專利名稱：一種計(jì)算機(jī)鍵盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種計(jì)算機(jī)鍵盤。
標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)鍵盤除了有一組按一定規(guī)律排列的字母鍵(普通鍵)和功能鍵外，還包括有一套或兩套光標(biāo)鍵，表示上下左右四個(gè)方向，在控制屏幕光標(biāo)移動(dòng)、文本圖象顯示卷屏等應(yīng)用場(chǎng)合起著重要作用。但，由于該四個(gè)光標(biāo)鍵同時(shí)只能有一個(gè)鍵有效，即在同一時(shí)間只能控制光標(biāo)向一個(gè)方向(上、下、左或右)移動(dòng)，不能斜向移動(dòng)，因此使用不甚方便。例如對(duì)于目前流行的視窗顯示系統(tǒng)，要卷動(dòng)視窗中較大面積范圍的顯示內(nèi)容時(shí)，必須經(jīng)過(guò)水平和垂直兩個(gè)方向的多次動(dòng)作，按多次鍵，操作較繁復(fù)。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種計(jì)算機(jī)鍵盤，或是一般計(jì)算機(jī)鍵盤，或是滾球式鍵盤，該鍵盤上的光標(biāo)鍵能以任意方向移動(dòng)光標(biāo)，或卷動(dòng)顯示內(nèi)容，并且可以控制移動(dòng)和卷動(dòng)的速度。
本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)鍵盤如為滾球式，包括普通鍵、功能鍵和光標(biāo)鍵，所述光標(biāo)鍵包括一端呈球狀的滾球、位于滾球球形底部的按鍵觸點(diǎn)，能保持按鍵觸點(diǎn)打開(kāi)的彈性機(jī)構(gòu)和兩組滾動(dòng)傳感器X軸向滾動(dòng)傳感器和Y軸向滾動(dòng)傳感器，每組滾動(dòng)傳感器包括滾動(dòng)傳感滑輪、通過(guò)連軸與滾動(dòng)傳感滑輪連接的光柵盤和分別位于光柵盤兩側(cè)的一發(fā)光元件和至少兩個(gè)光敏元件，X軸向和Y軸向滾動(dòng)傳感器的滾動(dòng)傳感滑輪的輪緣與所述滾球的球形表面相接觸，以使?jié)L動(dòng)傳感滑輪隨滾球滾動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩滾動(dòng)傳感滑輪的軸線相互垂直，所述光柵盤上沿其圓周方向開(kāi)有多個(gè)光孔，所述兩光敏元件的間距小于所述光柵盤上兩相鄰光孔的間距。
如上所述，本實(shí)用新型中的光標(biāo)鍵采用球狀滾球，因此可以向任意方向滾動(dòng)，并帶動(dòng)滾動(dòng)傳感滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于以不同方向滾動(dòng)滾球?qū)軸向傳感器和Y軸向傳感器中的滾動(dòng)傳感滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度或幅度比不同，因此可通過(guò)光敏元件檢測(cè)出上述滾動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度然后計(jì)算出幅度比，根據(jù)幅度比確定控制光標(biāo)移動(dòng)或屏幕卷動(dòng)方向；根據(jù)幅度大小確定移動(dòng)或卷動(dòng)速度。因此本實(shí)用新型中的光標(biāo)鍵能控制光標(biāo)以任意方向移動(dòng)或以任意方向卷動(dòng)屏幕顯示的內(nèi)容。并且還可根據(jù)光標(biāo)鍵被按下的程度確定光標(biāo)移動(dòng)和屏幕卷動(dòng)的速度。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。


圖1是本實(shí)用新型的鍵盤的外形圖；圖2是本實(shí)用新型的鍵盤中光標(biāo)鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是光標(biāo)鍵中滾動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是光柵盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是光敏元件的電連接圖；圖6是圖5中兩光敏元件的輸出波形圖。
如圖1所示，本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)鍵盤與傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤一樣，可以包括普通鍵1、功能鍵2、數(shù)字小鍵盤3和光標(biāo)鍵4，與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)鍵盤不同的是本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)鍵盤的光標(biāo)鍵4采用了萬(wàn)向光標(biāo)鍵。下面結(jié)合圖2和圖3描述萬(wàn)向光標(biāo)鍵4的結(jié)構(gòu)。
如圖2、圖3所示，萬(wàn)向光標(biāo)鍵中包括滾球41和滾動(dòng)傳感器5，滾球41一端呈球狀，在滾球41非球面部分上設(shè)置有鍵殼42，鍵殼42上可以標(biāo)有如圖1所示的方向符號(hào)。鍵殼42由彈簧43支撐，以保證在常態(tài)時(shí)使位于滾球41下方的按鍵觸點(diǎn)44打開(kāi)。當(dāng)然，鍵殼42和滾球41也可以用有彈性的橡膠支撐。滾球傳感器5包括滾動(dòng)傳感滑輪51、光柵盤52、光敏元件53和發(fā)光元件54，在滾動(dòng)傳感滑輪51和光柵盤52之間用連軸55連接，連軸55的兩端分別與滾動(dòng)傳感滑輪51和光柵52的圓心相連。本萬(wàn)向光標(biāo)鍵4包括有兩組結(jié)構(gòu)相同的滾動(dòng)傳感器；一組為X軸向滾動(dòng)傳感器，另一組為Y軸向滾動(dòng)傳感器。X軸向滾動(dòng)傳感器的X軸向滾動(dòng)傳感滑輪51a和Y軸向滾動(dòng)傳感器的Y軸向滾動(dòng)傳感滑輪51b的輪緣與滾球41球面部分接觸，且兩滾動(dòng)傳感滑輪51a、51b的軸線相互垂直。它們分別獲取滾球41在X軸向上的滾動(dòng)分量和在Y軸向上的滾動(dòng)分量。光敏元件53和發(fā)光元件54分別設(shè)置在光柵盤52的兩側(cè)，如圖4所示，在光柵盤52上沿其圓周方向上開(kāi)設(shè)有一圈光孔56，發(fā)光元件54發(fā)出的光通過(guò)光柵盤52上的光孔能到達(dá)光敏元件53。在每個(gè)滾動(dòng)傳感器中包括兩個(gè)光敏元件53a、53b，這兩個(gè)光敏元件可以如圖5所示方式并聯(lián)連接。兩個(gè)光敏元件53a、53b的間距小于光柵盤52上相鄰光孔的間距，以便兩個(gè)光敏元件53a、53b發(fā)出的電脈沖有一時(shí)間差。該時(shí)間差用于判別光標(biāo)鍵被按下的方向(下文將詳細(xì)描述)。在本實(shí)施例中，光敏元件53可采用光敏三極管，發(fā)光元件54可采用發(fā)光二極管。
下面解釋本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)鍵盤中的萬(wàn)向光標(biāo)鍵4的工作原理。
(1)萬(wàn)向光標(biāo)鍵4被以X軸向按下時(shí)，觸點(diǎn)44閉合，計(jì)算機(jī)獲得光標(biāo)鍵被按下信息，開(kāi)始讀取X軸向滾動(dòng)傳感器和Y軸向滾動(dòng)傳感器的光敏元件的輸出信號(hào)。此時(shí)，X軸向滾動(dòng)傳感器的滾動(dòng)傳感滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸向滾動(dòng)傳感器的滾動(dòng)傳感滑輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，則X軸向滾動(dòng)傳感器的兩個(gè)光敏元件輸出如圖6所示的脈沖串，其中波形A為光敏元件53a輸出的信號(hào)，波形B為光敏元件53b輸出的信號(hào)。光敏元件53a、53b輸出的脈沖個(gè)數(shù)隨光標(biāo)鍵被按下的程度而變化，兩波形之間有一時(shí)間差t0。光標(biāo)鍵被沿X軸正向和負(fù)向按下時(shí)該時(shí)間差t0的符號(hào)不同，即如果光標(biāo)鍵被沿X軸正向按下時(shí)，光敏元件53a輸出的脈沖超前光敏元件53b輸出的脈沖，t0取正值；反之如果光標(biāo)鍵被沿X軸負(fù)向按下時(shí)，光敏元件53a輸出的脈沖滯后于光敏元件53b輸出的脈沖，t0取負(fù)值。計(jì)算機(jī)中的控制軟件可以根據(jù)上述的光敏元件輸出的脈沖個(gè)數(shù)和時(shí)間差來(lái)確定移動(dòng)光標(biāo)的方向和速度。
(2)萬(wàn)向光標(biāo)鍵被以Y軸向按下時(shí)，觸點(diǎn)44閉合，X軸向滾動(dòng)傳感器的滾動(dòng)傳感滑輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸向滾動(dòng)傳感器的滾動(dòng)傳感滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其輸出的信號(hào)與(1)中X軸向傳感器輸出的信號(hào)相似，在此不再重復(fù) 。
(3)萬(wàn)向光標(biāo)被斜向按下時(shí)，按鍵觸點(diǎn)44閉合，X軸向滾動(dòng)傳感器和Y軸向滾動(dòng)傳感器的滾動(dòng)傳感滑輪均轉(zhuǎn)動(dòng)，但兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度不同，因而X軸向滾動(dòng)傳感器和Y軸向滾動(dòng)傳感器中的光敏元件輸出的脈沖數(shù)不同。假設(shè)X軸向滾動(dòng)傳感器輸出的脈沖數(shù)為Px，Y軸向滾動(dòng)傳感器輸出的脈沖數(shù)為Py，Px、Py的正負(fù)符號(hào)由傳感器中兩光敏元件輸出的前后次序確定，因此，光標(biāo)鍵被按下的發(fā)向θ＝arcty (Py)/(Px) 。這些判定和計(jì)算工作可以由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，并通過(guò)軟件直接使光標(biāo)和屏幕沿θ方向移動(dòng)或卷動(dòng)，移動(dòng)或卷動(dòng)的速度隨光標(biāo)鍵按下的程度，即X軸向滾動(dòng)傳感器輸出的脈沖數(shù)Px或Y軸向滾動(dòng)傳感器輸出的脈沖數(shù)Py而變化。
本實(shí)用新型的鍵盤發(fā)出的光標(biāo)鍵信息無(wú)論在一般鍵盤或滾球式鍵盤需要在相應(yīng)軟件的控制下才能得到應(yīng)用。這部份軟件包括鍵盤光標(biāo)信息編碼方式、鍵盤與主機(jī)的軟件界面以及應(yīng)用程序與鍵盤服務(wù)例程的界面。根據(jù)PC工業(yè)界的“兼容”準(zhǔn)則，應(yīng)用程序與鍵盤服務(wù)例程界面應(yīng)與普通PC鍵界一致。因此下面著重描述前兩部分。
光標(biāo)鍵信息編碼光標(biāo)鍵信息編碼應(yīng)能完全反映出光標(biāo)鍵的方向信息，同時(shí)要與現(xiàn)有鍵碼盡量減少?zèng)_突，提高兼容程度。
1.鍵盤發(fā)送的光標(biāo)鍵編碼。
普通鍵盤發(fā)送的接通掃瞄碼均小于127，斷開(kāi)碼則前綴FOH字節(jié)再發(fā)接通掃瞄碼。此外，鍵盤還要發(fā)一些應(yīng)答碼以響應(yīng)接口電路的命令。
為了與普通鍵盤的編碼向下兼容，光標(biāo)鍵編碼采取前綴控制碼和后續(xù)計(jì)數(shù)碼的形式。控制碼為一字節(jié)長(zhǎng)，取值為大于127的除斷開(kāi)碼、應(yīng)答碼之外的數(shù)。后續(xù)計(jì)數(shù)碼根據(jù)不同的具體實(shí)現(xiàn)可有不同長(zhǎng)度，推薦為一個(gè)字節(jié)。此字節(jié)的高4位代表X計(jì)數(shù)值，低4位是Y計(jì)數(shù)值。每四位的最高位是符號(hào)位，代表光標(biāo)方向。這樣X(jué)，Y各有8級(jí)，共為64級(jí)分辨率，角度辨別級(jí)限為90／64約1.4這對(duì)絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合已足夠精確。
鍵盤CPU負(fù)責(zé)把原始的光柵光量脈沖計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)換為一字節(jié)的計(jì)數(shù)碼。由于光標(biāo)盤的每次操作總有按鍵和釋放的步驟，就會(huì)使CPU得到依次的正負(fù)計(jì)數(shù)值。為了輸出正確反映方向的計(jì)數(shù)值，CPU把這些計(jì)數(shù)值求和，然后歸化為計(jì)數(shù)碼，當(dāng)計(jì)數(shù)碼很小時(shí)，CPU就忽略此信息，不再發(fā)送。這類似于普通按鍵操作必須按到一定程度才為鍵盤接收。
主機(jī)鍵盤接口電路接到光標(biāo)盤控制碼后，再接受其后的計(jì)數(shù)碼。
2.主機(jī)鍵盤接口保存的編碼及BIOS界面。
如前所述，鍵盤接口有兩種工作方式中斷和非中斷方式，說(shuō)明如下(1)中斷方式鍵盤編碼；在此方式下，光標(biāo)盤的鍵碼為兩字節(jié)低字節(jié)是“擴(kuò)展標(biāo)志碼”，其值應(yīng)是同PC鍵碼不發(fā)生沖突的數(shù)，推薦為OEEH，高字節(jié)即是前述的計(jì)數(shù)碼。每次光標(biāo)盤動(dòng)作引起INT9H鍵盤中斷例程時(shí)，這16bit信息被存入PC機(jī)系統(tǒng)BIOS參數(shù)區(qū)中的鍵盤緩沖區(qū)，等待應(yīng)用程序的處理。
這樣的工作方式效率極高，應(yīng)用程序只要在讀鍵碼時(shí)識(shí)別出光標(biāo)鍵的標(biāo)志字節(jié)就可以獲得后續(xù)的方向信息，從而通過(guò)相應(yīng)軟件控制，方便用戶的屏幕操作。
(2)非中斷方式。
在此方式下，光標(biāo)鍵動(dòng)作不引起中斷，故其鍵碼不存入系統(tǒng)BIOS參數(shù)區(qū)。應(yīng)用程序通過(guò)擴(kuò)展的BIOS接口與光標(biāo)鍵聯(lián)系。
為與現(xiàn)有BIOS兼容，新型鍵盤BIOS擴(kuò)展應(yīng)不與已有的功能號(hào)沖突。推薦使用下述接口INT16H輸入AH＝21H輸出AX＝16bit光標(biāo)盤鍵碼(同前述)無(wú)論何種方式，應(yīng)都可用指令指定一種“兼容編碼”方式，當(dāng)按下光標(biāo)盤時(shí)，鍵盤接口電路將根據(jù)最近似的原則發(fā)出原普通光標(biāo)鍵的中斷信號(hào)，例如，按下左上方60°光標(biāo)鍵后，將發(fā)出“UP”鍵盤中斷。
上面對(duì)本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)鍵盤控制軟件功能作了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)計(jì)算機(jī)鍵盤的結(jié)構(gòu)結(jié)合上面的對(duì)控制軟件的簡(jiǎn)單描述就能設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制軟件，因此在此對(duì)控制軟件就不作詳細(xì)介紹。
權(quán)利要求1.一種可使光標(biāo)以任意方向移動(dòng)的計(jì)算機(jī)鍵盤，包括普通鍵、功能鍵和光標(biāo)鍵，此計(jì)算機(jī)鍵盤或?yàn)橐话闶芥I盤或滾球式鍵盤其特征在于所述光標(biāo)鍵包括一端呈球狀的滾球，位于滾球球形底部的按鍵觸點(diǎn)、能保持按鍵觸點(diǎn)打開(kāi)的彈性機(jī)構(gòu)和兩組滾動(dòng)傳感器X軸向滾動(dòng)傳感器和Y軸向滾動(dòng)傳感器；每組滾動(dòng)傳感器包括滾動(dòng)傳感滑輪、通過(guò)連軸與滾動(dòng)傳感滑輪連接的光柵盤和分別位于光柵盤兩側(cè)的一發(fā)光元件和至少兩個(gè)光敏元件；X軸向和Y軸向滾動(dòng)傳感器的滾動(dòng)傳感滑輪的輪緣與所述滾球的球表面相接觸，以使?jié)L動(dòng)傳感滑輪隨滾球滾動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩滾動(dòng)傳感滑輪的軸線相互垂直，所述光柵盤上沿其圓周方向開(kāi)有多個(gè)光孔，所述兩光敏元件的間距小于所述光柵盤上兩相鄰光孔的間距。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)鍵盤，其特征在于所述彈性機(jī)構(gòu)為彈簧。
3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)鍵盤，其特征在于所述光敏元件為光敏三極管，所述發(fā)光元件為發(fā)光二極管。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種計(jì)算機(jī)鍵盤。標(biāo)準(zhǔn)鍵盤上均有一組光標(biāo)鍵，用于控制光標(biāo)上下左右移動(dòng)，但只能控制光標(biāo)沿水平或垂直方向移動(dòng)使用十分不便。本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)鍵盤上或利用一般鍵盤使用了萬(wàn)向光標(biāo)鍵，該萬(wàn)向光標(biāo)鍵包含一滾球、X軸向滾動(dòng)傳感器和Y軸向滾動(dòng)傳感器，X軸向滾動(dòng)傳感器和Y軸向滾動(dòng)傳感器分別檢測(cè)滾球X軸向和Y軸向滾動(dòng)分量，通過(guò)計(jì)算得到移動(dòng)光標(biāo)的方向，通過(guò)控制軟件直接將光標(biāo)沿該方向移動(dòng)。因此使用方便，快速。
文檔編號(hào)G06F3/02GK2168285SQ9324134
公開(kāi)日1994年6月8日 申請(qǐng)日期1993年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月7日
發(fā)明者朱凌 申請(qǐng)人:英業(yè)達(dá)股份有限公司