Brevet FR2650433A1 — publié le 19910201

Clavier de terminal grand publie La présente invention porte sur les claviers de terminaux et en partioulier sur les claviers de terminaux de grande diffusion qui présentent un nombre de touches relativement faible par rapport à celui des claviers d'équipements professionnels. Les terminaux grand publie, par exemple les terminaux vidéotex tels que eeux oonnus sous la dénomination Minitel, ont leur clavier présentant un nombre de touches allant en général de 60 à 80. En comparaison, les claviers d'équipements professionnels sont pour la plupart d'entre eux des claviers à plus de 100 touches. Dans ces deux types de matériel, un microcontr8leur assure notamment la sorutation du clavier. Le microcontr8leur est dimensionné selon le type de matériel concerné, en regard des fonctions qui lui sont affectées. Dans les terminaux grand public, le microcontrÈleur est également dimensionné en tenant compte d'un objectif de coût global le plus réduit possible. Quel que soit le type de matériel considéré, la fonction de secrutation de l'état du clavier est une fonction gourmande en aceès sur le microcontrôleur, qui lui sont affectés. Dans les terminaux grand public, cette fonction de scrutation limite les autres fonctions possibles et s'oppose à leur optimisation. D'une manière courante, la structure des claviers pour leur scrutation est matricielle: elle utilise un multiplexage en p lignes et q colonnes des liaisons entre les touches et le microcontrôleur, pour un clavier de p x q touches. Ces touches sont chacune à deux contacts reliés l'un à une ligne l'autre à une colonne. A cette matrice sont affectés p + q accès du microcontr81eur qui constituent p sorties correspondant aux p lignes et q entrées correspondant aux q colonnes. Chaque touche correspond à la sélection de l'une des entrées et de l'une des sorties, dont la ligne et la colonne correspondantes de la matrice sont reliées l'une à l'autre quand la touche est enfoncée. La sorutation du clavier se fait donc de manière séquentielle par sélection des différentes sorties, l'une après l'autre, et par détection des états des entrées pour chaque sortie sélectionnée. -2 - Pour cette scrutation du clavier, les q entrées sont reliées à des résistances individuelles de rappel et les p sorties sont isolées les unes des autres par des diodes, chacune associée à chaque touche et montée entre chaque ligne et chaque colonne avec la touche concernée, ou sont montées en collecteur ouvert. La structure matricielle à diodes est réalisée sur un support en circuit imprimé; celle sans diodes est réalisée sur un support souple tel que connu sous la marque "Mylar". La présente invention a pour but de réduire le nombre d'accès du microcontr6leur affectés à la fonction de scrutation d'un clavier de terminal grand public. Elle a pour objet un clavier de terminal grand public, comportant un ensemble de touches simples à contacts couplés pour la scrutation du clavier à un microcontrôleur par une pluralité de conducteurs reliés individuellement à des accès du microcontrôleur, caractérisé en ce que la pluralité de conducteurs forme un réseau unique de couplage présentant un nombre limité m de conducteurs dont les différentes combinaisons possibles n à n correspondent aux différentes touches dudit ensemble, chacune à n contacts reliés respectivement aux n conducteurs de la combinaison qui lui correspond, n étant un nombre au moins égal à 2 et au plus égal à m/2. Selon une autre caractéristique, ledit clavier de terminal grand public comporte, en outre, un fil de masse ramené au niveau de chaque touche dudit ensemble sur un contact supplémentaire de masse associé aux n contacts pour les n conducteurs parmi les m du réseau, qui leur sont reliés, assurant la mise à la masse des - n conducteurs de la combinaison correspondant à la touche considérée, lorsqu'elle est enfoncée, et permettant une scrutation directe du clavier, en une seule lecture de l'état des m conducteurs dans le microcontrôleur. En particulier chacune des touches simples dudit ensemble présente 2 ou 3 contacts pour les conducteurs de la combinaison correspondante, avec les différentes combinaisons des m conducteurs définies en correspondance 2 à 2 ou 3 par 3. Les caractéristiques et les avantages de la présente invention - 3 - ressortiront de la description d'exemples de réalisation illustrés dans le dessin ci-annexé. Dans ce dessin: - les figures 1 et 2 donnent le schéma d'un clavier selon l'invention, avec et sans masse, respectivement, ramenée au niveau de chacune de ses touches, - les figures 3 et 4 donnent le schéma d'un autre exemple de réalisation d'un clavier selon l'invention, également avec et sans masse ramenée au niveau de chacune de ses touches. Dans ces figures, on a utilisé les mêmes références pour désigner les éléments identiques ou comparables. Les figures 1 et 2 correspondent à un clavier comportant vingt huit touches T et un réseau R de huit conducteurs L1 à L8 qui couplent les touches.T à un microcontrôleur 10 pour sa scrutation. Les figures 3 et4 correspondent à un clavier comportant vingt touches T et un autre réseau R de six conducteurs L1 à L6 qui couplent les touches T au mierocontrôleur. Dans les figures 1 et 3, le clavier comporte, en outre, un fil de masse Lo associé au réseau R de conduc- teurs; dans les figures 2 et 4, le clavier ne comporte pas ce fil de masse. Dans ces différents exemples, les touches T sont des touches dites touches simples, pour lesquelles une seule touche est enfoncée à la fois et est détectée, et non des touches de fonction pour lesquelles l'enfoncement simultané de plusieurs touches est valide et correspond à une fonction. Dans les figures 1 et 2, ce sont les différentes combinaisons possibles deux à deux des huit conducteurs L1 à L8 qui donnent le nombre de touches du clavier, chacune de ces combinaisons correspond à l'une des différentes touches du clavier. Chaque touche comporte donc, pour les deux des huit conducteurs de la combinaison concernée par la touche considérée, deux contacts reliés à l'un et l'autre de ces deux conducteurs, respectivement. Ces deux contacts sont désignés par la lettre a accompagnée, pour chacun d'entre eux, de la référence numérique qui est associée à la lettre L du conducteur auquel le contact est relié, soit donc pour chacun d'eux par l'une des référenoces al à a8. -4 - Par contre, dans les figures 3 et 4, ce sont les différentes combinaisons trois à trois des six conducteurs L1i à L6 du réseau R qui donnent le nombre de touches du clavier résultant. Ces différentes combinaisons des conducteurs du réseau correspondent aussi aux différentes touches du clavier. Les touches du clavier comportent alors chacune trois contacts reliés chacun à l'un des trois conducteurs de la combinaison qui correspond à la touche considérée. Ces trois contacts sont repérés pareillement par la lettre a accompagnée de la référence numérique associée à la lettre L du conducteur relié à chacun d'eux, soit par la référence al à a6 selon le cas. Le clavier à fil de masse Lo, des figures 1 et 3, a ses touches T qui comportent, en outre, chacune un contact supplémentaire de masse ao. Le fil de masse Lo est ramené en regard de chacune des touches o il est relié au contact de masse ao. Ces références des touches et de leurs contacts n'ont été portées dans les figures 1 à 4 que sur certains d'entre eux, pour éviter des surchages inutiles. Le nombre de touches dans les exemples illustrés a également été limité volontairement pour des raisons de clarté des figures. Les conducteurs Ll'à L8, ou L1 à L6, du réseau R de couplage des touches au microcontr8leur sont reliés à des accès individuels P1 à P8, ou P1 à P6, du microcontrôleur 10 pour la scrutation du clavier. Ces accès P sont des entrées/sorties pour les conducteurs non différenciés en un ensemble de lignes et un ensemble de colonnes d'une structure matricielle et formant entre eux un seul réseau. Un circuit 11 ou 11' interne au microcontr8leur permet la scrutation du clavier. Il relie chacun des accès P du microcontrôleur 10 à une entrée E correspondante, pour les claviers selon les figures 1 et 3 et, en outre, à une sortie S également correspondante pour les claviers selon les figures 2 et 4. Comme représenté uniquement dans la figure 2 et pour le seul accès P1, le circuit 11 assure la liaison interne de l'accès P1 à une sortie S1 montée en collecteur ouvert par un transistor 12 et à une entrée E1 à laquelle est associée une résistance de rappel 13 mise à une tension positive de référence notée +. Comme représent6 uniquement dans la figure 1 et pour le seul accès P1, le circuit 11' n'a qu'une entrée E1 correspondant à cet accès Pl, avec la résistance de rappel i3 qui leur est associée. La scrutation du clavier s'effectue de manière directe pour les claviers avec fil de masse Lo du type de ceux des figures 1 et 3. En effet, lorsqu'une touche queleonque T est enfoncée, elle met à la masse les seuls conducteurs L de la combinaison qui correspond à cette touche. Tous les conducteurs L du réseau sont à un niveau positif sauf ceux mis à la masse par une touche enfoncée. Une seule lecture des états logiques de toutes les entrées E donne directement les conducteurs du réseau R mis à la masse et ceux restant à niveau positif et permet donc la détection de la touche enfoncée correspondant à la combinaison définie par les conducteurs à la masse. La sorutation du clavier reste par contre séquentielle pour les claviers sans fil de masse du type de ceux des figures 2 et 4. Elle est réalisée par balayage du o volt sur les sorties individuelles successives, alors que les autres sorties sont bloquées, et lecture des états des entrées avec le passage de chacun des différentes sorties au o volt, comme pour les claviers de structure matricielle connus. On note en regard de l'ensemble des touches T qui sont toutes des touches simples, qu'un enfoncement multiple de plusieurs touches ne permet pas la détection des touches enfoncées simultanément, il permet par contre une détection de l'enfoncement multiple lui- même et donc d'une commande correspondante erronée, qui n'est pas exécutée mais est signalée. Bien entendu le clavier à réseau unique de conducteurs, associé à l'ensemble des touches simples du clavier pour sa sorutation, peut être adapté à ohaque-équipement particulier dans lequel il est utilisé. Ainhi d'une manière générale le clavier est à réseau unique de m conducteurs dont les différentes combinaisons n à n définissent le nombre de touches simples identiques entre elles du clavier. Ce nombre n est en pratique limité à la valeur 2 ou 3 pour une réalisation aisée des touches, comportant alors chacune n contacts et, le oas échéant, un contact supplémentaire de masse - 6 - lorsque la structure du clavier est avec un fil de masse, comme dans les figures 1 et 2. Le nombre n sera de toute manière inférieur ou égal à m/2. Une telle structure de clavier à réseau unique de conducteurs pour sa scrutation a pour avantage essentiel de diminuer le nombre d'accès du microcontrôleur affectés à cette fonction. Ainsi à titre d'exemples, on peut obtenir un clavier à 66 touches simples chacune à 2 contacts et éventuellement un contact supplémentaire de masse, avec un réseau de 12 conducteurs auxquels sont affectés 12 accès du microcontrôleur, ou un clavier à 84 touches simples, chacune à 3 contacts et éventuellement un contact supplémen- taire de masse, avec un réseau de 9 conducteurs auxquels ne sont plus affectés que 9 accès du microcontrôleur. En comparaison, un clavier de structure matricielle, ayant un nombre de touches sensiblement équivalent, utilise une matrice de 8 colonnes et 8 lignes, avec 16 accès qui lui sont affectés sur le microcontrôleur, pour un clavier de 64 touches, ou une matrice de 8 colonnes et 9 lignes, avec 17 accès qui lui sont affectés sur le microcontrôleur, pour un clavier de 72 touches. Bien entendu un clavier à réseau unique de conducteurs pour un ensemble de touches simples peut en outre comporter quelques touches fonction. De telles touches fonction sont en pratique en nombre très limité, elles sont en général au nombre de 2 ou 3 et guère plus. Dans ce cas, le clavier comporte autant de conducteurs supplémentaires que de touches fonction souhaitées, soit de 2 ou 3 conducteurs supplémentaires, qui sont analogues à ceux du réseau mais ne lui appartiennent pas et qui sont chacun affecté à une touche fonction et relié à un accès du microcontr8leur. Ces touches fonction sont alors à contact simple pour leur propre conducteur; elles ont le cas échéant un contact de masse alors relié au fil de masse Lo. De telles touches fonction ne sont pas représentées dans les exemples illustrés. Dans un clavier selon l'invention-et comportant des touches de fonction, le gain en nombre d'accès du microcontrôleur est moins important que dans un clavier sans touches de fonction; ce nombre d'accès reste cependant inférieur au nombre d'accès du microcontr8leur pour un clavier à structure matricielle ayant un nombre de touches comparable. En outre la structure selon l'invention, avec fil de masse ramené sur un contact de chaque touche, permet avantageusement un confort important en regard de la valeur de résistance de contact admissible. Alors que dans une structure matricielle les contacts doivent être à faible résistance, de valeur inférieure à 100 Ohm, dans la structure selon l'invention avec fil de masse, les résistances de contact peuvent présenter une résistance allant de 100 à 1000 Ohm, soit une valeur typique de 500 Ohm. Cette même structure avec fil de masse a aussi l'avantage de permettre la scrutation du clavier en une seule lecture, soit donc une strutation directe. La présente invention a été décrite en regard des exemples lllustrés; on peut bien entendu y apporter des modifications sans pour autant sortir du cadre de cette invention. On note de manière générale que si on souhaite limiter le plus possible le nombre de conducteurs du réseau, il faut augmenter le nombre de contacts des touches simples. En pratique, pour des raisons de faisabilité et de coût, on adopte des touches simples à 2 contacts + masse ou 3 contacts + masse, soit au total à 3 ou 4 contacts. -8 - REVENDICATIONS 1/ Clavier de terminal grand public, comportant un ensemble de touches simples à contacts couplés pour la scrutation du clavier à un microcontr8leur par une pluralité de conducteurs reliés individuel- lement à des accès du microcontr8leur, caractérisé en ce que la pluralité de conducteurs (L1-L8, L1-L6) forme un réseau unique (R) de couplage présentant un nombre limité m de conducteurs dont les différentes combinaisons possibles n à n correspondent aux différentes touches (T) dudit ensemble, chacune à n contacts (al, a2,.., a8) reliés respectivement aux n conducteurs de la combinaison qui lui correspond, n étant un nombre au moins égal à 2 et au plus égal à m/2. 2/ Clavier de terminal selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre n est au plus égal à 3. 3/ Clavier de terminal selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce qu'il comporte, en outre, un fil de masse (Lo) ramené au niveau de chaque touche (T) dudit ensemble sur un contact supplémen- taire de masse (ao) associé aux n contacts pour les n conducteurs parmi les m du réseau (R) qui leur sont reliés, assurant la mise à la masse des n conducteurs de la combinaison correspondant à la touche considérée, lorsqu'elle est enfoncée, et permettant une scrutation directe du clavier, en une seule lecture de l'état des m conducteurs dans le microcontr8leur (10). 4/ Clavier de terminal selon l'une des revendications 1 et 3, caracté- risé en ce que lesdits-accès (P1-P6, P1-P8) du microcontrôleur sont tous des accès d'entrée/sortie pour les m conducteurs du réseau (R) et sont reliés à un microcontrôleur interne (11) définissant pour chacun des m conducteurs du réseau une sortie (S1) montée' en collecteur ouvert et une entrée (El) à résistance de rappel associée (13).