CN100487637C - 触摸式外接键盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数码或机电产品的人机接口设备，特别是一种触摸式外接键盘及其控制方法。本发明通过在一整体数字式触摸屏上划分出若干间隔区域，各间隔区域分别对应一个按键符号。按压各间隔区域时产生对应电信号后输入到所述MCU管理单元，所述微处理单元根据接收到的按压触摸信号对应获得按键键值信号，发送到所述输入输出接口单元输出；此外，通过配对设备上的键盘控制程序能够更改按键输入信号对应的键值，可以使按键的应用和控制更加灵活；键盘内置的可充电电池可以将电池电力转换后输出给外接的数码产品为其充供电；键盘内置USB存储器、USB无线适配器、USB读卡器单元，集多种功能于一身，给使用者带来了极大的方便。

Description

触摸式外接键盘

技术领域

本发明涉及到无线通讯领域中的短距离无线通信技术和便携式数码装置中的人机接口装备，具体涉及到利用短距离无线技术实现的多功能的触摸式外接键盘。

背景技术

随着使用便携式数码产品尤其是使用移动通讯装置的用户数量急剧增加，以及移动通讯装置如手机产品同PDA和无线上网等功能的融合，使得手机已逐渐成为人们的移动信息终端，人们也越来越多的利用手机完成日常的办公文档处理，E-mail收发，幻灯片演示，上网聊天等操作，手机的硬件配置已经达到数年前电脑的水平。更多的其他便携数码装置如mp4，ppc，gps等装置都已经在相互融合，也都具备了进行文档处理和无线数传的功能。但最关键的问题在于，手机等便携数码装备受限于自身体积，无法在自身实现如传统电脑键盘般大小的输入装置，只能使用装置上的的数字小键盘和微型的qwerty键盘单手进行信息输入，其输入速度完全无法与双手十指同时操作的标准键盘相比，在进行较大量的信息录入时形成极大瓶颈，相当程度上影响了使用者的工作效率。

随着各种信息终端间信息交换的逐渐频繁，加之人们对各种数据连接线的繁琐操作而感到不便，各类便携数码产品都已经在自身内或多或少集成了一种或多种短距离无线数传技术如红外，蓝牙等，使用这些短距离无线技术完成数据传输，连接一些外围设备，而省却了繁琐的连接线操作。

为了更方便的同电脑完成数据交换，人们还经常需要携带如存储器，闪存卡之类的数据存储装置。这些东西的携带也为用户带来了不便。

目前的便携数码设备除了输入装置带来的不便外，最需解决的还是这些便携设备的电源供应问题，各种多媒体和网络的应用使得便携数码设备如手机的待机时间越来越短，如何能够解决此问题，也成为便携设备发展的一大瓶颈。

而随着数码设备的日益智能化，这些便携数码设备的价值也愈来愈高，体积也愈来愈小，数码设备内存储的信息也愈来愈重要，人们经常会出现忘记携带，遗失这些数码设备的问题，所造成的损失也愈来愈大。

考虑到手机的输入问题，也有人结合无线技术和键盘作出便携无线键盘以解决手机的输入瓶颈，但问题在于，由于仍使用传统的按压式按键，键盘的体积和厚度很难在进一步减小，给用户的携带带来了不便，而由于使用无线技术连接，更进一步加剧了用户手机的耗电量，加之外出时又得不到电力补充，让用户不愿使用此类设备。而由于目前无线键盘的自身耗电量也比较大，也影响了其在外时的持续使用时间。现有外接键盘又存在功能单一的缺点，仅仅只能作为键盘使用，用户在外出时不仅不能减少所携带装备，还需要增多，也在一定程度上影响了用户的使用。

发明内容

本发明克服了上述缺点，提供了一种操作简单、控制方便的触摸式外接键盘。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种触摸式外接键盘，由数字式触摸屏，MCU管理单元—含单片机控制和按键扫描电路，电压转换和电池充电单元，输入输出接口单元，太阳能电池单元，内置可充电电池，数据存储单元，报警单元，无线数据传输单元，安装于配对设备的控制程序(以下简称控制程序)，USBhub单元，USB无线适配器单元，USB读卡器单元，USB存储器单元构成。所述数字式触摸屏上划分有若干间隔区域，各将间隔区域接收到的按压触摸信号输入到所述微处理单元，所述微处理单元根据接收到的按压触摸信号对应获得按键键值信号，通过无线输出单元或者输出接口单元输出，还包括与所述微处理单元相连的报警单元，所述无线数传单元检测的无线信号强度低于设定值时，所述微处理单元控制所述报警单元发出报警，并执行下述操作：程序打开数码设备上预先设定的功能，包括声光震动提醒、锁定数码设备、加密数码设备中重要文件夹、或向原使用者发送相关位置信息。

本发明所涉及的键盘具有对数码设备移动充电功能，在对数码设备无电时可以通过对键盘内部电池的电力转换输出合适电压为数码设备充供电，更换不同的充电头可对不同数码设备充电。

本发明所涉及的键盘可以更换不同的专用数据线缆直接连接各种配对设备，作为这些配对设备的有线键盘使用。

本发明所涉及的键盘可以通过键盘上安装的太阳能电池通过光线为键盘提供电力和对内置电池充电。

还可包括与所述输入输出接口单元相连的USBhub单元，所述USBhub单元还连接有USB读卡器单元、USB适配器单元或/和USB存储器单元。

所述输入输出接口单元可包括USB接口或miniUSB接口，独立的电源输出端口。

所述控制程序，包括如下过程：

接收数字式触摸屏上各间隔区域中感应到的按压触摸信号；

根据接收到的按压触摸信号，对应获得按键键值信号；

将按键键值信号输出。

在安装在配对设备上键盘控制程序接收按压触摸信号并转换为相应键值前还包括，更改间隔区域按压触摸信号对应的按键键值。

所述按键键值信号的输出可采用无线传输方式，在进行无线传输过程中，还包括对无线传输信号强度的检测，在信号强度低于设定值时发出报警信号。

本发明通过在数字式触摸屏上划分有若干间隔区域，各将间隔区域接收到的按压触摸信号输入到所述微处理单元，所述微处理单元根据接收到的按压触摸信号对应获得按键键值信号，发送到所述输入输出接口单元输出，因此可以灵活地扩展数码产品或机电设备的按键输入，解决小键盘单手输入带来的不便，此外，通过更改按键输入信号对应的键值，可以使按键的应用和控制更加灵活；键盘中的内置电池不但能够提供自身工作电能，还可以给相连的数码产品充电；所述键盘内的USBhub单元可以连接键盘内置的USB读卡器、USB无线适配器单元、USBflash存储器单元等多种USB设备，集多种功能于一身，给使用者带来了极大的方便。

附图说明

图1为本发明的结构原理框图；

图2为本发明图1中数字式触摸屏的原理示例图；

图3为本发明的总的控制流程图；

图4为图3中键盘连接检测和录入过程的具体流程图；

图5为图3中调整键值对应关系过程的具体流程图；

图6为本发明中双向遗失提醒功能的流程图。

具体实施方式

如图1中所示，本发明以MCU管理单元作为控制核心，所述微处理单元可采用MCU管理单元(嵌入式微控制器)4，包含执行控制和管理等功能的单片机、同计算机连接的通讯端口支持如USB，RS232端口连接、按键扫描电路和相应程序。无线数传模块2与所述MCU管理单元4相连，可以为支持各种短距离传输协议如蓝牙，红外，RF等无线通讯模块，模块内均包含无线收发，天线，链路管理，基带控制等单元，选用成熟技术的无线数传模块，故不再另行介绍。键盘的报警单元3也与所述MCU管理单元4相连，使用警示音，闪光和震动方式对使用人进行提示，内置电池5使用可充电电池，用于对MCU管理单元及其他电路的供电，电压转换单元6将内置电池5的电能通过升降压调整输出适合内部供电的电压以及通过输入输出接口单元9的输出端口输出适合电压，通过连接线缆和更换充电转接头给不同的数码设备充电。电池充电单元8用于将通过输入端口提供的电能转换为合适的充电电压给内置电池4充电。太阳能接收单元7将接收的光能转换为电能并通过电池充电单元8为内置电池充电和对内部电路供电。输出输出接口单元9与所述MCU管理单元4数据端相连，可以是单独的一个5脚mini USB端口作为输入输出接口单元，端口定义符合标准的USB端口定义，可以用来进行充电和数据传输，并利用端口的空闲引脚作为输出转换电压。也可以是分立的两个独立端口，一个作为输入和数据传输端口，一个作为电源输出端口。USBhub单元10与所述输入输出接口单元9相连，用来在键盘使用USB线缆和电脑连接后，使得该与所述USBhub单元10相连的三个功能单元能够作为电脑的USB设备。三个功能单元分别是USB读卡器单元11，USB无线适配器单元12，USB存储器单元13，读卡器单元11具有通用读卡器芯片和多种闪存卡插槽，可以兼容市场上现有各类闪存卡，也可以读取手机sim卡。USB无线适配器单元12在连接后配合无线数传模块2可以将键盘作为电脑的无线适配器使用，进行电脑和配对数码设备间的无线传输。USB存储器单元13具有闪存芯片，键盘连接电脑后可以作为电脑的移动存储器使用。

图2是所述数字式触摸屏1的原理示例图：其中，触摸屏1为一整块数字式触摸屏，被分离为若干隔离区域，每个隔离区域代表一相应按键，图中的引线名称分别代表触摸屏内部电路的水平和垂直引线，如line表示垂直引线，row表示水平引线。所述每个隔离区域等同于一个个按键，在按压时产生相应信号，经电路引出线引出。各引出线和按键具有对应的逻辑关系，赋予各隔离区域一个对应的按键值。以图中的区域“C2”为例，按动触摸屏上代表“C2”的隔离区域后，触摸屏内的按键扫描程序在检测到第二条line线和第三条row线的信号时，对照设定的逻辑关系判断出“C2”区域被触发，输出C2区域对应的代表的相应键值，例如字母“A”。

图3是本发明的总流程图，其操作流程如下：打开启动开关后，键盘内的MCU管理单元首先判断输入输出接口单元是否连接有与数码设备数据端口连接的数据线缆，若有，则键盘转入有线连接模式，若未发现数据线缆，则键盘打开无线数传模块，准备同待匹配数码设备建立无线连接。

与配对数码设备建立好有线或无线连接后，MCU管理单元内的按键扫描电路开始侦测触摸屏信号，执行键盘录入。

MCU管理单元还可以监测配对数码设备端通过有线或者无线信号传递过来的设置命令，并依据设置命令调整MCU管理单元内的触摸屏信号和键值的对应关系，从而达到更改按键对应键值，组合多个不同按键为单键，屏蔽不需要按键，设置组合功能键等目的。

输入输出接口单元的输入端口如果通过数据线连接到电脑USB端时，则同时执行下述操作：

利用电脑USB端口电源为键盘内置电池充电；

连接USBhub单元，激活键盘内置的USB读卡器单元、USB无线适配器单元、USB存储器单元。

输入输出接口单元的输出端口如果通过充供电线缆连接便携数码设备，则电压转换单元将键盘内置电池电压转换为合适电压输出，为所连接的数码设备充供电。输出电压值可以通过一个开关调节或者自动调整。

图4是图3中键盘连接检测和录入过程的具体流程图：程序启动后，判断是使用有线连接还是无线连接方式连接键盘，若使用无线连接方式，则开启配对数码设备上的无线连接，寻找附近的无线键盘进行配对并建立相关连接，若先前已完成配对，则程序自动与键盘建立连接。若未建立连接，则程序给出相关出错信息，提示用户可能的出错原因。连接建立完成后，程序等待接收键盘传来的无线信号并解码出相关键值信息，将信号通过MCU管理单元内部相对应解码为相应键值，再将键值转换为无线或有线信号传递到配对数码设备接收。

附图5是图3中调整键值对应关系过程的具体流程图：用户可以完成下述功能：

1.定义各按键键值：用户可以根据自己的使用需求更改按键的设定键值，举例如用户可以将键盘触摸屏上原本代表字母A的隔离区域更改为字母E的键值。

2.设定捆绑多个按键值为同一个键值：用户可以将触摸屏上相邻或者不相邻区域的多个按键设定为同一个键值，在触发这些区域时都代表同一个字母或符号。举例如用户可以将字母I、O、K、L都设定为“I”键值，触动原字母“I、O、K、L”时都输出“I”键值。

3.将单个按键或者组合按键与配对数码设备上的应用程序捆绑：用户可以在配对数码设备所安装的键盘程序设定中，将按键与配对设备上的应用程序进行捆绑。举例如用户可以设定同时按下“Fn+M”时，启动数码设备的“计算器”程序。

4.屏蔽按键：用户可以设定屏蔽住不需要的按键，举例如用户在进行文字录入时，为了防止误操作，可以将除字母键之外的所有按键屏蔽，通过按动组合快捷键或长按某键以及程序设定可以再次开启被屏蔽按键。

保存设定后，程序通过配对数码设备之间的有线或者无线连接，将设定参数传。递到键盘MCU管理单元内，由管理单元内的程序解码出控制信息并更改相关设定。

图6是本发明中双向遗失提醒功能的流程图，通过配对数码设备与键盘间的进行通信时，通过定时或实时判断的无线信号强弱值，控制是否开启两方的报警功能和相关操作。信号值越高则提醒距离越近，信号值越低则相互间提醒距离越远。

启动双向报警功能，不仅可以设定报警距离，同时也可以设定在报警时执行何种操作，其可设定的动作如下所述：

1.打开配对数码设备上的声音，光线和震动报警(基于配对数码设备上的实际硬件状况，数种警报方式可多选或单选)。

2.立即锁定配对数码设备，以配对数码设备对象是手机为例，若手机与键盘超出预设距离(无线信号值低于设定值时)则程序将立刻开启手机端的sim卡密码，以及手机上的相关锁定功能。

3.依照程序设定加密相关信息，仍以配对数码设备对象是手机为例，若手机与键盘超出预设距离，则程序在锁定手机同时，同时将依照先前设定把重要信息如联系人，短消息，办公文件等资料，相关文件或文件夹进行加密处理，以保证数码设备内存储信息的安全。

4.通过无线网络或者有线网络发送相关位置和其他信息，以配对数码设备是手机为例，若手机与键盘超出预设距离，除立即执行上述设定外，程序将在每次开启手机时判断是否能够建立同键盘的无线连接，若建立连接，则不执行任何操作，若没有同键盘建立连接，程序将自动把手机上的新sim卡号码信息，无线网络定位信息等资料以短信息或邮件方式发送到程序事先设定的手机号码和邮箱中。

设定报警距离值(也即信号强弱值)后，程序将设定参数经无线连接传递到键盘端MCU管理单元内的控制程序中，经该控制程序解码出设定信息后，通过无线连接将回复确认信息传递给配对数码设备的设定程序。双方开始共同监控彼此间无线信号的强弱，若无线信号强度值高于设定值，则双方均无动作，若监测到无线信号强度值低于程序设定值时，则键盘方启动报警单元，发出声音，光线或震动警示。配对数码设备方则根据设定执行上述功能，在无线信号强度重新高于设定值时，配对数码设备和键盘自动解除报警功能和相关设定。

所述太阳能接收单元在有光线时将输出电压传到电池充电单元为电池充电，并可设定为开机充电或随时充电。

与本发明键盘实现配对的数码设备可以为带有无线传输功能的移动电话、mp3，mp4，数码相机，数码摄像机，掌上电脑，笔记本电脑，医疗仪器及其他带有无线数据传输功能的数码设备。控制程序所适应平台可为windows mobile，linux，window，palm，symbian，blackberry等智能手机电脑和PDA通用操作系统及各种移动设备操作系统。所述无线数据传输技术可以为红外，BlueTooth，RF，RFID，WIFi，UWB等短距离无线传输技术。除此之外，也可应用于一些机电设备中，例如对数控机床上应用这种无线外接键盘，不但使用方便，还可通过键盘专人保管，避免机床的加工数据被任意篡改。

以上对本发明所提供的触摸式外接键盘进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种触摸式外接键盘，其特征在于：包括数字式触摸屏，MCU管理单元—含单片机控制和按键扫描电路，电压转换和电池充电单元，信号传输单元，安装于配对设备的控制程序，所述信号传输单元包括输入输出接口单元或/和无线数传单元，键盘使用一整体数字式触摸屏作为键盘基体，键盘依照按键的排列将触摸屏划分为若干间隔区域，各间隔区域分别对应键盘上所标识的各按键，按压触摸屏各间隔区域时输出相应电信号传输至键盘的MCU管理单元，经处理输出对应的按键键值信号，由键盘的信号传输单元传递给配对设备接收，经配对设备上安装的键盘控制程序转换为对应的键值信号输出，通过程序可以更改按压间隔区域所产生信号对应的按键键值，键盘和配对设备无线连接时，双方共同判断无线连接信号强弱，若信号强度值低于设定值时，双方各自依据程序内先前设定共同发出报警信号，并执行下述操作：程序打开数码设备上预先设定的功能，包括声光震动提醒、锁定数码设备、加密数码设备中重要文件夹、或向原使用者发送相关位置信息；键盘内置有USB无线适配器单元、flash存储器单元、读卡器单元，连接在键盘的内置USB HUB单元上。

2.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：使用数字式触摸屏作为键盘基体，依照按键的排列将触摸屏划分为若干间隔区域，各间隔区域分别对应键盘上所标识的各按键，按压触摸屏各间隔区域时输出相应电信号传输至键盘的MCU管理单元，经内置程序解释处理输出对应的按键键值信号。

3.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：键盘的键值信号传递给配对设备接收，经配对设备上安装的控制程序转换为相应的键值信号后，控制程序可依据设定更改键盘的按键键值及按键排列的对应组合关系以实现下述功能：自行设定键盘按键键值、组合键盘键位、关联按键和应用程序、开启关闭设定按键、调整按键压力等功能。

4.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：所述双方共同判断无线连接信号强弱的过程中，键盘中的判断过程由所述MCU管理单元中的无线传输单元和控制程序共同完成：内置MCU管理单元判断无线连接信号强弱，若信号强度低于MCU管理单元内置程序事先的设定值时输出报警信号给声光震动报警单元发出提醒。

5.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：键盘的输入输出接口单元使用miniUSB口作为充电和数据传输端口，连接电脑后可以为键盘充电和进行数据传输，输出端口可利用miniUSB空闲针脚实现，也可以是单独的输出端口。

6.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：键盘在使用一端为miniUSB口，一端为配对设备数据端口的线缆连接配对设备的数据端口时，配合安装在配对设备上的控制程序，也可作为该设备的有线键盘使用，更换不同的专用数据线缆作为不同数码设备的有线键盘使用。

7.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：键盘对其他数码设备进行充电的方法：键盘内的电压转换单元转换内置电池电压为数码设备充供电的合适电压，经键盘的输入输出接口单元输出，使用对应的数码设备充电转接头连接配对设备的充供电端口为其充供电，输出电压可调整。

8.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：键盘外壳有太阳能电池，电池连接到键盘的电池充电单元，通过光线产生电力对内置电池和电路充供电。

9.根据权利要求1所述的触摸式外接键盘，其特征在于：键盘内还包括有内置的USBhub单元，所述USBhub单元连接有键盘内置的USB读卡器单元、USB无线适配器单元或/和USB存储器单元。

Images