专利名称：按键操作检测系统与方法
技术领域：
本发明有关一种按键操作检测系统与方法。
背景技术：
以目前来说，检测多重按键是否被按下/放开有多种方式。以计算机键盘来说，计 算机键盘配置有多条独立的驱动线与感应线。通过依序扫描驱动线，可以辨别哪(些)计 算机按键被按下/放开。不过，这种方式较适用于具大面积印刷电路板的计算机键盘。以人机界面(human machine interface)来说，比如，具有按钮(push button)的 DVD光驱或DVD播放机，需要检测按钮(比如光盘片退出按钮)是否被按下，以使得DVD光 驱或DVD播放机做出相对应的机械操作(比如，将光盘片退出)。以目前来说，要在人机界 面系统检测按键/按钮是否被按下/放开，可用ADC (模拟数字转换器)来实现。不过，由 于ADC属于模拟电路，一旦变更芯片制造厂或是工艺变动的话，则需要重新检视ADC是否合 适；甚至，可能需要重新设计适合的ADC，这将会浪费时间。此外，由于ADC得搭配模拟接脚， 通常，模拟接脚所能支持的功能是固定的，无法随着设计需求而变更其用途。故而，较好是能提供一种按键操作检测系统，其能改善现有技术的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种按键操作检测系统与其方法，其根据充电时期的时间长 度、充电时期出现次数是否足够(是否稳定)、及充电时期的变化情形来判断按键是否被稳 定地操作(按下/放开)。根据本发明一方面提出一种按键操作检测方法，应用于具有至少一第一按键与一 数字输入/输出接脚的一电子装置。该方法包括切换该数字输入/输出接脚至一第一操 作模式，使得该数字输入/输出接脚的一电压降压至一接地电压；切换该数字输入/输出接 脚至一第二操作模式，使得该数字输入/输出接脚的该电压升压；测量该数字输入/输出接 脚的该电压的一第一充电时期；计数该第一充电时期的一第一出现次数；以及根据该第一 充电时期的该第一出现次数，判别该第一按键是否被稳定地操作。根据本发明的另一方面提出一种按键操作检测系统，包括至少一第一按键；一 第一电容，耦接至该第一按键；一数字输入/输出接脚，耦接至该第一按键；以及一控制器， 耦接至该数字输入/输出接脚与该第一按键。于模式切换时，该数字输入/输出接脚的一 电压被升/降压，该控制器测量该数字输入/输出接脚的该电压的一第一充电时期。当该 第一充电时期的一第一出现次数超过一次数临界值时，该控制器判断该第一按键被稳定地 操作。本发明相较于现有技术的有益技术效果是(1)将输入/输出接脚轮流切换于输 入模式与输出模式之间，而非只是固定于输入模式。( 将输入/输出接脚轮流切换于输入 模式与输出模式之间，以使得输出电压轮流被升/降压，而非让输出电压固定于稳态电压。 (3)以二进制方式进行取样，而非如现有ADC以多重电位方式取样。(4)以充电时期的时间长度、充电时期出现次数是否足够(是否稳定)、及充电时期的变化情形(亦即旧稳定充电 时期与新稳定充电时期间的大小关系与其差值)来判断按键是否被稳定地操作(按下/放 开)，而非如现有ADC般以电压变化来判断按键是否被操作。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的较佳实施例作 详细说明，其中图1显示根据本发明实施例的按键操作检测系统的示意图。图2显示根据本实施例的操作时序图。图3显示根据本发明实施例的检测稳定按键操作的流程图。图4显示根据本发明实施例如何检测并排除使用者不稳定地按下按键的情况。图5显示本实施例如何检测到使用者稳定地按下多个按键。图6显示本实施例如何检测多重按键操作的流程图。
具体实施例方式于本发明实施例中，当检测到稳定按键操作(key activity)时，会响应于此稳定 按键操作进行相对应操作；反之，如果检测到按键操作为瞬时(亦即，不稳定的按键操作)， 则忽略此按键操作。图1显示根据本发明实施例的按键操作检测系统的示意图。按键操作检测系统 100置于一电子装置中，此电子装置比如是但不受限于是，DVD光驱或DVD播放机。如图1 所示，按键操作检测系统100包括输入/输出接脚(I/O pin) 110、控制器120、电阻R、多 个按键KO K4与多个电容CO C4。电容CO C4具有不同的已知电容值。输入/输出接脚110为数字接脚。输入/输出接脚110具有两种操作模式输入 模式与输出模式。响应于由控制器120所输出的模式控制信号MD_CTL，输入/输出接脚110 切换于此两种操作模式。在下面说明中，当模式控制信号MD_CTL为逻辑高时，输入/输出 接脚110处于输出模式；反之，当模式控制信号MD_CTL为逻辑低时，输入/输出接脚110处 于输入模式。熟悉此技术者当知本发明并不受限于此。此外，模式控制信号MD_CTL的逻辑 高时期必须足够长，使得输出电压VO被降压至接地电压GND。于本实施例中，当输入/输出接脚110处于输入模式下，如果相对应的一或多按键 已被按下，则相对应的一个或多个电容与节点P间为导通，所以，相对应电容会被操作电压 VCC所充电。另一方面，当输入/输出接脚110处于输出模式时，如果相对应的一或多按键 已被按下，则相对应的一个或多个电容会处于放电状态，使得输出电压VO被降压。电阻R 串联于操作电压VCC与节点P之间；按键KO K4则分别连接于节点P与电容CO C4之 间。图2显示根据本实施例的操作时序图。于图2中，信号KO代表按键KO是否被按 下，比如，当信号KO为逻辑低时，代表按键处于放开(release)状态；反之，当信号KO为逻 辑高时，代表按键处于按下(press)状态。信号TC代表，输入/输出接脚110由输出模式切换至输入模式后，输出电压VO由 接地电压GND升压至高于临界电压Vth所需的时期(亦可称为充电时期)。各电容CO C4的电容值不同且电阻R的电阻值为已知，故而，各电容CO C4的充电速度也是已知。当 某一(或某些)按键被稳定地按下时，其相对应电容由接地电压GND充电至高于临界电压 Vth的所需时期(充电时期)也是已知。于本实施例中，控制器120内建查表，此查表记录 所有可能的充电时期，其对应于所有可能的按键操作组合。可能的充电时期包括但不受限 于，单一按键被按下时所检测到的充电时期，多个按键(比如，2个或3个或更多个按键)被 按下所检测到的所有可能充电时期等。当控制器120测量输出电压VO充电至高于临界电 压Vth所需的时期后，控制器120会进行比较，以得知测出是哪个(或哪些)电容处于充电 状态，进而推论出是哪个(或哪些)按键被按下。相反地，如果所测量到的充电时期不属于 所有可能组合之一及/或充电时期出现次数不够多，则会被视为此充电时期是使用者不意 按下按键所导致，控制器120会忽略此充电时期。信号N代表充电时期TC的重复次数。比如，假设是按键KO被稳定按下，则每次输 入/输出接脚110由输出模式切换至输入模式，原则上都会检测到一次充电时期TCO ；将所 检测到的充电时期TCO的出现次数累计，即可得到累积值N。如果充电时期TC的时间长度 改变的话(比如，因为其它的按键被按下，或是按键KO被放开、不稳定的按键操作等)，则累 积值N会被重设为0。信号IN用以反应输出电压V0。详细地说，当输出电压VO低于临界电压Vth时， 信号IN为逻辑0 ；反之，当输出电压VO高于临界电压Vth时，信号IN为逻辑1。亦即，信号 IN可视为输出电压VO的数字信号。信号IN与输出电压VO会输入至控制器120。现请回到图2，假设于时序Tll之前，使用者都没有任何按键操作。于时序Tll时， 使用者按下按键KO。此时电容CO的非接地端的电压是接地电压，因为电容CO被完全放电。 故当于时序Tll时，使用者按下按键KO的那一瞬间，输出电压VO会立即变为接地电压GND， 因为此时电容CO的非接地端的电压仍是接地电压。之后，电容CO会被充电，使得输出电压 VO升压。于时序T12时，由于输入/输出接脚110切换为输出模式，所以输出电压VO降压 至接地电压GND。接着，于时序T13时，由于输入/输出接脚110切换回输入模式，且因为 按键KO仍被按下，使得电容CO仍被充电，所以输出电压VO升压。于时序T14，输出电压VO 升压至高于临界电压Vth。在输入/输出接脚110由输出模式切换回输入模式后，测量输出电压VO由接地电 压升压至高于临界电压Vth所需的充电时期。在之后的几个周期内，由于按键一直(稳定) 被按下，所以，会稳定地检测出数个时期TC0。计数并累积充电时期TCO所出现的次数，可得 知累积值N的值变化情况为0 — 1 — 2 — 3 — 4。于时序T15，按键KO被放开，所以，之后所检测到的信号TC会归零；相对应地，累 积值N也会归零。如果累积值N大/等于临界值Nth的话，则控制器120会视为已检测到 稳定的按键操作(亦即，图2是显示出按键按下)，根据所检测到的充电时期，控制器120通 过查表可以得知是哪个按键或哪些按键被按下，电子装置会依据控制器120的检测结果而 做出相对应操作。由于使用者稳定按下按键的时间不可能太短(比如，原则上，大概至少为0. 2秒左 右)，只要模式控制信号MD_CTL的频率够高，在使用者稳定按下按键的时期内，累积值N应 该都会大于临界值。
图3显示根据本发明实施例的检测稳定按键操作的流程图。如步骤310所示，将 输入/输出接脚110切换至输出模式，以放电电容内的电荷，使得输出电压VO降压至接地 电压GND。接着，如步骤320所示，将输入/输出接脚110切换至输入模式。接着，如步骤330 所示，于模式切换后，测量充电时期，并计数此充电时期的出现次数(累积值)。 接着，于步骤340中，判断累积值N是否大于/等于临界值Nth。如果是的话，则流 程接续至步骤350 ；如果否的话，则流程回至步骤310。详细地说，于步骤340中，如果累积 值小于临界值，则控制器120会忽略所检测到的充电时期。接着，于步骤350中，控制器120会判断已检测到稳定的按键操作。接着，于步骤 360中，控制器120会判别是哪(些)按键被稳定地操作。详细地说，于步骤360中，在累积 值N大于/等于临界值Nth的情况下，通过查表，控制器120可以得知所测量到的充电时期 对应于所有可能按键组合中的哪一种组合，进由判断是哪(些)按键被稳定地操作。以图 2为例，由于累积值N = 4大于临界值(临界值比如为2或3，可依情况调整)，通过查表， 控制器120可以判别充电时期TCO乃是对应于电容CO (亦即按键KO被按下)；于此实施例 中，电子装置会响应于控制器120的判断而做出相对应的操作。比如，按键KO是光盘退出 键，则响应于控制器120的判断结果，光驱(电子装置)会进行光盘退出。虽然图1以多个按键为例，但本实施例亦可应用至单一按键。下面将说明如果使用者不稳定地按下按键，本实施例如何予以检测的。请参考图 4，其显示根据本发明实施例的如何检测并排除使用者不稳定地按下按键的情况。假设于时 序T41时，使用者不稳定地按下按键K0，此时，接入/输出接脚110正好处于由输出模式切 换成输入模式。由于电容CO被不稳定地充电，导致充电时期被意外地延长(如图4所示的 "TC ？ ”)。此不稳定按键操作虽然会使得累积值N为1 (如图4的符号41所示)，但由于累 积值N小于临界值，故而，使用者于时序41的不稳定按键操作会被控制器所忽略。之后，使 用者稳定地按下按键K0，则其情况如图2所示，其细节于此不重复。由图4可看出，即使在模式切换时，使用者不稳定地(不经意)按下按键，这样的 操作不会导致累积值大于/等于临界值。所以，使用者的不稳定按键操作会被忽略，以避免 电子装置出现误动作，因为使用者可能只是不经意的按下按键而非真正想要按下按键。下面将说明如果使用者按下多个按键，本实施例如何予以检测的。请参考图5，其 显示本实施例如何检测到使用者稳定地按下多个按键。如图5所示，假设于时序T51之前， 没有任何按键被按下。于时序T51，使用者稳定地按下按键K0。此稳定按键按下将使得控 制器检测到3个充电时期TC0，而且使得累积值N大于/等于临界值(如图5的符号51所 示，信号N由1累积至3)。之后，于时序T52时，使用者稳定地按下按键Kl，假设此时电容CO正好被充电。由 于按键Kl被按下，电容Cl将被充电，导致充电时期的改变。由于内建的查表查不到对应于 时序T52的此充电时期，故于图5中标示为TC 。接着，由于使用者稳定地按下按键KO与K1，所以，所检测到的充电时期将由 "TC ？ ”改变为“TC0+TC1” (内建的查表可以查到此充电时期)。此稳定按下按键KO与Kl 将使得控制器检测到3个充电时期TC0+TC1，而且使得累积值N大于/等于临界值(如图5 的符号52所示，信号N由1累积至3)。由于累积值N大于/等于临界值，所以控制器会查表而判断出此充电时期“TC0+TC1”是对应于电容CO与Cl的充电时期，进而判断出使用者 按下按键KO与Kl。接着，于时序T53时，使用者放开按键K1，假设此时正在处于电容CO被充电，导 致充电时期的改变。由于内建的查表查不到时序T53的此充电时期，故于图5中标示为 "TC ？ ”。由于使用者仍稳定地按下按键K0，故而仍可检测到3个充电时期TC0。接着，于时 序T54，使用者放开按键K1。由以上描述可知，本实施例可以检测出多重按键操作。比如，当使用者稳定地按下 多重按键时，本实施例可以检测并辨别出是哪些按键被按下。同样，当使用者放开某个按键 时，通过检测充电时期的变化，本实施例可以检测并辨别出是哪(些)按键被放开。图6显示本实施例如何检测多重按键操作的流程图。如图6所示，于步骤610中， 控制器会判断旧稳定充电时期01d_S_TC是否等于新稳定充电时期New_S_TC。详细地说， 在步骤610中，所谓的“稳定充电时期”是指出现次数大于/等于临界值的充电时期。以图 5为例，出现3次(出现次数大于/等于临界值)的充电时期TCO可视为旧稳定充电时期 01d_S_TC,而在那之后所出现的充电时期TC0+TC1 (出现3次，出现次数大于/等于临界值) 可视为新稳定充电时期New_S_TC。如果步骤610的结果为是，则流程跳至结束；否则，流程 跳至步骤620。于步骤620中，计算旧稳定充电时期01d_S_TC与新稳定充电时期New_S_TC间的 充电时期差值ΔΤ，ΔΤ比如可表示为ΔΤ = |01d_S_TC-New_S_TC|，亦即Δ T是旧稳定充 电时期01d_S_TC与新稳定充电时期New_S_TC间的差值的绝对值。于步骤630中，根据充电时期差值Δ T，控制器查表来判别是哪(些)按键被操作。 详细地说，控制器内建的查表还包括充电时期差值ΔΤ对所有可能按键操作组合的对应 表。比如，以图5为例，充电时期TCO (旧稳定充电时期01d_S_TC)与充电时期TC0+TC1 (新 稳定充电时期New_S_TC)间的差值为TC1(AT = TCl)；控制器查表后，可以判断出是按键 KO与Kl被操作。于步骤640中，判断旧稳定充电时期01d_S_TC与新稳定充电时期New_S_TC间的 大小关系。如果新稳定充电时期New_S_TC小于旧稳定充电时期01d_S_TC的话，则流程接 续至步骤650 ；反之，如果新稳定充电时期New_S_TC大于旧稳定充电时期01d_S_TC的话， 则流程接续至步骤660。于步骤650中，根据充电时期差值八1~及新稳定充电时期彻New_s_TC小于旧稳定充 电时期01d_S_TC的条件，控制器判别是哪(些)按键被放开。于步骤660中，根据充电时期差值八1~及新稳定充电时期彻New_s_TC大于旧稳定充 电时期01d_S_TC的条件，控制器判别是哪(些)按键被按下。以图5为例，在旧稳定充电时期01d_S_TC为充电时期TCO而新稳定充电时期New_ S_TC为TC0+TC1的情况下，控制器会判别是按键Kl被按下，其中控制器已先判别出按键KO 已被按下。之后，在旧稳定充电时期01d_S_TC为充电时期TC0+TC1而新稳定充电时期New_ S_TC为TCO的情况下，控制器会判别是按键Kl被放开，且控制器判别按键KO仍被按下。至 于介于稳定充电时期TCO与稳定充电时期TC0+TC1间的充电时期TC ？，由于其出现次数只 有1次，低于临界值，由图3的流程可知，充电时期不会被视为稳定充电时期，所以，控制器不会对其做出反应。于步骤670中，将新稳定充电时期New_S_TC设为旧稳定充电时期01d_S_TC (01d_ S_TC = New_S_TC)。另外，上述实施例虽以按键(key)为例做说明，但熟悉此技术者当知，本发明其它 可能实施例亦可应用于具有按钮(push button)、开关(switch)的电子装置中。本发明上述实施例所揭露的按键操作检测系统与方法，具有多项技术特征，以下 仅列举部分说明如下(1)将输入/输出接脚轮流切换于输入模式与输出模式之间，而非只 是固定于输入模式而已。(2)将输入/输出接脚轮流切换于输入模式与输出模式之间，以 使得输出电压轮流被升/降压，而非让输出电压固定于稳态电压。( 以二进制方式进行 取样，而非如现有ADC以多重电位方式取样。(4)以充电时期的时间长度、充电时期出现次 数是否足够(是否稳定)、及充电时期的变化情形(亦即旧稳定充电时期与新稳定充电时 期间的大小关系与其差值)来判断按键是否被稳定地操作(按下/放开)，而非如现有ADC 般以电压变化来判断按键是否被操作。综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出各种等同的 改变或替换。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1.一种按键操作检测方法，应用于具有至少一第一按键与一数字输入/输出接脚的一 电子装置，其特征在于，该方法包括切换该数字输入/输出接脚至一第一操作模式，使得该数字输入/输出接脚的一电压 降压至一接地电压；切换该数字输入/输出接脚至一第二操作模式，使得该数字输入/输出接脚的该电压 升压；测量该数字输入/输出接脚的该电压的一第一充电时期；计数该第一充电时期的一第一出现次数；以及根据该第一充电时期的该第一出现次数，判别该第一按键是否被稳定地操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于该第一充电时期，该数字输入/输出接 脚的该电压从该接地电压升压至超过一电压临界值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计数该第一充电时期的该第一出现次数 的该步骤包括如果该第一充电时期的一时期长度未改变，则累加该第一出现次数；以及如果该第一充电时期的该时期长度改变，则将该第一出现次数重设。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括当该第一充电时期的该第一出现次数大于或等于一次数临界值时，判别该第一按键被 稳定地操作。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该电子装置还包括一第二按键。
6 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括当该第一充电时期的该第一出现次数大于或等于一次数临界值时，根据该第一充电时 期的一时间长度，以判别是该第一按键或该第二按键被稳定地操作。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法还包括若该第一充电时期不等于一第二充电时期，则计算该第一充电时期与该第二充电时期 间的一差值，其中，该第一充电时期的该第一出现次数与该第二充电时期的一第二出现次 数皆大于或等于该次数临界值；根据该第一充电时期与该第二充电时期间的该差值，判别是该第一按键及/或该第二 按键被稳定操作；如果该第一充电时期大于该第二充电时期，则判别该第一按键及/或该第二按键被放 开；以及如果该第一充电时期小于该第二充电时期，则判别该第一按键及/或该第二按键被按下。
8.一种按键操作检测系统，其特征在于，包括至少一第一按键；一第一电容，耦接至该第一按键；一数字输入/输出接脚，耦接至该第一按键；以及一控制器，耦接至该数字输入/输出接脚与该第一按键；其中，于模式切换时，该数字输入/输出接脚的一电压被升/降压，该控制器测量该数 字输入/输出接脚的该电压的一第一充电时期，当该第一充电时期的一第一出现次数超过一次数临界值时，该控制器判断该第一按键被稳定地操作。
9.根据权利要求8所述的按键操作检测系统，其特征在于，在该控制器的控制下，该数字输入/输出接脚被切换至一第一操作模式，使得该数字 输入/输出接脚的该电压降压至一接地电压；在该控制器的控制下，该数字输入/输出接脚被切换至一第二操作模式；该控制器测量该数字输入/输出接脚的该电压从该接地电压升压至超过一电压临界 值的该第一充电时期；该控制器计数该第一充电时期的该第一出现次数。
10.根据权利要求9所述的按键操作检测系统，其特征在于，如果该第一充电时期的一时期长度未改变，则该控制器累加该第一出现次数；以及如果该第一充电时期的该时期长度改变，则该控制器重设该第一出现次数。
11.根据权利要求10所述的按键操作检测系统，其特征在于，该电子装置还包括一第 二按键。
12.根据权利要求11所述的按键操作检测系统，其特征在于 当该第一充电时期的该第一出现次数大于或等于一次数临界值时，根据该第一充电时 期的一时间长度，该控制器判别是该第一按键或该第二按键被稳定地操作。
13.根据权利要求11所述的按键操作检测系统，其特征在于若该第一充电时期不等于一第二充电时期，则该控制器计算该第一充电时期与该第二 充电时期间的一差值，其中，该第一充电时期的该第一出现次数与该第二充电时期的一第 二出现次数皆大于或等于该次数临界值；根据该第一充电时期与该第二充电时期间的该差值，该控制器判别是该第一按键及/ 或该第二按键被稳定操作；如果该第一充电时期大于该第二充电时期，则该控制器判别该第一按键及/或该第二 按键被放开；以及如果该第一充电时期小于该第二充电时期，则该控制器判别该第一按键及/或该第二 按键被按下。
全文摘要
本发明是一种按键操作检测方法，应用于具有至少一第一按键与一数字输入/输出接脚的一电子装置。该方法包括切换该数字输入/输出接脚至一第一操作模式，使得该数字输入/输出接脚的一电压降压至一接地电压；切换该数字输入/输出接脚至一第二操作模式，使得该数字输入/输出接脚的该电压升压；测量该数字输入/输出接脚的该电压的一第一充电时期；计数该第一充电时期的一第一出现次数；以及根据该第一充电时期的该第一出现次数，判别该第一按键是否被稳定地操作。
文档编号G01M99/00GK102147448SQ20101012814
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者吴声宏 申请人:联咏科技股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
