JPH07202660A - キーマトリックス回路 - Google Patents

キーマトリックス回路

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JPH07202660A
JPH07202660A JP5337178A JP33717893A JPH07202660A JP H07202660 A JPH07202660 A JP H07202660A JP 5337178 A JP5337178 A JP 5337178A JP 33717893 A JP33717893 A JP 33717893A JP H07202660 A JPH07202660 A JP H07202660A
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保雄 森下
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雅彦 武田
Takahiro Sakaki
隆広 榊
Akira Numata
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流回り込み防止用ダイオードを不要とし、
応答性が良好で、高速キースキャン可能なキーマトリッ
クス回路を得る。 【構成】 マトリックス配列された複数のキースイッチ
11〜S44は、行の配線31〜34を介して制御回路2
の入出力ポート21〜24に接続されるとともに、列の
配線41〜44を介して入力ポート25〜28に接続さ
れている。入出力ポート21〜24は制御回路2のプロ
グラマブル制御により入力・出力のいずれにも切換え可
能であり、その1つのみを出力側に切換え、他は入力側
に切換えた状態で、キースイッチの押下を入力ポートで
検出する。この際、2つ以上のキースイッチが同時に押
下されても1つのキースイッチ以外はその入出力ポート
が入力側に切換えられているので電流回り込みの影響が
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はテンキー装置、インター
ホン装置等の機器に用いられるキーマトリックス回路に
係り、特に部品の簡素化、動作応答性の向上を図ったこ
の種のキーマトリックス回路に関する。
【0002】
【従来の技術】キーマトリックス回路は、インターホン
装置、テンキー装置等の入力装置に用いられる回路で、
図2に示すようにマトリックス配列された複数のキース
イッチ10とこれらキーの操作を検出する制御回路(C
PU)20とを備えている。図では一例として4×4の
マトリックスを示している。
【0003】従来、このようなキーマトリックス回路に
おいては、マトリックス配列されたキースイッチS11
44は行の配線31〜34と列の配線41〜44を介し
て、CPU20の出力ポートP21〜P24及び入力ポート
25〜P28にそれぞれ接続されている。更に出力ポート
21〜P24に接続される行の配線31〜34には、電流
がキースイッチ側へ流れるのを防止するために、ダイオ
ード51〜54が挿入されている。また入力ポートP25
〜P28に接続される列の配線41〜44にはプルアップ
抵抗61〜64(以下、抵抗という)が接続されてい
る。
【0004】このような構成において、例えばCPU2
0の出力ポートP21のみを「L」にした状態で、キース
イッチS11を押下すると電流は抵抗61→配線41→キ
ースイッチS11→配線31→ダイオード51→出力ポー
トP21へと流れ、入力ポートP25が「L」を検出し、キ
ースイッチS11が押下されたことを検出する。同様にキ
ースイッチS12、S13或いはS14を押下すると、入力ポ
ートP26、P27或いはP28が「L」を検出し、これらの
キースイッチのいずれかが押下されたことを検出する。
【0005】同様にCPU20の出力ポートP22のみを
「L」にした状態では、キースイッチS21〜S24が押下
されたことを検出でき、出力ポートP23のみを「L」に
した状態では、キースイッチS31〜S34が押下されたこ
とを検出でき、出力ポートP 24のみを「L」にした状態
では、キースイッチS41〜S44が押下されたことを検出
できる。従って出力ポートP21〜P24を短時間のサイク
ルで、即ち時分割で順番に「L」にすることにより、す
べてのキースイッチの押下を検出することができる。
【0006】ところで、このような従来のキーマトリッ
クス回路では、キースイッチが同時に2つ以上押された
場合に電流が出力ポートに流れないようにするために、
逆流防止用のダイオード51〜54が挿入されている。
例えば、ダイオードがない場合には、出力ポートP21
「L」(他の出力ポートは「H」)のときにキースイッ
チS11及びS21が同時に押されると、キースイッチS11
には上述したように電流が流れるが、更に出力ポートP
22からもキースイッチS21→S11を介して出力ポートP
21へと電流が流れ、結果として入力ポートP25の電圧は
中間となり、キーが正しく押し下げられているか検出で
きなくなる。
【0007】
【発明が解決すべき課題】このように従来のキーマトリ
ックス回路において逆流防止用のダイオードは不可欠で
あり、このため部品点数が増え、低コスト化、機器の小
型軽量化の妨げになっていた。さらに従来のキーマトリ
ックス回路ではダイオードが挿入されているために、出
力ポートを「L」から「H」或いは「H」から「L」に
切換える際に時間がかかるという問題があった。即ち、
例えば出力ポートP24が「L」のときにキースイッチS
41が押されると電流が抵抗61→キースイッチS41→ダ
イオード54→出力ポートP24と流れ、入力ポートP25
が「L」となりキースイッチS41の押下が検出される
が、これに次いで出力ポートP24を「H」、出力ポート
23を「L」に切換えると、このとき入力ポートP25
直ちに「H」とはならず、図3に示すような電圧変化を
して「H」となる。従ってこの入力ポートP25が「L」
から「H」に変る過渡期において、キースイッチS41
押下された状態であると、キースイッチS31が押下され
ていないにも拘らず、入力ポートP25は「L」を検出し
てしまい、これによりキースイッチS31が押下されてい
ると認識してしまう。このようなダイオードによる切換
え時間のずれによる誤動作を防ぐためには、時分割で出
力ポートの状態を切換えていく際に、切換え時の過渡期
の状態を待つ必要があり、キースキャンの速度が遅くな
り、キーを押してからの反応が遅くなるという問題があ
った。
【0008】本発明は上述した問題に鑑みなされたもの
で、部品数が少なく簡素な構成で且つ応答性の優れたキ
ーマトリックス回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明によるキーマトリックス回路は、マトリックス
配列された複数のキースイッチと、キースイッチに行の
配線及び列の配線を介して接続される制御回路と、制御
回路に備えられ列の配線が接続される入力ポートと、制
御回路に備えられ行の配線が接続される入出力ポート
と、制御回路に備えられ入力ポート及び入出力ポートの
各々に接続されたプルアップ抵抗とから成り、入出力ポ
ートは制御回路の指令によって入力或いは出力のいずれ
かに切換える切換え手段を備えたものである。
【0010】
【作用】入出力ポートの状態を制御回路のプログラマブ
ル指令によって入力或いは出力のいずれかに切換えるこ
とにより、同時に2つのキースイッチが押下された場合
でもこれらキースイッチを介して電流が入出力ポートに
流れるのを防止することができる。しかも、この切換え
はダイオードを用いることなく、ソフト処理によって行
うようにしているので入出力ポートの状態を直ちに切換
えることができ、キー操作の応答性を向上することがで
き、これによりキースキャンの速度を上げることができ
る。
【0011】
【実施例】以下、本発明のキーマトリックス回路の一実
施例を図1を参照して詳述する。図1に示すキーマトリ
ックス回路は、マトリックス配列(図では簡単のために
4×4マトリックスを示した)された複数のキースイッ
チ1(S11〜S44)と、これらキースイッチ1が接続さ
れ、キースイッチ1の押下を検出して特定の処理を行う
制御回路(以下、CPUという)2とを備え、キースイ
ッチ1は行の配線31〜34及び列の配線41〜44に
よってCPU2に接続されている。
【0012】列の配線41〜44は、それぞれCPU2
の入力ポート25〜28に接続され、CPU2内には入
力ポート25〜28を介してキースイッチ1に電流を印
加するためのプルアップ抵抗R5〜R8が内蔵されてい
る。一方、行の配線31〜34は、CPU2の入出力ポ
ート21〜24に接続され、これら入出力ポート21〜
24にはそれぞれ、入出力ポート21〜24における電
流の流れを入力ポート側又は出力ポート側のいずれかに
切換えるための切換え手段として切換えスイッチSw1
〜Sw4が備えられている。各切換えスイッチSw1〜S
4の一方の端子に接続された各入力ポートは、プルア
ップ抵抗R1〜R4が内蔵されている。他方の端子に接続
された出力ポート側のレベルはそれぞれ「L」または
「H」に切換え可能になっている。出力ポート側のレベ
ル及び切換えスイッチSw1〜Sw4の駆動は、CPU2
からの指令によって切換えられる。
【0013】以上のような構成におけるキーマトリック
ス回路の動作について説明する。まず入出力ポート21
のみを切換えスイッチSw1の出力ポート側に切換え、
そのレベルを「L」にする。このとき他の入出力ポート
22〜24の切換えスイッチSw2〜Sw4は(図示する
ように)プルアップ抵抗内蔵の入力ポート側に設定され
ている。
【0014】この状態で、キースイッチS11が押される
と、電流はプルアップ抵抗R5→キースイッチS11→入
出力ポート21と流れ、入力ポート25は「L」を検出
できる。またキースイッチS11が押されなければ、プル
アップ抵抗R5からキースイッチS11へと電流は流れな
いので、入力ポート25は「H」となる。入出力ポート
21のみを出力ポートの「L」に切換えた状態では、同
様にして同じ行の配線31に接続されたキースイッチS
12、S13、S14のいずれかが押下されたときには、入力
ポート26、27、28のいずれかが「L」となり、こ
れらのキースイッチのいずれかが押下されたことが検出
される。この場合に同じ行の配線31に接続されたキー
スイッチS11、S12、S13、S14のいずれか2つ以上が
同時押下された場合でも対応する入力ポート26〜28
にレベルによって検出が可能である。
【0015】次に入出力ポート21を出力ポートのレベ
ル「H」側に切換える。このときキースイッチS11、S
12、S13、S14のいずれかが押下されて、入力ポート2
5、26、27、28のいずれかが「L」となっている
場合には、この電位は強制的に「L」から「H」へ切換
わる。これにより速やかに次の検出の待機状態に復帰す
る。これらキースイッチのいずれもが押下されていない
場合には、当然入力ポート25〜26の電位は「H」の
ままである。
【0016】次いで今度は入出力ポート21を切換えス
イッチSw1の入力ポート側に切換えるとともに、入出
力ポート22のみを切換えスイッチSw2の出力ポート
側に切換え、そのレベルを「L」にする。この場合に
は、行の配線32に接続されたキースイッチS21
22、S23、S24のいずれかが押下されたときに、入力
ポート25〜28のいずれかが「L」となり、これらの
キースイッチのいずれかが押下されたことが検出され
る。同様に入出力ポート23のみを切換えスイッチSw
3の出力ポートの「L」に切換えた場合には、行の配線
33に接続されたキースイッチS31、S32、S33、S34
の押下を、入出力ポート24のみを切換えスイッチSw
4の出力ポートの「L」に切換えた場合には、行の配線
34に接続されたキースイッチS41、S42、S43、S44
の押下をそれぞれ検出できる。
【0017】このような入出力ポート21〜24の切換
え設定、即ち出力ポート「L」→出力ポート「H」→入
力ポートへの切換えを、各入出力ポートについて時分割
的に順次切換えることにより、すべてのキースイッチの
押下を検出することができる。一方、このような状態
で、それぞれ異なる行の配線に接続された2つ以上のキ
ースイッチが押下された場合には、1つの行の配線が接
続される入出力ポート以外はすべて切換えスイッチの入
力ポート側に接続されていて、プルアップされた状態な
ので、不要な電流の回り込みがない。例えば、入出力ポ
ート21のみが出力ポート側に切換えられ、他の入出力
ポート22〜24がプルアップ内蔵の入力ポート側に設
定されている場合、キースイッチS11及びS21が押下さ
れると、キースイッチS21が接続される入出力ポート2
2は入力ポート側に切換えられているので、電流はプル
アップ抵抗R2→入出力ポート22→キースイッチS21
→キースイッチS11→入出力ポート21と流れる。入出
力ポート21の出力能力「L」はプルアップ抵抗R2
5に比べ十分に大きいので、入力ポート25の電圧は
十分低レベル「L」となり、入出力ポート22とキース
イッチS21との間に電流回り込み防止用のダイオードが
なくても、キースイッチS11が押下されたことを検出す
ることができる。
【0018】このように入出力ポート21〜24の状態
をCPU2においてソフトウェアによって任意に切換え
ることにより、直ちに切換えが可能になる。尚、以上の
実施例ではプルアップ抵抗R1〜R4及びR5〜R8はいず
れもCPUに内蔵された構成としてが、これらは外付け
であってもよく、また省略することも可能である。
【0019】また以上の実施例では4×4マトリックス
配列した場合について説明したが、本発明はさらに大き
なマトリックスにも適用できることは言うまでもない。
【0020】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明のキーマトリックス回路によれば、マトリックス配列
されたキースイッチを選択するためにCPUに設けられ
たポートを、入力、出力のいずれかにソフトウェアによ
って切換え可能にしたので、これらポートへの電流の回
り込みを防止するためのダイオードを不要とし、これに
よりキー操作の応答性をよくし、キースキャンの高速化
を図ることができる。またダイオードが不要であるた
め、装置全体の小型化、部品点数の削減、コストダウン
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるキーマトリックス回路の一実施例
を示す回路図。
【図2】従来のキーマトリックス回路の回路図。
【図3】従来のキーマトリックス回路における出力ポー
トの電圧レベルの時間的変化を示すグラフ。
【符号の説明】
1、S11〜S44・・・・・・キースイッチ 2・・・・・・制御回路(CPU) 21〜24・・・・・・入出力ポート 25〜28・・・・・・入力ポート 31〜34・・・・・・行の配線 41〜44・・・・・・列の配線 R1〜R8・・・・・・プルアップ抵抗 Sw1〜Sw4・・・・・・切換えスイッチ(切換え手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森下 保雄 愛知県名古屋市熱田区神野町2丁目18番地 アイホン株式会社内 (72)発明者 武田 雅彦 愛知県名古屋市熱田区神野町2丁目18番地 アイホン株式会社内 (72)発明者 榊 隆広 愛知県名古屋市熱田区神野町2丁目18番地 アイホン株式会社内 (72)発明者 沼田 晃 東京都足立区足立4−13−6−604号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マトリックス配列された複数のキースイッ
    チと、前記キースイッチに行の配線及び列の配線を介し
    て接続される制御回路と、前記制御回路に備えられ前記
    列の配線が接続される入力ポートと、前記制御回路に備
    えられ前記行の配線が接続される入出力ポートと、前記
    制御回路に備えられ前記入力ポート及び前記入出力ポー
    トの各々に接続されたプルアップ抵抗とから成り、前記
    入出力ポートは前記制御回路内の指令によって入力或い
    は出力のいずれかに切換える切換え手段を備えたことを
    特徴とするキーマトリックス回路。
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Cited By (4)

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