一個PS/2接口上同時使用的問題便成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鍵盤接口切換裝置，以解決PS/2接口不支持熱插拔以及兩個PS/2接口的電路不能同時接在一個PS/2接口上同時使用的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鍵盤接口切換裝置，連接于鍵盤接口處，其特征在于，包括數(shù)據(jù)選擇模塊、信號展寬模塊、控制模塊以及通道切換模塊；其中，所述數(shù)據(jù)選擇模塊，與所述鍵盤接口、信號展寬模塊以及控制模塊相耦接，用于在所述控制模塊的控制下，對鍵盤數(shù)據(jù)信號進(jìn)行實時監(jiān)測，并將所述數(shù)據(jù)信號傳輸至所述信號展寬模塊；所述信號展寬模塊，與所述數(shù)據(jù)選擇模塊和控制模塊相耦接，用于接收所述數(shù)據(jù)選擇模塊輸出的檢測信號，并將該檢測信號進(jìn)行展寬操作，輸入至所述控制模塊；所述控制模塊，與所述信號展寬模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊以及通道切換模塊相耦接，用于接收所述信號展寬模塊輸出的展寬信號的觸發(fā)，進(jìn)行輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)操作，并將翻轉(zhuǎn)后的輸出狀態(tài)作用于所述數(shù)據(jù)選擇模塊和通道切換模塊，進(jìn)行鍵盤選擇控制；所述通道切換模塊，與所述鍵盤接口和控制模塊相耦接，用于接收所述控制模塊的控制信號，并根據(jù)該控制信號做出鍵盤選擇的操作。進(jìn)一步地,所述數(shù)據(jù)選擇模塊進(jìn)一步由多個與非門構(gòu)成。進(jìn)一步地，所述信號展寬模塊進(jìn)一步是由型號為定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。進(jìn)一步地，所述控制模塊進(jìn)一步是由雙D型觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路。進(jìn)一步地，所述通道切換模塊進(jìn)一步是由兩個模擬開關(guān)組成的通道切換電路。
進(jìn)一步地,所述鍵盤接口是PS/2類型。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述一種鍵盤接口切換裝置達(dá)到了如下效果I)本發(fā)明所述裝置可以使PS/2接口經(jīng)過熱插拔不再損壞，并且具備ESD的防護(hù)能力；2)本發(fā)明所述裝置還可以支持外接鍵盤和人機界面裝 置鍵盤共用同一個PS/2接口，并可實現(xiàn)兩個鍵盤無縫切換，無需斷電等多余動作，方便了現(xiàn)場應(yīng)用。


圖I為本發(fā)明實施例所述的一種鍵盤接口切換裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明實施例所述的一種鍵盤接口切換裝置具體實施電路圖；圖3為本發(fā)明具體實施例中所述裝置中的型號為555的定時器內(nèi)部電路圖；圖4為本發(fā)明具體實施例中所述裝置中的模擬開關(guān)內(nèi)部電路圖。
具體實施例方式如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的誤差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達(dá)到所述技術(shù)效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本發(fā)明的一般原則為目的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不作為對本發(fā)明的限定。如圖I所示，為本發(fā)明實施例一所述的一種鍵盤接口切換裝置的結(jié)構(gòu)框圖，該裝置連接于鍵盤接口處，包括數(shù)據(jù)選擇模塊10、信號展寬模塊20、控制模塊30以及通道切換模塊40 ;其中，所述數(shù)據(jù)選擇模塊10，與所述鍵盤接口、信號展寬模塊20以及控制模塊30相耦接，用于在所述控制模塊30的控制下，對鍵盤數(shù)據(jù)信號進(jìn)行實時監(jiān)測，并將所述數(shù)據(jù)信號傳輸至所述信號展寬模塊20。在具體實施例中，所述數(shù)據(jù)選擇模塊10可以是由多個與非門構(gòu)成的數(shù)據(jù)選擇電路，在此不作出限定，數(shù)據(jù)選擇電路選擇一個鍵盤的數(shù)據(jù)信號作為被監(jiān)測信號，鍵盤在沒有按下按鍵時數(shù)據(jù)線一直為高電平，當(dāng)有按鍵按下時，數(shù)據(jù)線上會出現(xiàn)高低電平組成的一串脈沖。所述信號展寬模塊20，與所述數(shù)據(jù)選擇模塊10和控制模塊30相耦接，用于接收所述數(shù)據(jù)選擇模塊10輸出的檢測信號，并將該檢測信號進(jìn)行展寬操作，輸入至所述控制模塊30。在具體實施例中，所述信號展寬模塊20可以是由型號為555的定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，在此不做出限定，單穩(wěn)電路被數(shù)據(jù)線上的第一個下降沿觸發(fā)，輸出一個被展寬了的正脈沖。所述控制模塊30，與所述信號展寬模塊20、數(shù)據(jù)選擇模塊10以及通道切換模塊40相耦接，用于接收所述信號展寬模塊20輸出的展寬信號的觸發(fā)，進(jìn)行輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)操作，并將翻轉(zhuǎn)后的輸出狀態(tài)作用于所述數(shù)據(jù)選擇模塊10和通道切換模塊40，進(jìn)行鍵盤選擇控制。在具體實施例中，所述控制模塊30可以是由型號為74HC74的雙D型觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路，在此不做出限定，所述信號展寬模塊20輸出的脈沖的上升沿去觸發(fā)雙穩(wěn)電路，雙穩(wěn)電路輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)；雙穩(wěn)電路的輸出控制模擬開關(guān)將開關(guān)打到目前鍵盤的通道。所述通道切換模塊40，與所述鍵盤接口和控制模塊30相耦接，用于接收所述控制模塊30的控制信號，并根據(jù)該控制信號做出鍵盤選擇的操作。 在具體實施例中，所述通道切換模塊40可以是由兩個型號為NLAS323的模擬開關(guān)組成的通道切換電路。下面為一具體實施例如圖2所示，為本發(fā)明所述的一種鍵盤接口切換裝置具體實施電路圖，其應(yīng)用于PS/2的鍵盤接口，假設(shè)只接入兩個鍵盤A和B，鍵盤接口為兩個(圖2中標(biāo)號為CNl和CN2)，所述數(shù)據(jù)選擇模塊10是由4個與非門(圖2中標(biāo)號為U1A D)構(gòu)成的數(shù)據(jù)選擇電路，所述信號展寬模塊20是由型號為555的定時器(圖中標(biāo)號為U2)構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，所述控制模塊30是由型號為74HC74的雙D型觸發(fā)器(圖2中標(biāo)號為U3)構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路，所述通道切換模塊40是由兩個型號為NLAS323的模擬開關(guān)(圖2中標(biāo)號為U4和U5)組成的通道切換電路。所述一種PS/2接口鍵盤切換裝置上電后，所述雙穩(wěn)態(tài)電路中的電阻R3和電容C5將雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出端Q (U3的第5腳)初始化成O (低電平)，反相輸出端Q (U3的第6腳)輸出1(高電平)，這時所述通道切換電路切換到鍵盤A的通道(CN1)。由于所述雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出Q (U3的第5腳)為O (低電平)，所以所述數(shù)據(jù)選擇電路選擇監(jiān)視鍵盤B的數(shù)據(jù)線，監(jiān)視數(shù)據(jù)線上是否有數(shù)據(jù)傳送，一旦鍵盤B有按鍵操作，U2的第2腳會有下降沿發(fā)生，所述單穩(wěn)態(tài)電路輸出一個高電平脈沖信號，觸發(fā)所述雙穩(wěn)態(tài)電路，使該雙穩(wěn)態(tài)電路的輸出Q (U3的第5腳)變?yōu)?，所述通道切換電路將鍵盤B的時鐘和數(shù)據(jù)線切到輸出上。如果操作鍵盤A，基于同樣原理，所述通道切換電路將鍵盤A的時鐘和數(shù)據(jù)線切到輸出上。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)選擇模塊10的對應(yīng)電路工作過程鍵盤A (CNl)的數(shù)據(jù)線接UlB的第4腳，鍵盤B的數(shù)據(jù)線接UlC的第10腳，上拉電阻Rl和R2將數(shù)據(jù)線上拉成高電平，電容Cl和C2濾除干擾，增加高干擾性能。控制端DSO分為兩路，該控制端DSO為高電平“I”時，一路進(jìn)入UlB的第5腳，這時與非門UlB輸出狀態(tài)完全由UlB的第4腳決定，UlB的第4腳信號經(jīng)與非門UlB反相后輸出到UlD的第13腳；另一路經(jīng)與非門UlA反相為低電平“O”進(jìn)入UlC的第9腳，這時無論第10腳的電平怎樣變化，UlC的輸出都是“I” ；U1D的第12腳的輸入為“1”，UlD的第13腳的內(nèi)容再次反相從UlD第11腳輸出，UlD第11腳輸出內(nèi)容與鍵盤A的數(shù)據(jù)線內(nèi)容一致。當(dāng)控制端DSO為高電平“O”時，UlD第11腳輸出內(nèi)容與鍵盤B的數(shù)據(jù)線內(nèi)容一致。
進(jìn)一步地，如圖3所示，為本發(fā)明具體實施例中所述型號為555的定時器內(nèi)部電路圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖2中的型號為555定時器(U2)的是電子元器件封裝連接圖，與圖3的區(qū)別僅在于器件管腳的位置不一致，并不影響對器件工作原理的敘述(為了方便描述，申請人已將圖3中的各管腳標(biāo)號，對應(yīng)于圖2中的U2)。結(jié)合圖2以及圖3 (其中，圖3中的201為RS觸發(fā)器電路)，U2的第6腳在上電后為+5V，比較器Cl輸出低電平，觸發(fā)端(U2的第2腳)為高電平比較器C2輸出高電平；所述RS觸發(fā)器電路201輸入R=O、S=l，輸出Q=0，U2的第3腳輸出0，三極管T導(dǎo)通將C4的電荷放出，U2的第6腳低于2/3VCC(+5V)，比較器Cl輸出1，另一比較器C2輸出1，所述RS觸發(fā)器電路201輸入R=l、S=I,輸出Q=0，U2的第3腳輸出保持不變?yōu)?，此時為穩(wěn)態(tài)。當(dāng)觸發(fā)端(U2的第2腳)為低電平，低于1/3VCC (+5V)，比較器C2輸出低電平，所述RS觸發(fā)器電路201輸入R=l、S=O,輸出Q=I，U2的第3腳輸出1，電路工作在非穩(wěn)態(tài)；三極管T截止，通過R4對C4充電，當(dāng)U2的第6腳高于2/3VCC (+5V),比較器Cl輸出0，由于鍵盤數(shù)據(jù)速率比較高，很快觸發(fā)端(U2的第2腳)為高電平，比較器C2輸出1，所述RS觸發(fā)器電路201的電路輸入R=0、S=1，輸出Q=0，U2的第3腳輸出0，三極管T導(dǎo)通將C4的電荷放出，U2的第6腳低于2/3VCC (+5V)，比較 器Cl輸出1，另一比較器C2輸出1，所述RS觸發(fā)器電路201輸入R=1、S=1，輸出Q=0，U2的第3腳輸出保持不變?yōu)?，電路回到穩(wěn)態(tài)。通過對R4和C4元器件值的調(diào)整，是RC時間常數(shù)大于鍵盤數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)長度，此電路完成了對脈沖展寬的作用，使后級雙穩(wěn)電路可靠翻轉(zhuǎn)，不會誤動作。進(jìn)一步地，所述控制模塊30的對應(yīng)電路工作原理剛上電時U3第I腳(清零端)為低電平，U3第5腳輸出0，第6腳輸出1，隨著R3對C5充電，U3第I腳(清零端)為高電平。當(dāng)U3第3腳出現(xiàn)上升沿時，由于U3的第6腳和第2腳相連，第6腳的狀態(tài)從U3的第5腳輸出，第5腳變成I,第6腳變成O,輸出都發(fā)生了翻轉(zhuǎn)。從一種穩(wěn)態(tài)O到另一種穩(wěn)態(tài)I,如果當(dāng)U3第3腳再次出現(xiàn)上升沿，輸出就會再次從I翻轉(zhuǎn)到O。進(jìn)一步地，如圖4所示，為發(fā)明具體實施例中所述的模擬開關(guān)內(nèi)部電路圖，結(jié)合圖2及圖4，所述通道切換模塊40對應(yīng)電路的工作原理NLAS323模擬開關(guān)控制端INl和IN2高電平時，模擬開關(guān)閉合，低電平時，模擬開關(guān)斷開。當(dāng)U4和U5的第3腳(IN2)為高電平時，U4和U5的第7腳(INl)為低電平，U4和U5的第5腳和第6腳導(dǎo)通，U4和U5的第I腳和第2腳斷開，鍵盤B的數(shù)據(jù)和時鐘信號從PS2連接器經(jīng)過模擬開關(guān)從U4和U5的第6腳輸出；當(dāng)U4和U5的第7腳(INl)為高電平時，U4和U5的第3腳(IN2)為低電平，U4和U5的第I腳和第2腳導(dǎo)通，U4和U5的第5腳和第6腳斷開，鍵盤B的數(shù)據(jù)和時鐘信號從PS2連接器經(jīng)過模擬開關(guān)從U4和U5的第2腳輸出。U4和U5的第2腳和第6腳相連作為數(shù)據(jù)和時鐘信號的輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述一種鍵盤接口切換裝置達(dá)到了如下效果I)本發(fā)明所述裝置可以使PS/2接口經(jīng)過熱插拔不再損壞，并且具備ESD的防護(hù)能力；2)本發(fā)明所述裝置還可以支持外接鍵盤和人機界面裝置鍵盤共用同一個PS/2接口，并可實現(xiàn)兩個鍵盤無縫切換，無需斷電等多余動作，方便了現(xiàn)場應(yīng)用。上述說明示出并描述了本發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進(jìn)行改動。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)
明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鍵盤接口切換裝置，連接于鍵盤接口處，其特征在于，包括數(shù)據(jù)選擇模塊、信號展寬模塊、控制模塊以及通道切換模塊；其中， 所述數(shù)據(jù)選擇模塊，與所述鍵盤接口、信號展寬模塊以及控制模塊相耦接，用于在所述控制模塊的控制下，對鍵盤數(shù)據(jù)信號進(jìn)行實時監(jiān)測，并將所述數(shù)據(jù)信號傳輸至所述信號展寬模塊； 所述信號展寬模塊，與所述數(shù)據(jù)選擇模塊和控制模塊相耦接，用于接收所述數(shù)據(jù)選擇模塊輸出的檢測信號，并將該檢測信號進(jìn)行展寬操作，輸入至所述控制模塊； 所述控制模塊，與所述信號展寬模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊以及通道切換模塊相耦接，用于接收所述信號展寬模塊輸出的展寬信號的觸發(fā)，進(jìn)行輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)操作，并將翻轉(zhuǎn)后的輸出狀態(tài)作用于所述數(shù)據(jù)選擇模塊和通道切換模塊，進(jìn)行鍵盤選擇控制； 所述通道切換模塊，與所述鍵盤接口和控制模塊相耦接，用于接收所述控制模塊的控制信號，并根據(jù)該控制信號做出鍵盤選擇的操作。
2.如權(quán)利要求I所述的一種鍵盤接口切換裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)選擇模塊進(jìn)一步由多個與非門構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求I所述的一種鍵盤接口切換裝置，其特征在于，所述信號展寬模塊進(jìn)一步是由型號為定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。
4.如權(quán)利要求I所述的一種鍵盤接口切換裝置，其特征在于，所述控制模塊進(jìn)一步是由雙D型觸發(fā)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路。
5.如權(quán)利要求I所述一種鍵盤接口切換裝置，其特征在于，所述通道切換模塊進(jìn)一步是由兩個模擬開關(guān)組成的通道切換電路。
6.如權(quán)利要求I飛中任一所述的一種鍵盤接口切換裝置，其特征在于，所述鍵盤接口是PS/2類型。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鍵盤接口切換裝置，連接于鍵盤接口處，包括數(shù)據(jù)選擇模塊、信號展寬模塊、控制模塊以及通道切換模塊，以解決PS/2接口不支持熱插拔以及兩個PS/2接口的電路不能同時接在一個PS/2接口上同時使用的問題。
文檔編號G06F3/02GK102945083SQ201210467979
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者梁東, 李偉, 謝建新, 許忠陽, 張力健, 辛劍明, 趙鳳陽 申請人:北京易艾斯德科技有限公司