一款通用型键盘测试仪的制作方法

1.本实用新型涉及键盘测试领域，尤其是一种通用型键盘测试仪。


背景技术：

2.术语解释
3.stm32：嵌入式应用设计的armm0 ，m3,m4和m7内核；
4.usb：(universal serial bus)通用串行总线的简称；
5.i2c：(inter integrated circuit)集成电路总线的简称，是一种双向二线制同步串行总线；
6.uart：(universal asynchronous receiver/transmitter)通用异步收发传输器的简称，是一种异步收发传输器，将要传输的资料在串行通信与并行通信之间加以转换；
7.mcu(micro controller unit；mcu)微控制单元的简称；
8.ldo(low dropout regulator)，低压差线性稳压器的简称；
9.oled(organic light-emitting diode)，有机电激光显示的简称，属于一种电流型的有机发光器件；
10.dc-dc(dc-dc converter)是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。
11.随着电子技术的发展，越来越多的电子产品被研制出来，而作为人机界面的的一种输入设备，键盘也越来越普及，其种类繁多，计算机键盘是其中最常见的一种，其使用非常频繁，故对键盘上的使用寿命要求也较长，一般笔记本电脑制造商在制造过程中，要求对键盘电路功能进行检测，已挑选出不符合质量要求的产品，现有的键盘测试是通过人工逐个点击键盘上的按钮，依据键盘相应的输入情况判定该键盘电路是否为合格。然而，这种用人工敲打键盘的测试方法，劳动强度大，人工成本高，效率较低，而且不能保证确实点击键盘，甚至有时会漏点击一些按键或点击按键位置不符合产品的测试流程，导致漏测或者误测的结果出现。由于人工检测对操作人员具有较高的技术水平要求，成本敏感的行业选择人工检测，又会导致效率低下，漏检和误检的情况发生，导致品质问题和资源浪费。


技术实现要素：

12.针对上述至少一个技术问题，本实用新型提供了一种基于stm32处理器的架构的装置，该装置通过控制外部矩阵开关，模拟人工点击电脑键盘的动作，提供一种测试速度快，测试效率高且误差小的键盘测试仪，通过pc端将笔记本电脑的测试项与键盘按键的测试流程整合起来，完全实现自动化测试的应用。
13.本实用新型所采取的技术方案是：
14.一方面，本实用新型实施例包括一款通用型键盘测试仪，包括供主控模块、供电模块、通信模块、显示模块和矩阵开关模块。
15.所述主控模块的电源接口与所述供电模块的第一输出接口连接；
16.所述主控模块的第一数据接口与所述显示模块的数据输入接口连接；
17.所述主控模块的第二数据接口与所述通信模块的数据输入接口连接；
18.所述主控模块的第三数据接口与所述矩阵开关模块的数据输入接口连接；
19.所述显示模块与的供电模块的第二输出接口连接。
20.优选地，所述供电模块包括ldo芯片、升压芯片、输入接口和输出接口，所述输入接口与供电电源通过usb连接，所述输出端口与ldo芯片和升压芯片连接。
21.优选地，所述显示模块包括显示屏幕、驱动芯片，所述显示屏幕包括oled屏幕，所述驱动芯片的d0接口和d1接口分别与所述主控模块的第一数据接口连接。
22.优选地，所述通信模块包括usb-uart接口芯片和usb连接器，所述接口芯片的usbdm接口与所述usb连接器的d 接口连接，所述usb-uart接口芯片的usbdp接口与所述usb连接器的d-接口连接，所述usb-uart接口芯片的txd接口和rxd接口分别与所述主控模块的第二数据接口连接。
23.优选地，所述矩阵开关模块包括矩阵键盘芯片和矩阵键盘阵列，所述矩阵键盘芯片的引脚与所述键盘阵列连接，所述键盘阵列包括多个组成单元，所述组成单元的一端与所述键盘芯片连接，所述组成单元的另一端接地。
24.优选地，所述键盘阵列的组成单元包括一个瞬态电压抑制二极管，所述组成单元的两端，一端与所述键盘芯片连接，另一端接地。
25.优选地，所述主控模块的第一数据接口、第二数据接口、第三数据接口和各模块的数据输入接口，包括标准fpc连接器、usb接口、ic接口。
26.本实用新型的有益效果是：利用单片机系统及外围模拟开关芯片模拟人工按动笔记本电脑键盘的动作，上位机通过跟mcu通信接口通信，获取测试仪按键信号，通过对比待测产品的反馈信号已实现键盘测试功能。所有工作均通通过上位机和键盘测试仪完成，通过模拟开关外围电路设计，可实现不同通道的选通，还可以实现多通道同时选通，支持任意组合键的测试，通过mcu的定时器功能，还可以实现任意长按键功能的测试。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本技术实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
28.图1为本实用新型实施例主要模块示意框图；
29.图2为本实用新型实施例主控芯片与显示模块以及通信模块的框图；
30.图3为本实用新型实施例供电装置流程框图；
31.图4为本实用新型实施例主控芯片示意图；
32.图5为本实用新型实施例单片机供电电路示意图；
33.图6为本实用新型实施例通信模块电路示意图；
34.图7为本实用新型实施例矩阵开关模块示意图；
35.图8为本实用新型实施例矩阵开关模块键盘芯片原理示意图；
36.图9为本实用新型实施例矩阵开关模块键盘芯片电路示意图；
37.图10为本实用新型实施例显示模块电路图。
具体实施方式
38.本实施例提供了一种通用性键盘测试仪，包括主控模块、供电模块、通信模块、显示模块和矩阵开关模块，图1为本实用新型实施例主要模块示意框图，本实用新型实施例各模块连接关系如下：
39.主控模块的电源接口与供电模块的第一输出接口连接；
40.主控模块的第一数据接口与显示模块的数据输入接口连接；
41.主控模块的第二数据接口与通信模块的数据输入接口连接；
42.主控模块的第三数据接口与矩阵开关模块的数据输入接口连接；
43.矩阵开关模块与的供电模块的第二输出接口连接。
44.主控模块，主控芯片采用stm32系列mcu，本实施例采用的型号为stm32f103，处理器通过本身的gpio控制开关矩阵，通过i2c总线向显示模块手法数据，与被测键盘通信则采用自带的串口外设uart1和uart2，图2为本实用新型实施例主控芯片与显示模块以及通信模块的框图。
45.本实施例供电模块电源为被测笔记本电脑自带电源，通过usb接口与测试仪连接，然后ldo芯片后提供3v3电源给控制系统，经过dc-dc boost升压芯片提供5v给矩阵开关模块芯片。图3为本实用新型实施例供电装置流程框图。
46.图4为本实用新型实施例主控芯片示意图，其中主控模块的第一数据接口为图4中的pa6、pa7引脚，与显示模块连接；主控模块的第二数据接口为图4中的pa9、pa10引脚，与通信模块连接；主控模块的第三数据接口为图4中的pa8、pa11、pa12、pb3、pb4、pb5、pb6、pb7、pb8、pb9、pb10、pb11、pb12、pb13、pb14、pb15、pc6、pc7、pc8、pc9、pc12、pc14、pd0、pd1、pd2、pd3、pd4、pd5、pd6、pd7、pd8、pd9、pd10、pd11、pd12、pd13、pd14、pd15、pe0、pe1、pe7、pe8、pe9、pe10、pe11、pe12、pe13、pe14、pe15，与矩阵开关模块连接。本实施例中，这些引脚仅用于表示主控模块与显示模块、通信模块、矩阵开关模块之间分别的连接关系,并非特定的引脚。图5为本实用新型实施例单片机供电电路示意图，pc端经过usb接口供电，然后通过ldo芯片将电压调节至3v3给控制系统。
47.本实用新型实施例中通信模块分别使用mcu自带的串口外设uart1和uart2,为usb转uart电路，采用的工业级的通信芯片ft232rl，无需外加晶振，内部晶振电路稳定性高，抗干扰性强，满足工业上稳定性和可靠性要求。图6为本实用新型实施例通信模块电路示意图。
48.矩阵开关模块，其中电子开关芯片采用的是sgm4875型号芯片，具有低导通阻抗特性，单片机通过控制引脚控制任意两个引脚开短路，模拟按键按断开状态。图7为本实用新型实施例矩阵开关模块示意图。
49.图8为本实用新型实施例矩阵开关模块键盘芯片原理示意图。矩阵开关模块的键盘芯片的工作原理为：将能发送电信号的矩阵键盘作为模拟键盘与矩阵开关模块的键盘芯片连接；模拟键盘上任意一个按键的按下动作，模拟键盘按键处行列引脚短路，将该模拟动作产生的信号通过测试仪传输给被测键盘，通过接受被测键盘返回的信号判断键盘是否存在故障，通过矩阵开关的排列最多可以支持3个组合键同时按下的测试。同时，通过mcu的定
时器的配合，可以实现产品所需任何时长的长按键检测功能，包括对组合键的长按键检测，使得应用更加灵活，通用性更高。图9为本实用新型实施例矩阵开关模块键盘芯片电路示意图。本实施例中，矩阵开关最多支持40路不同引脚任意两个引脚的短路。
50.图10为本实用新型实施例显示模块电路图。本实用新型实施例中显示模块采用1.54寸12864oled液晶屏，接口为通用性更高的i2c接口，驱动芯片为工业级ssd1309，满足更好的性能要求。
51.本实施例中，各模块接口包括标准fpc连接器、usb接口、ic接口，均为行业中的通用接口。
52.本实施例中，键盘测试仪的工作流程具体为以下步骤：
53.s1.将测试仪与被测键盘连接，根据键盘芯片型号，选择不同接口模块，接口最多满足40pin；
54.s2.键盘测试仪接收上位机的控制指令，同时在oled显示屏上显示键盘引脚待测状态；
55.s3.主控模块接收上位机指令后，解码成矩阵开关控制指令，通过gpio传输给矩阵开关模块，控制对应电子开关；
56.s4.上位机同步监控键盘接口的状态并返回数据，通过对比发送指令和返回数据，进行判断键盘接口的好坏。
57.以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但对本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。