Схема матричной клавиатуры — это конструкция, используемая в большинстве электронных музыкальных клавиатур и компьютерных клавиатур , в которой переключатели клавиш соединены сеткой проводов, похожей на диодную матрицу . Например, 16 проводов, расположенных в 8 рядов и 8 столбцов, могут соединить 64 клавиши — достаточно для полных пяти октав диапазона (61 нота). Сканируя эти пересечения, контроллер клавиатуры может определить, какие клавиши в данный момент нажаты. [1]
Без матричной схемы 61-клавишная клавиатура для цифрового пианино или компьютерной клавиатуры может потребовать 62 проводов для подключения (по одному на каждую клавишу и заземление) — неуклюже толстый жгут проводов. С матричной схемой любая из 61 клавиши может быть определена всего 16 проводами. Это схематически изображено как матрица из 8 столбцов и 8 рядов проводов, с переключателем на каждом пересечении. Контроллер клавиатуры сканирует столбцы. Если была нажата клавиша, контроллер сканирует строки, определяет комбинацию строк-столбцов, при которой была нажата клавиша, и генерирует код, соответствующий этой клавише. Этот процесс происходит так быстро, что пользователь не замечает никакой задержки. [1]
У этой системы есть по крайней мере два ограничения. Первое заключается в том, что она обеспечивает только грубый двоичный сигнал включения/выключения для каждой клавиши. Лучшие электронные музыкальные клавиатуры используют два набора переключателей для каждой клавиши, которые немного смещены. Определив время между активацией первого и второго переключателей, можно определить скорость нажатия клавиши, что значительно улучшает динамику работы клавиатуры.
Во-вторых, инструменты с матричной схемой могут играть только в монофонической манере без добавления диода для каждого пересечения клавиш. [2] Диод предотвращает срабатывание нежелательных нот («фантомных клавиш») или маскировку предполагаемых нот ( «блокировка фантомных клавиш» ). [1]
Монофонические инструменты и большинство недорогих компьютерных клавиатур снижают стоимость, исключая большинство или все эти диоды. Чтобы избежать «фантомных клавиш», контроллер клавиатуры в современных недорогих компьютерных клавиатурах будет игнорировать последующие нажатия клавиш после нажатия двух клавиш (кроме клавиш-модификаторов ), что известно как заклинивание клавиш или фантомное нажатие .
Помимо музыкальных клавиатур и обычных компьютерных клавиатур, подход на основе матричной схемы также используется в кнопочных панелях (например, для калькуляторов) и автоматах для игры в пинбол . [3] [4]
Часто в карманных калькуляторах мультиплексные линии привода цифр использовались также для сканирования клавиатуры, что обеспечивало дополнительную экономию. [5]