專利名稱:Z80單板機(jī)上的一種鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
本實(shí)用新型是電子計(jì)算機(jī)內(nèi)的一種鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置。
本裝置是根據(jù)TP801單板機(jī)的鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)電路的邏輯功能而設(shè)計(jì)的，并采用了CMOS數(shù)字集成電路芯片及復(fù)合晶體三極管，從而降低了這部分電路的功耗，可以完全替代TP801單板機(jī)中相應(yīng)部分的電路結(jié)構(gòu)。TP801單板機(jī)是一種應(yīng)用甚廣且具有一定代表性的微型計(jì)算機(jī)，但由于這種單板機(jī)主要采用NMOS Z80系列芯片及TTL數(shù)字集成電路芯片，因而功耗較大，使其在某些場(chǎng)合(例如無交流電源環(huán)境)中的應(yīng)用受到了限制。為了降低TP801單板機(jī)的功耗或設(shè)計(jì)功能類似的低功耗微型機(jī)，除了采用低功耗的元器件之外，還須對(duì)某些電路結(jié)構(gòu)(例如鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu))重新設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有各種Z80單板機(jī)大多采用一種型號(hào)為75452P的集成電路驅(qū)動(dòng)器擔(dān)負(fù)鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)的雙重任務(wù)，由于這種集成電路驅(qū)動(dòng)器的自身功耗大，因此不適合在低功耗的儀器設(shè)備中使用。
設(shè)計(jì)本裝置的目的是降低現(xiàn)有Z80單板機(jī)(例如TP801單板機(jī))的鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)電路的功耗。
圖1為本實(shí)用新型的電原理圖。圖2為本裝置除鍵盤以外的元件安裝圖。其中鍵盤掃描電路采用CMOS數(shù)字集成電路芯片，顯示驅(qū)動(dòng)電路采用復(fù)合晶體三極管(也可用類似的高放大倍數(shù)晶體三極管替換，下同)。結(jié)合圖1和圖2，將本裝置的原理及具體結(jié)構(gòu)敘述如下
鍵盤掃描的電路結(jié)構(gòu)為各非門〔U1、U2、U3、U4、U5、U6〕的輸入端分別同相應(yīng)的串聯(lián)保護(hù)電阻〔R1、R2、R3、R4、R5、R6〕的一端以及鎖存器〔1〕相應(yīng)的輸出端聯(lián)結(jié)，各非門的輸出端分別同相應(yīng)的上拉電阻〔R23、R24、R28、R27、R26、R25〕以及鍵盤矩陣中相應(yīng)的行線〔L1、L2、L3、L4、L5、L6〕聯(lián)結(jié)，其中有幾個(gè)非門〔U3、U4、U5、U6〕的輸出端還分別同相應(yīng)或門〔U7、U8、U9、U10〕的輸入端聯(lián)結(jié)；各或門的另一輸入端分別同相應(yīng)的非屏蔽中斷請(qǐng)求鍵〔K1、K2、K3、K4〕聯(lián)結(jié)，各或門的輸出端分別同一個(gè)與門〔U11〕(或者與邏輯電路)的各輸入端聯(lián)結(jié)；該與門(或者與邏輯電路)的輸出端是作為鍵盤矩陣的一條列線〔L11〕同三態(tài)緩沖器〔2〕的一個(gè)輸入端聯(lián)結(jié)的；各非屏蔽中斷請(qǐng)求鍵同各或門相聯(lián)結(jié)的一端，還分別同相應(yīng)的上拉電阻〔R29、R30、R31、R32〕以及另一個(gè)與門〔U12〕(或者與邏輯電路)的各輸入端聯(lián)結(jié)，而另一端則是同邏輯地線聯(lián)結(jié)的；該與門(或者與邏輯電路)的輸出端是和單穩(wěn)態(tài)電路聯(lián)結(jié)的；鍵盤矩陣中各按鍵〔K5、K6……K28〕的兩端分別同與其位置相對(duì)應(yīng)的行線〔L1、L2、L3、L4、L5、L6〕以及列線〔L7、L8、L9、L10〕聯(lián)結(jié)；鍵盤矩陣中的幾條列線〔L7、L8、L9、L10〕分別同相應(yīng)的上拉電阻〔R19、R20、R21、R22〕以及三態(tài)緩沖器相應(yīng)的輸入端聯(lián)結(jié)；鎖存器的各輸入端以及三態(tài)緩沖器的各輸出端分別同相應(yīng)的數(shù)據(jù)總線〔D0、D1、D1、D2、D3、D4、D5〕聯(lián)結(jié)。
顯示驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)為各串聯(lián)保護(hù)電阻〔R1、R2、R3、R4、R5、R6〕的另一端分別同各復(fù)合晶體三極管〔T1T2、T3T4、T5T6、T7T8、T9T10、T11T12〕的基極聯(lián)結(jié)；各復(fù)合晶體三極管的發(fā)射極均同邏輯地線聯(lián)接，集電極分別同相應(yīng)的限流電阻〔R7、R8、R9、R10、R11、R12〕的一端聯(lián)結(jié)；各限流電阻的另一端分別同相應(yīng)的顯示器〔DG1、DG2、DG3、DG4、DG5、DG6〕的陰極以及相應(yīng)的上拉電阻〔R13、R14、R15、R16、R17、R18〕聯(lián)結(jié)。
圖3為與圖2對(duì)應(yīng)的正面印刷電路圖，圖4為與圖2對(duì)應(yīng)的背面印刷電路圖，圖3與圖4分別表示同一塊電路板的正、背兩個(gè)面上的印刷電路，兩張圖上的用小園表示的所有管腳都是分別正、背對(duì)應(yīng)的，即正面表示的管腳與背面表示的對(duì)應(yīng)的管腳是同一個(gè)管腳。圖2、圖3、圖4上的元件和印刷電路合起來構(gòu)成了整機(jī)中位于下方的一塊電路板。圖5為本裝置的鍵盤安裝圖，圖6為與圖5對(duì)應(yīng)的正面印刷電路圖，圖7為與圖5對(duì)應(yīng)的背面印刷電路圖，圖6與圖7分別表示同一塊電路板的正、背兩個(gè)面上的印刷電路，兩張圖上的用小園表示的所有管腳都是分別正、背對(duì)應(yīng)的，即正面表示的管腳與背面表示的對(duì)應(yīng)的管腳是同一個(gè)管腳。圖5、圖6、圖7上的元件和印刷電路合起來構(gòu)成了整機(jī)中的另一塊電路板，本電路板放置在由圖2、圖3、圖4上的元件和印刷電路構(gòu)成的電路板的上方，兩塊電路板之間用四個(gè)顆釘穿過兩塊電路板上的四個(gè)角上的小孔加以聯(lián)結(jié)并固定，兩板之間保持一定距離。這兩塊電路板構(gòu)成了本實(shí)用新型－Z80單板機(jī)上的一種鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置。
本裝置的電路結(jié)構(gòu)和原有Z80單板機(jī)(例如TP801單板機(jī))的鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)相比，具有降低功耗的明顯特點(diǎn)。原有Z80單板機(jī)(例如TP801單板機(jī))，由于使用75452P型集成電路作為顯示器的電流吸收元件，即使顯示器處于關(guān)閉狀態(tài)，也會(huì)因?yàn)檫@種集成電路的自身功耗較大而消耗大量電能。本裝置是使用復(fù)合晶體三極管作為顯示器電流吸收元件的，當(dāng)復(fù)合晶體三極管截止、顯示器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，顯示電路幾乎不消耗電能。當(dāng)復(fù)合晶體三極管工作處于飽和狀態(tài)時(shí)，顯示器的陰極電流全部被復(fù)合晶體三極管吸收，因而使用效率得到提高。測(cè)量表明，當(dāng)TP801單板機(jī)使用本鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置并處于鍵盤掃描工作狀態(tài)時(shí)，整機(jī)的功耗可降低50毫安左右。發(fā)明人設(shè)計(jì)的采用本裝置并對(duì)其它有關(guān)電路加以改進(jìn)的一種低功耗小底板Z80微型機(jī)，在裝置了12K字節(jié)的讀寫存貯器(RAM)的情況下，當(dāng)該機(jī)的各顯示器處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，整機(jī)的功耗僅為80毫安左右，當(dāng)所有顯示器全部發(fā)光時(shí)，整機(jī)的最大功耗約為170毫安。
圖中，D0、D1、D2、D3、D4、D5——數(shù)據(jù)總線；1－－鎖存器；2－－三態(tài)緩沖器；T1T2、T3T4、T5T6、T7T8、T9T10、T11T12－－復(fù)合晶體三極管；U1、U2、U3、U4、U5、U6－－非門；U7、U8、U9、U10－－或門；U11、U12－－與門；K1、K2、K3、K4－－非屏蔽中斷請(qǐng)求鍵(簡(jiǎn)稱請(qǐng)求鍵)；K5、K6……K28－－鍵盤矩陣的各個(gè)按鍵；DG1、DG2、DG3、DG4、DG5、DG6－－顯示器；L1、L2、L3、L4、L5、L6－－鍵盤矩陣的各行線(簡(jiǎn)稱行線)；L7、L8、L9、L10、L11－－鍵盤矩陣的各列線(簡(jiǎn)稱列線)；R1、R2、R3、R4、R5、R6－－串聯(lián)保護(hù)電阻；R7、R8、R9、R10、R11、R12－－限流電阻；R13、R14……R32——上拉電阻；＋5V－－正5伏直流電源。
圖2中，Ch1表示行線、列線與鍵盤連接用插座；DB為數(shù)據(jù)總線D0－D5的插頭座。圖3和圖4中，T17表示列線L11與三態(tài)緩沖器〔2〕的連接管腳。圖5中，Ch2表示鍵盤與行線、列線連接用插頭，與圖2中的Ch1相對(duì)應(yīng)；W為顯示器窗口，與圖2中的顯示器DG1－DG6相對(duì)應(yīng)。圖2與圖5中的3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19均為Z80單板機(jī)上不屬于鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)的其它元件。
本裝置的實(shí)施例中，用12只晶體三極管分別組成6組復(fù)合晶體三極管，其中6只晶體三極管〔T1、T3、T5、T7、T9、T11〕的型號(hào)是3DG6型，另外6只晶體三極管〔T2、T4、T6、T8、T10、T12〕的型號(hào)為3DG12型。實(shí)施例中使用的四輸入端與門〔U11、U12〕，實(shí)際上是由四輸入端與非門和非門構(gòu)成的四輸入端與邏輯電路代替的，其中四輸入端與非門的型號(hào)為74HC20型集成電路，非門的型號(hào)為74HC04型集成電路。實(shí)施例中使用的非門均為74HC04型集成電路，鎖存器為74HC273型集成電路，三態(tài)緩沖器為74HC244型集成電路，各顯示器為LC5011型發(fā)光顯示器。各限流電阻的阻值大小，可根據(jù)各顯示器的發(fā)光程度進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)顯示器的發(fā)光亮度達(dá)到使用要求時(shí)，盡可能將這些電阻的阻值加大，這對(duì)節(jié)約功耗有利，在實(shí)施例中這幾只電阻的阻值均為10歐姆。實(shí)施例中各串聯(lián)電阻的阻值均為5.1千歐姆，各上拉電阻的阻值約為10千歐姆。
本裝置可替換TP801單板機(jī)上的鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置，替換的方法是將本裝置中的各非門的輸入端同各串聯(lián)保護(hù)電阻的聯(lián)結(jié)點(diǎn)分別改接到TP801單板機(jī)的八D鎖存器U11的第15、12、9、6、5、2管腳，本裝置中的鍵盤矩陣的各列線分別改接到TP801單板機(jī)的三態(tài)緩沖器U13的第8、11、13、15、17管腳，本裝置中與門〔U12〕的輸出端和TP801單板機(jī)中的雙穩(wěn)態(tài)集成電路U15的第11管腳聯(lián)結(jié)，本裝置中的聯(lián)結(jié)各顯示器陰極的連線分別改接到TP801單板機(jī)中各顯示器的陰極管腳。本裝置可替換Z80單板機(jī)的鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置。
權(quán)利要求
Z80單板機(jī)上的一種鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置，由鍵盤以及鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)的電子線路所構(gòu)成。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于鍵盤掃描電路結(jié)構(gòu)中采用了CMOS數(shù)字集成電路芯片，顯示驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)中采用了復(fù)合晶體三極管(或高放大倍數(shù)晶體三極管)，并且采用了如下的電路結(jié)構(gòu)
鍵盤掃描電路的結(jié)構(gòu)為各非門[U1、U2、U3、U4、U5、U6]的輸入端分別同相應(yīng)的串聯(lián)保護(hù)電阻[R1、R2、R3、R4、R5、R6]的一端以及鎖存器[1]相應(yīng)的輸出端聯(lián)結(jié)，各非門的輸出端分別同相應(yīng)的上拉電阻[R23、R24、R28、R27、R26、R25]以及鍵盤矩陣中相應(yīng)的行線[L1、L2、L3、L4、L5、R6]聯(lián)結(jié)，其中有幾個(gè)非門[U3、U4、U5、U6]的輸出端還分別同相應(yīng)或門[U7、U8、U9、U10]的輸入端聯(lián)結(jié)；各或門的另一輸入端分別同相應(yīng)的非屏蔽中斷請(qǐng)求鍵[K1、K2、K3、K4]聯(lián)結(jié)，各或門的輸出端分別同一個(gè)與門[U11](或者與邏輯電路)的各輸入端聯(lián)結(jié)；該與門的輸出端是作為鍵盤矩陣的一條列線[L11]同三態(tài)緩沖器[2]的一個(gè)輸入端聯(lián)結(jié)的；各非屏蔽中斷請(qǐng)求鍵同各或門相聯(lián)結(jié)的一端，還分別同相應(yīng)的上拉電阻[R29、R30、R31、R32]以及另一個(gè)與門[U12](或者與邏輯電路)的各輸入端聯(lián)結(jié)，而另一端則是同邏輯地線聯(lián)結(jié)的；鍵盤矩陣中各按鍵[K5、K6……K28]的兩端分別同與其位置相應(yīng)的行線以及列線聯(lián)結(jié)，鍵盤矩陣中的各條列線[L7、L8、L9、L10]分別同相應(yīng)的上拉電阻[R19、R20、R21、R22]以及三態(tài)緩沖器相應(yīng)的輸入端聯(lián)結(jié)；鎖存器的各輸入端以及三態(tài)緩沖器的各輸出端分別同相應(yīng)的數(shù)據(jù)總線[D0、D1、D2、D3、D4、D5]聯(lián)結(jié)。
顯示驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)為各串聯(lián)保護(hù)電阻[R1、R2、R3、R4、R5、R6]的另一端分別同各復(fù)合晶體三極管[T1T2、T3T4、T5T6、T7T8、T9T10、T11T12]的基極聯(lián)結(jié)；各復(fù)合晶體三極管的發(fā)射極均同邏輯地線聯(lián)結(jié)，集電極分別同相應(yīng)的限流電阻[R7、R8、R9、R10、R11、R12]的一端聯(lián)結(jié)，而各限流電阻的另一端分別同相應(yīng)的顯示器[DG1、DG2、DG3、DG4、DG5、DG6]的陰極聯(lián)結(jié)。
專利摘要
Z80單板機(jī)上的一種鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置，在鍵盤掃描電路中采用了CMOS數(shù)字集成電路芯片，在顯示驅(qū)動(dòng)電路中采用了復(fù)合晶體三極管，并采用了相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)。它是對(duì)Z80單板機(jī)(例如TP801單板機(jī))的鍵盤掃描和顯示驅(qū)動(dòng)裝置的一種改進(jìn)，具有明顯節(jié)約功耗的特點(diǎn)。采用這種電路結(jié)構(gòu)并對(duì)其它有關(guān)電路加以改進(jìn)的Z80單板機(jī)(例如TP801單板機(jī))，整機(jī)功耗明顯降低，從而擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，在無交流電環(huán)境中，能以小型電池作電源使用。
文檔編號(hào)G06F3/023GK86202827SQ86202827
公開日1987年12月12日 申請(qǐng)日期1986年5月2日
發(fā)明者殷洪山 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院南京地理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan