專利名稱：鍵掃描及l(fā)ed控制方式的一種綜合處理方法
在現(xiàn)行的鍵盤已知技術(shù)中，硬件結(jié)構(gòu)大致有下列三種方式(如圖1-3)在一般標準型鍵盤中(IBM兼容型)，大約有101個鍵及102個鍵之分，但因鍵碼之不同故設(shè)計線路時，則至少要設(shè)計103個鍵方可滿足要求，另外鍵盤中又至少要有三個LED指示燈，(1)為數(shù)字鎖定(2)為上卷鎖定(3)為CAPS鎖定。
如圖1之硬件設(shè)計裝置，即利用一般已知固件技術(shù)之設(shè)計概念，在鍵掃描處，加上一個解碼器擴充掃描線，而三個指示燈皆有獨立之控制線。這種裝置的缺點;需要有一個解碼器，成本大約臺幣5元。
優(yōu)點LED指示燈完全獨立，將不受其它輸出線之影響，可作120個鍵的掃描。(15×8＝120)如圖2之硬件設(shè)計裝置，亦是利用一般已知固件之設(shè)計概念，在控制LED指示燈處加入一個晶體管，此線路節(jié)省了一個解碼器，當掃描各鍵時LED處之晶體管不導通，所以LED將不亮，待掃描結(jié)束時晶體管立即導通，又立即可反應出LED目前之狀態(tài)。
優(yōu)點節(jié)省了一個解碼器。
缺點LED之亮度將會較暗，因為晶體管時而工作，時而不工作。且掃描鍵數(shù)較少，僅104個鍵(8×13＝104)。
如圖3之硬件設(shè)置，亦是利用一般已知固件之設(shè)計思想，與圖2相比較，只是把晶體管取消，直接將LED之正極接于正電源，例如宏基電腦股份有限公司于77年5月25日申請之發(fā)明專利(案號77204894)，即是利用圖2之線路，直接去除晶體管，但此種作法若沒有固件配合，就很難達到被使用者完全接受的目的，亦無法達到圖1與圖2線路的效果。
上述專利的作法即對固件不作任何修改，增強對人類視覺滯留現(xiàn)象的利用，故在鍵掃描時，雖然LED之狀態(tài)會因掃描動作的發(fā)生而產(chǎn)生變化，但是經(jīng)過一段時間后，又會立即更新LED之狀態(tài)，雖然該專利一再說明，人們對這種LED快速的變化(以10-20μs)根本無法有效的察覺，即亮處恒亮，暗處恒暗，但實際上并非完全如此，其實LED還是會有發(fā)微光現(xiàn)象，(原本不亮處，會因掃描改變其狀態(tài)而微亮，即，如該專利說明書內(nèi)的所謂“察覺之事務(wù)依當時之亮度而有所差異”，指的就是一般外部環(huán)境的亮度很亮時(即太陽下)，則感覺不到LED的微亮情形，但在室內(nèi)或室內(nèi)較暗處則就比較容易察覺這種微亮的存在。
目前一般解決的方法是加大如圖3中R1，R2，R3的電阻值，約提高至390歐姆，可以減小微光，但同時也降低了正常LED發(fā)光時的亮度(因電流減小)，而使用者在觀察LED狀態(tài)時對發(fā)光與否的覺察較不明顯，所以說這種設(shè)計方式可用，但仍是有部分問題的。
本發(fā)明的目的就是提供一種可完全克服上述所有缺點的鍵掃指方法及裝置并可節(jié)省單片微電腦程序存貯器的大量空間，還可更好地利用節(jié)省下來的空間。本發(fā)明所完成之單片微電腦程序存貯器使用8049集成電路，程序存儲器僅有2K字節(jié)的容量，但內(nèi)部各鍵卻均有三組(組1，組2，組3)不同鍵碼，第三組碼之各鍵又可單獨加以設(shè)定，命令其輸出(1)按鍵碼(2)釋放碼(3)有無重覆出字功能等，即，使XT/AT/PS2之各型主機能完全兼容并連接使用，而所引證專利的鍵盤卻僅提供了XT/AT，PS2一組鍵碼功能，而且不能加以單獨設(shè)定，就是因空間不足之故。
現(xiàn)結(jié)合


本發(fā)明鍵掃描方法及其裝置圖1至3表示三種先有技術(shù)鍵掃描電路的配置圖;
圖4為本發(fā)明鍵掃描方式之改良電路;
圖5為體現(xiàn)本發(fā)明鍵掃描方式的LED狀態(tài)改變周期圖。
圖6至13為本發(fā)明方法的鍵盤軟件流程圖;
本發(fā)明的特點是1.基本掃描線有十三條，可掃描104鍵(8×13＝104)，足以滿足基準鍵盤之基本鍵數(shù)要求。
2.如圖4可看出有兩條(a)虛線，與兩條(b)虛線，在PCB設(shè)計時將成為4條跳線，若連接(b)之兩條跳線，則(a)不可連接，也就是說，(a)與(b)不可能同時并存，故形成了兩種不同線路的接線方式。
再說此兩種方式＊若連接(b)跳線，則線路將與圖2相同，再配合一獨特之軟件，運用時分原理，控制掃描方式，鬼鍵(鬼鍵是指若有四個特殊功能鍵如只按其中三個鍵，一樣可操作四個按鍵之功能的情況)之探測方式，LED之更新方式，則可完全解決所有微亮或微暗之現(xiàn)象，(固件部分以后再述)。
＊若連接(a)跳線，則線路將多出一條控制線，可作掃描用，或供給蜂鳴器控制用，而LED將直接接上電源，但利用一獨特軟件，運用時分原理，控制掃描方式，鬼鍵之探測方式，LED之更新方式，可完全解決所有微亮或微暗現(xiàn)象，(固件之技巧后述)，而多出的一條線若作掃描用，則掃描鍵可達112鍵(8×14＝112)，若作蜂鳴器控制用，則可配合成本較低之按鍵開關(guān)，當按下任何鍵時，則軟件可透過這一條控制線去控制蜂鳴器發(fā)出-“喀喀”聲，達到模擬兩段式開關(guān)的“喀喀”聲音效。
再述固件之設(shè)計技巧1.因為單片微電腦指令，皆有其一定執(zhí)行時間，故掃描時若改變各掃描線之狀態(tài)，一旦更改LED控制線與掃描線共用之引線電位狀態(tài)，則可立即更改LED所顯示出來之狀態(tài)，待掃描完成時，應立即回復LED應有的狀態(tài)。要解決微亮或微暗問題，重點即在如何縮短掃描所需時間，(即LED狀態(tài)被暫時改變的時間)。本發(fā)明方法即在更新各掃描線動作之前，將所有之判斷工作皆予事前完成，待一改變掃描線后，即立即讀各鍵狀態(tài)，并立即更新LED之應有狀態(tài)，其執(zhí)行時間僅5-10μs。
2.若僅縮短LED狀態(tài)被暫時改變的時間，可以減弱微亮及微暗現(xiàn)象，但仍未達像圖1那樣完全獨立的控制效果，為此，本發(fā)明又做了掃描時間整體比例之格式化，即利用時分原理以4ms做一基數(shù)，每260μs掃一條掃描線，每一周期掃7條，而以4ms為一周期，故真正有掃描的時間為1.82ms(260×7＝1820)而停滯時間則有2.18ms，若要將所有之掃描線全部掃描一次則要花上二個周期(即4×2＝8ms)而所有目的掃描線中，卻僅有三條掃描線同時控制LED及作掃描工作，故每個周期將有三次改變LED狀態(tài)之機會。見附圖5。
結(jié)論每兩周期(即4×2＝8ms)，有三次暫時改變LED狀態(tài)之機會，而每次暫時更改之時間為5-10μs，故以比例來看可知顯然8ms(5-10μs)是無限大于LED暫時改變之時間的。為此可將圖3之R1，R2，R3的阻值約可降到220歐姆左右，以提高LED之亮度。
所以說，不但人的眼睛無法察覺LED之變化，以極大的差異作時間分割，可以說LED根本沒有微亮或微暗現(xiàn)象，如此即可真正達到如圖1般獨立使用三條線控制LED之效果。
現(xiàn)配合流程圖說明軟件程序，以便更充分地了解本發(fā)明。
圖6為起始程序段，具體說明如下開機后，先測試只讀存儲器，再測試程序存儲器，再設(shè)定各轉(zhuǎn)換臂電位狀態(tài)，再將蜂鳴器控制腳關(guān)閉，延遲開機設(shè)定時間，設(shè)定各鍵初始狀態(tài)，設(shè)定指示燈初始狀態(tài)(包含將初始開機碼堆入緩沖器及重覆出字速度初值設(shè)定特征位)，再判斷主機為何種型式？若判斷為XT主機，則執(zhí)行XT相關(guān)程序(B)，若判斷為AT/PS2主機，則再判斷主機是否下命令給鍵盤？若該判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行獲取主機命令及執(zhí)行命令段(C);
若該判斷結(jié)果為否，則再判斷鍵盤是否除能？若判斷為除能，則執(zhí)行獲取主機命令及執(zhí)行命令段(C);
若判斷為鍵盤致能，則再判斷緩沖器內(nèi)有無資料？若該判斷為有資料則執(zhí)行送碼程序段(E);
若該判斷為無資料，則執(zhí)行鍵掃描程序段(F)。
圖7為鍵掃描程序段F，具體說明如下先設(shè)定主掃描標記，再掃描一條線，重設(shè)指示燈狀態(tài)，然后在步驟G1判斷是主掃描還是跳鍵掃描;
若未設(shè)定主掃描標記則執(zhí)行消除跳鍵掃描(O)，反之，則再判斷是否有按鍵？若判斷結(jié)果無按鍵則比較舊的各鍵狀態(tài);
如果比較結(jié)果相同則沒有鍵被放掉，掃描指標加一再掃下一條，并至起始程序段步驟(H)并繼續(xù)執(zhí)行。
如果比較結(jié)果不相同則有鍵被放掉，繼續(xù)執(zhí)行消除跳鍵處理程序(G);
若判斷結(jié)果有按鍵，則再與舊的各鍵狀態(tài)比較;
若比較結(jié)果相同則有鍵重覆出字，執(zhí)行重覆出字程序段(G1)，重覆出字程序段(G1)將重覆出字速率特征位減1并判斷是否為零？若不為零則執(zhí)行(I)掃描指標加一，掃下一條，并到起始程序段步驟(H)繼續(xù)執(zhí)行。
若為零則判斷緩沖器內(nèi)有無數(shù)據(jù)？若有數(shù)據(jù)則執(zhí)行(J)設(shè)定重覆出字起始等待時間標記，并至步驟(I)繼續(xù)執(zhí)行;
若無數(shù)據(jù)則再判斷是否為特別鍵？若不是特別鍵則將緩沖器內(nèi)放入按鍵碼并執(zhí)行(J)，設(shè)定重覆出字起始等待時間標記，并至步驟(I)繼續(xù)執(zhí)行;
若是特別鍵則緩沖器放入EQH值數(shù)據(jù)并于緩沖器內(nèi)放入按鍵碼再執(zhí)行(J)設(shè)定重覆出字起始等待時間標記，并至步驟(I)繼續(xù)執(zhí)行。
若與舊鍵比較結(jié)果不相同，則有新鍵按下，繼續(xù)執(zhí)行消除跳鍵處理程序(G)。由程序段G1可以看出，若我們于后只要判斷一母鍵及子鍵1～5有任一鍵被按下，我們在程序內(nèi)僅須將5個不同值放入重覆出字速率特征位內(nèi)，則重覆出字速度被立即更新。由F處可看出，于后當按下一鍵，我們將蜂鳴器控制線切換到高電位態(tài)，則開始發(fā)出“喀喀”聲，但程序執(zhí)行到F處即可關(guān)閉，響聲長度大約2微秒±20%。
圖8為獲取主機命令及執(zhí)行命令程序段具體說明如下首先讀入由主機傳來之命令碼，若讀入失敗，則執(zhí)行起始程序段步驟(K)判斷鍵盤是否除能并往下執(zhí)行，若讀入成功，則判斷為第一命令碼還是第二命令碼？若判斷為第二命令碼，則執(zhí)行(L);
若判斷為第一命令碼，則執(zhí)行步驟(N)判斷命令是否為F1或EF;若是，則送出重送碼后執(zhí)行步驟(K)判斷鍵盤是否除能并往下執(zhí)行;若不是，則判斷是否為FE;
若是FE則送出前組送出碼;
若不是FE則送出命令回應碼FAH;
若送出失敗則重新讀入新命令;
若讀入成功則執(zhí)行步驟(M)判斷為第一命令碼或第二命令碼并繼續(xù)執(zhí)行下去;
若讀入失敗則執(zhí)行步驟(N)判斷命令是否為F1或EF并往下執(zhí)行;
若送出成功，則判斷命令型式為二組還是一組;
若為二組命令碼則設(shè)定二組命令標記并執(zhí)行起始程序段之步驟(K)判斷鍵盤是否除能，并往下執(zhí)行;
若為單一命令碼，則執(zhí)行各命令工作，再執(zhí)行起始程序段之步驟(K)判斷鍵盤是否除能并往下執(zhí)行。
其中(XX)H為送至鍵盤之各命令的16進制碼，鍵盤收到后將依命令規(guī)定操作，例FOH設(shè)定模組碼EEH送出回應碼F2H送出設(shè)定碼FFH重設(shè)鍵盤等操作。
圖9為網(wǎng)絡(luò)處理程序段E，具體說明如下。
首先判斷有無處理網(wǎng)絡(luò);
若有連接網(wǎng)絡(luò)，則呼叫網(wǎng)絡(luò)子程序(P);
若無連接網(wǎng)絡(luò)則呼叫送碼子程序(R)，返回后送碼;
若送碼失敗則執(zhí)行(F)鍵掃描程序;
若送碼成功則執(zhí)行碼與碼之間時間之延遲，然后再將緩沖器標記減一，執(zhí)行鍵掃描程序(F)。
其中的送碼子程序(R)說明如下先自動去判斷為何種系統(tǒng)之送碼方式并執(zhí)行，然后送出八個數(shù)據(jù)碼，再判斷是否為AT/PS2？若不是則返回送碼程序;
若是則送出位元檢查標記值后返回網(wǎng)路處理程序。
其中的網(wǎng)絡(luò)子程序(P)說明如下先設(shè)定網(wǎng)絡(luò)計數(shù)器并設(shè)定時間，再呼叫送碼子程序(R)，并判斷有無系統(tǒng)命令，再送出鍵碼;
若送碼成功則執(zhí)行步驟(Q)作碼與碼之間時間之延遲并往下執(zhí)行;
若送出鍵碼失敗，則網(wǎng)絡(luò)計數(shù)器減1;
若不為零則回到呼叫送碼程序(R)并判斷有無系統(tǒng)命令并往下執(zhí)行;
若為零則返回網(wǎng)路處理程序段。
在送碼同時，若鍵盤有將數(shù)據(jù)線，時鐘脈沖(CLOCK)拉至高電位，皆應立即再探測其電位？若有與高電位不同之情況，則視為傳送失敗，立即停止傳送，回至網(wǎng)路處理程序段。
圖10為有按壓鍵之模式判斷程序段(U)，具體說明如下當有鍵被按下時，先判斷是否為模式3？若是模式3則判斷是否要重覆出字;
若不要重覆出字則將鍵碼放入緩沖器內(nèi)，再判斷緩沖器是否已滿？若判斷結(jié)果為否則找尋同一列有無鍵被按？若有鍵被按則執(zhí)行(S)判斷按鍵或放鍵？若無鍵被按則計算并設(shè)定重覆出字速率標記值，并執(zhí)行圖7步驟(I)將掃描指標加一，掃下一條并往下執(zhí)行;
若緩沖器已滿，則將溢位指示碼放入緩沖器最上層，并找尋同一列有無鍵被按？并往下執(zhí)行;
若要重覆出字，則判斷重覆出字發(fā)聲標記是否已設(shè)定？
若已設(shè)定則蜂鳴器致能線提高電位，致使蜂鳴器發(fā)聲，然后設(shè)定致能重覆出字標記，再將鍵碼放入緩沖器內(nèi)，然后往下執(zhí)行;
若未設(shè)定則直接設(shè)定致能重覆出字標記，并將鍵碼放入緩沖器內(nèi)，并往下執(zhí)行;
若不是模式3，則判斷是否為特殊鍵？若不是特殊鍵則判斷重覆出字發(fā)聲標記已設(shè)定否？并往下執(zhí)行;
若是特殊鍵，則呼叫特殊鍵處理程序(W)，再設(shè)定特殊鍵重覆出字標記，然后將鍵碼放入緩沖器內(nèi)，并往下執(zhí)行。
圖10說明若峰鳴器特征位致能，則將蜂鳴器控制線致能，亦即將控制線切換至高電位態(tài)，否則為低電位態(tài)。
圖11為有鍵被放掉之模式判斷程序段(T)，具體說明如下。
當有鍵被放掉時，先判斷是否為模式3？若是模式3則判斷是否要送出解除碼？若不要送出解除碼則判斷同一列是否有其他鍵被放掉？若有則執(zhí)行(S)判斷按鍵或放鍵并往下執(zhí)行;
若無其他鍵被放掉，則執(zhí)行(I)掃描指標加一掃下一條并往下執(zhí)行;
若要送出解除碼，則將解除碼放入緩沖器內(nèi)，再判斷同一列是否有其他鍵放掉并往下執(zhí)行？當判斷結(jié)果為非模式3，則判斷是否為特殊鍵？若不是特殊鍵則將解除碼放入緩沖器內(nèi)，并往下執(zhí)行;
若為特殊鍵，則呼叫特殊鍵處理子程序(X)，再將解除碼放入緩沖器內(nèi)，并往下執(zhí)行。
圖12為消除跳鍵處理程序段G，具體說明如下首先呼叫消除跳鍵掃描程序，再執(zhí)行跳鍵消除轉(zhuǎn)換，然后判斷有無鬼鍵？
若有，則判斷是否重覆出字？若有重復出字則執(zhí)行送碼子程序(R);
若無重覆出字則執(zhí)行(I)將掃描指標加一，掃下一條并往下執(zhí)行。
若無鬼鍵，則設(shè)定母鍵及相關(guān)標記并執(zhí)行母鍵子程序(Z)，然后判斷主機為何種系統(tǒng)？若主機為XT，則找鍵碼后執(zhí)行步驟(S)判斷按鍵或放鍵并往下執(zhí)行;
若主機為AT/PS2，則判斷是何種模式？然后尋找鍵碼，然后判斷是按鍵還是放鍵？若為放鍵則執(zhí)行模式判斷程序(T);
若為按鍵則執(zhí)行模式判斷程序(U)。
圖13為處理特殊功能程序段，具體說明如下。
首先設(shè)定CPRL、ACT、SHIFT、NUMLOCK標記，再判斷母鍵是否按下？若未按下，則判斷鎖定標記是否為鎖定狀況？若是，則至設(shè)定母鍵及相關(guān)標記(Z)繼續(xù)執(zhí)行。
若否，則往下執(zhí)行。
若有母鍵被按下，則判斷特定子鍵是否有按下？若子鍵1～5有按下，則改變重覆出字速率參數(shù)值。
若子鍵6、7有按下，則改變鎖定鍵盤標記。
若子鍵8有按下，則改變蜂鳴器致能標記控制線。
若子鍵9有按下，則改變重覆出字發(fā)聲標記。
若其他未定義子鍵有按下，則繼續(xù)循環(huán)探測，直到有定義子鍵按下，或母鍵放掉。
若子鍵未按下，則繼續(xù)循環(huán)探測，直到有定義子鍵按下，或母鍵放掉。
若母鍵放掉，則執(zhí)行判斷鎖定標記是否為鎖定狀況(Z1)？并往下執(zhí)行。
由上可知，本發(fā)明所揭示方法的各項優(yōu)點確實可達到本發(fā)明之目的。
權(quán)利要求
1.對鍵掃描裝置的一種綜合處理方法，所述裝置包括若干按鍵，三個發(fā)光二極管，一信號芯片以及一個三極管，所述方法的特征在于在所述三極管與發(fā)光二極管和芯片之間即設(shè)計印刷電路板時設(shè)置不能同時并存的兩對跳線(a-a，b-b)，使其分別構(gòu)成兩種不同接線方式的電路，即，在連接跳線(b-b)時，則配合獨特之固件處理，運用時分原理，控制掃描方式，鬼鍵之探測方式，發(fā)光二極管更新方式，以完全解決微亮或微暗問題；在連接跳線(a-a)時，則線路將多出一條控制線，可作掃描用，或供給蜂鳴器控制用，而發(fā)光二極管將直接接上電源，但配合獨特固件處理，運用時分原理，控制掃描方式，鬼鍵之探測方式，LED之更新方式，以完全解決所有微光或微暗問題，而多出之一條線若作掃描用，則使掃描鍵可達112鍵(8×14=112)，若作蜂鳴器控制用，則可配合成本較低之按鍵開關(guān)，當按下任何鍵時，則固件可透過這一條控制線去控制蜂鳴器發(fā)出一“喀喀”聲，達到模擬兩段式有“喀喀”聲之開關(guān)音效。
全文摘要
本發(fā)明利用時分原理，處理鍵掃描，鬼鍵探測及LED的控制方式，從而簡化了單片微電腦，固件處理之時間與容量及硬件的結(jié)構(gòu)。
文檔編號G06F3/02GK1076037SQ9211259
公開日1993年9月8日 申請日期1992年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月3日
發(fā)明者陳振文 申請人:陳振文, 旭麗股份有限公司