CN102096966A - 一种模块化组合键盘 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种模块化组合键盘，以键盘基体为底座，底座上集成设有主控制器和一个以上的扩展接口，在该键盘基体上通过扩展接口可以安装标准键盘和数字键盘，或将两者之一或全部一体化集成。此外，通过扩展接口可以在键盘基体上安装各种功能模块，如：磁条刷卡器模块、RFID卡接口模块、IC读卡器接口模块、USB集线器模块等，也可以根据用户需要安装定制生产的水电煤充值卡模块、交通卡模块、加油卡模块等。本发明的应用实施满足了在多功能键盘集成条件下，键盘应用于金融行业的灵活性、易维护性、可扩展性和兼容性；降低了键盘设计的复杂程度，有利于提高产品生产的一致性、规模化；且使得键盘产品具有了优雅的外观完整性及防污性。

Description

一种模块化组合键盘

技术领域

本发明涉及一种计算机键盘，尤其涉及一种适用于金融行业或家庭娱乐、多功能集成可扩展的计算机键盘设备。

背景技术

现今计算机已成为人们生活、工作、娱乐不可或缺的重要工具。根据使用需求的不同可以包括普通商用的台式电脑或笔记本及用于家庭娱乐的个人电脑等。特别在金融性行业中，计算机具有了超乎通常意义的办公设备，集中体现在作为计算机输入工具的键盘上。

传统的键盘设有磁卡刷卡、IC卡读卡、指纹识别、USB外接、身份证识别等功能。对于特定的行业来讲(如金融业)，如需要实现上述功能，必须通过在计算机外接其它设备并与键盘尽可能近地设置来实现，从而造成办公桌面杂乱，操作烦琐，影响工作效率。

有鉴于此，已有相关设计人员对键盘多功能集成需求提出过解决方案，具体做法是将以上提及的各功能组件选择性地与传统键盘集成化制造。由此得到的产品便可充分利用键盘有限的空间，以最小的空间占用获取尽可能多的功能。但这样的设计并未考虑到多功能键盘的扩展性和组合多样性，例如(1)单一功能组件损坏后会影响整个键盘的正常工作，甚至使整个键盘报废；(2)在金融行业中，数字键的使用率较之于键盘其它功能部分的使用率要多出许多，相应的更换频率(故障率)也是最大的，需要经常维护更换；(3)产品一经定型，功能无法继续扩展，应用受到限制，而需求是不断发展的；(4)多功能键盘结合了很多专业技术，技术跨度比较大，如包含了IC卡、射频、指纹、身份证阅读、磁卡技术等，单一厂商未必能掌握所有技术。长远来看：还会出现很多新的功能模块。如果所有扩展功能都由键盘厂商生产，会由于厂商某些技术不足影响整个键盘的质量。以上几点仅为诸多缺陷的部分举例说明，可见针对键盘实用功能的结构设计尚有诸多需要解决的问题，改善空间较广。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种模块化组合键盘，以提升键盘结构的合理性，提高其产品应用的灵活性。

本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘以键盘基体为底座，并于其上可拆卸组装一个以上的功能模块，其中：

所述键盘基体集成设有主控制器和一个以上的扩展接口，所述该些扩展接口在机械尺寸、通讯接口上具有相同标准，或针对不同功能模块标准相异；

所述功能模块具有标准键盘模块和或键盘接口，并且包括数字键盘模块、刷卡器模块、RFID卡接口模块、IC读卡器接口模块、USB集线器模块、二代身份证阅读器模块及指纹识别模块中的一个或多个，通过扩展接口与键盘基体可拆卸式装接，并与主控制器电气相连。

进一步地，所述键盘基体结构组成上包括外壳和组装其中的控制电路板，所述控制电路板上一体集成设有主控制器和一个以上的扩展接口，所述外壳表面对应各扩展接口开设有对接槽孔。

更进一步地，所述一个以上的扩展接口相对控制电路板同向布局且均开口朝上，所述键盘基体外壳具有朝上开设的复数对接槽孔；或者所述一个以上的扩展接口相对控制电路板分别开口朝上、朝向使用者或背向使用者，所述键盘基体外壳具有对应于扩展接口开口朝向的复数对接槽孔。

再进一步地，所述键盘基体对应于扩展接口位置设有开闭式挡板或可拆卸式盖体，任意闲置的所述扩展接口封藏在键盘基体内。

本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘以键盘基体为底座，并于其上可拆卸组装一个以上的功能模块，其中：

所述键盘基体集成设有标准键盘模块和或键盘接口、主控制器和一个以上的扩展接口，所述该些扩展接口在机械尺寸、通讯接口上具有相同标准，或针对不同功能模块标准相异；

所述功能模块包括数字键盘模块、刷卡器模块、RFID卡接口模块、IC读卡器接口模块、二代身份证阅读器模块及指纹识别接口模块中的一个或多个，通过扩展接口与键盘基体可拆卸式装接，并与主控制器电气相连。

进一步地，所述键盘基体于标准键盘模块旁侧设有形状、体积与各功能模块形状、体积相匹配的容置槽，一个以上的扩展接口分布于所述容置槽之中。并且所述容置槽具有密闭其敞口的可拆卸式盖体。

进一步地，所述键盘基体于标准键盘模块旁侧的外壳周缘设有单端封闭式的滑槽，所述滑槽于其封闭端内侧设有对应于相接功能模块的扩展接口，且所述功能模块的一侧面设有与滑槽相匹配的筋肋，所述功能模块滑动装接固定在键盘基体的周缘，且于滑槽的滑动行程末端与扩展接口电气相连；两个以上的所述功能模块同时并且直接与键盘基体拓展相接。

更进一步地，所述单一功能模块直接与键盘基体相连，且该单一功能模块于键盘基体另一侧设有单端封闭式的滑槽，并基于该模块逐级拓展相连其它功能模块。

上述两种技术方案中，其中所述键盘接口可以模块化设计，包括PS2接口、RS232接口、USB接口之一或组合。

本发明一种模块化组合键盘的应用实施，其显著的效果体现为：

(1)、以键盘基体为底座，集成或可拆卸地组装标准键盘模块，并选择性地组合装接各种功能模块及数字键盘模块，在满足多功能键盘集成的条件下，提高了键盘应用于金融行业的产品使用灵活性和易维护性；

(2)、产品模块化设计，灵活的扩展接口，降低了键盘设计的复杂程度，有利于提高产品生产的一致性、规模化；并且大量专业厂商可以投入到生产各种不同的模块，满足用户不同需求。而扩展模块由不同的厂商生产，由用户自己组合，不仅质量有保证，而且竞争充分，价格合理；

(3)、各拓展功能分别采用模块化设计一体化装接，并在基础模块单独使用状态下采用可拆卸式盖体或开闭式盖体封闭，使得键盘产品具有了优雅的外观完整性及防尘污染性。

附图说明

图1是本发明模块化组合键盘一种键盘基体的拆分结构示意图；

图2是基于图1所示键盘基体进行多功能模块组装前的状态示意图；

图3a是基于图1所示键盘基体进行多功能模块组装完成后的状态示意图；

图3b是基于图1所示键盘基体进行部分功能模块组装完成后的状态示意图；

图4是基于图1所示键盘基体进行部分功能模块组装后采用可拆卸式盖体对扩展接口加以密封的状态示意图；

图5是本发明模块化组合键盘基于另一种键盘基体进行多功能模块组装前的状态示意图；

图6a和图6b是本发明集成了标准键盘模块的键盘基体进行多功能模块拓展的两个状态结构示意图。

具体实施方式

针对传统键盘在金融行业应用中与其它的计算机外接设备搭配使用时造成办公桌面混乱的缺陷以及多功能一体化集成产品扩展性差、维护难度大等现实存在的问题，本发明始创人突破传统计算机的结构，结合金融行业使用频率相对较多的按键部分，设计了一款多功能模块化的金融行业专用键盘。实际上，该模块化组合键盘还可针对不同制造、研发领域或家庭生活进行模块化应用。

概括来看，该模块化组合键盘的结构组成以键盘基体为底座，并于其上可拆卸组装一个以上的功能模块，其中：键盘基体集成设有主控制器和一个以上的扩展接口，该些扩展接口在机械尺寸、通讯接口上可以相同标准，或针对不同功能模块标准不同；而所述功能模块必然地具有标准键盘模块，并且还可选地包含数字键盘模块、刷卡器模块、RFID卡接口模块、IC读卡器接口模块、USB集线器模块、二代身份证阅读器模块及指纹识别模块中的一个或多个，通过扩展接口与键盘基体可拆卸式装接。

除此之外，上述模块化组合键盘以键盘基体为底座，并于其上可拆卸组装一个以上的功能模块，其中：所述键盘基体集成设有标准键盘模块、主控制器和一个以上的扩展接口。该方案将标准键盘模块一体化集成作为键盘基体的一部分，使该键盘基体具有独立作为计算机输入设备的功能。

上述标准键盘模块类似于笔记本键盘，至少包括字母按键、标点符号按键、F1～F12功能键、回车键、空格键、换挡键、切换键、退出键、制表键、大小写锁定键、控制键及Fn组合辅助键，其还可以集成有方向键或其它功能按键。

该扩展接口一体化集成于键盘基体，可以是多个相同机械尺寸、通讯接口标准，也可以分别多个不同的标准(不同针脚数量或不同接口形状相区分)，分别对应连接标准键盘模块、数字键盘模块、刷卡器模块、RFID卡接口模块、IC读卡器接口模块、USB集线器模块、二代身份证阅读器模块及指纹识别模块中的一个或多个，且扩展接口与键盘基体的主控制器总线相连；此外，键盘与计算机的接口(简称为“键盘接口”)也可以作为模块处理，与键盘基体一体化集成或作为功能模块灵活装接。

需要认识的是：该模块化组合键盘对应于其扩展接口可以装接一个以上不同功能的模块，包括刷卡器模块、RFID卡接口模块、指纹识别模块、IC读卡器接口模块及USB集线器模块中的一个或多个组合，其中指纹识别模块与射频识别模块可以集成为一体，也可以是两个单独的模块。各功能模块的接头与其相对应的扩展接口匹配。

以下便结合附图，对本发明的多个实施例作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

实施例一

如图1至图4所示，是本发明模块化组合键盘一优选实施例的键盘基体拆分结构示意图及基于该键盘基体进行多功能模块组装前后的各状态示意图。从图中可见：图1所示的本实施例键盘基体1a结构组成上包括底外壳11a、盖外壳13a和组装其中的控制电路板12a，并且该控制电路板12a上一体集成设有主控制器129a和一个以上的扩展接口，与之对应地，该盖外壳13a表面对应各扩展接口开设有对接槽孔131a。并且该控制电路板12a引出有键盘接口14，从底外壳11a侧壁所设的开孔111a中向外穿接。或者键盘接口14也作为功能模块与键盘基体灵活相接。

如图2所示，该组装成型后的键盘基体1a类似于一个敞口盘体，且一个以上的扩展接口相对控制电路板同向布局且均开口朝上，键盘基体1a的盖外壳13a具有朝上开设的复数对接槽孔。键盘基体1a单体状态下，具有第一扩展接口121a、第二扩展接口122a、第三扩展接口123a、第四扩展接口124a、第五扩展接口125a。实际应用中，图示该些扩展接口以外，还可以预留有多个类似的标准化扩展接口，以适应键盘新功能的不断拓展需求。图示的多个功能模块包括：标准键盘模块21、数字键盘模块22、刷卡槽模块23a、IC读卡器接口及USB集线器合成模块24a和二代身份证阅读器及指纹识别合成模块25a。可见，本实施例中对个别功能模块进行了合并处理，当然在实际应用过程中，可以完全独立设计、两种功能合成或多功能整合，只要根据键盘基体上的扩展接口对应所设即可。

从图2所示，该些功能模块自身所带的接口均朝下设置，在与键盘基体1a组装时，只需将其对齐预设位置、自上而下地与扩展接口对接，即可简单地完成组装作业。组装后的成品键盘如图3a所示。该多功能整合的键盘，完全能适应金融领域的所有普通作业。可见，该成品键盘较之于现有技术的多装置繁杂连接，具有显而易见的简洁性。

在实际应用过程中，上述该些功能模块并非完全需要使用。一定程度上，使用频率较小的部分功能模块可以不予组装。并且如图4所示该键盘基体1a对应于扩展接口位置设有开闭式挡板16a或可拆卸式盖体15a，在有未组装功能模块的情况下，任意闲置的扩展接口(例如图示的第三扩展接口123a、第二扩展接口122a、第四扩展接口124a和第五扩展接口125a)封藏在键盘基体1a内。如图3b所示，是该键盘基体1a未组装数字键盘模块22a并加盖可拆卸式盖体后的外观状态示意图，可见这样既对扩展接口密封，保留了键盘的简洁美观性，又为键盘留下了充裕的功能扩展性。

实施例二

如图5所示，本发明模块化组合键盘基于另一种键盘基体进行多功能模块组装前的状态示意图。图示可见，该键盘基体1b与图1所示键盘基体1a的区别在于所述一个以上的扩展接口相对控制电路板布局上分别同时开口朝上、朝向使用者和背向使用者。与之对应，该键盘基体1b的盖外壳具有对应于扩展接口开口朝向的复数对接槽孔。如需实现这一点，只需针对该键盘基体1b的主控电路板布线结构进行改进，使不同扩展接口的开口异向化。具体地，对应于标准键盘模块21和数字键盘模块22的扩展接口Ⅰ121b和扩展接口Ⅱ122b均开口朝上，而对应其它功能模块的扩展接口Ⅲ123b和扩展接口Ⅳ124b则开口背向使用者设置，以及扩展接口Ⅴ125b则开口朝向使用者。

同样如图5所示，由于键盘基体上的扩展接口发生了变化，因此与之相配的各功能模块接口形状也必然发生变化，例如刷卡器模块23b、IC读卡器接口及USB集线器合成模块24b和二代身份证阅读器及指纹识别合成模块25b均朝前或朝后设置，否则将无法组装。而由于扩展接口Ⅰ和扩展接口Ⅱ的开口依然朝上，故该模块化组合键盘在进行多功能模块组装时，标准键盘模块与数字键盘模块依然采用自上而下的压接嵌合方式组装，而刷卡槽模块或其他扩展功能则分别从键盘基体1b的前侧或后侧插接组装。(如图5箭头所示)。

实施例三

如说明书第5页第1段所述，本发明模块化组合键盘在实施上还可有其它不同的可选方式，重点体现在所述键盘基体集成设有标准键盘模块、主控制器和一个以上的扩展接口。如图6a所示，该键盘基体1c具有代表性结构，可以整体作为单体使用的键盘或用于功能扩展的底座，较之于实施例一中键盘基体1a更为简练。为实现功能扩展，该键盘基体1c于其周缘设有一条以上单端封闭式的滑槽，其中一条13c分布于键盘基体背对使用者的后侧表面，用于滑动插接刷卡器模块。而在该键盘基体1c的任意侧(比较优选的是右侧)表面设有用于滑动插接其它功能模块的第一滑槽11c，且该第一滑槽11c于其封闭端内侧设有用于对接数字键盘模块的扩展接口122c。

同样如图6a所示，该数字键盘模块22c的左侧面设有与该第一滑槽11c相匹配的第二筋肋(未标识)。于两者组装使用时，该数字键模块22c的第二筋肋沿第一滑槽11c滑动插接并固定至其封闭端，且在该滑槽的滑动行程末端与相应的扩展接口122c。

本实施例选用相对简单、常用的数字键模块31a作为扩展实例进行说明，而其它功能模块在应用上原理相同，故省略说明。

实施例四

如图6b所示，是实施例三进一步多功能模块组合的衍生实施方式。从图示可见，该模块化组合键盘的键盘基体1c与实施例三相同，所不同的是：本实施例旨在说明各功能模块的可延续扩展性，即先在键盘基体1c上集成一个单功能或复合功能的模块，作为初级扩展功能模块，再在该初级扩展功能上集成数字键模块。其具体结构结合图示说明如下：

该键盘基体1c的外壳右侧面设有单端封闭式的第一滑槽11c，而假设该初级扩展功能模块25c为RFID卡接口与指纹识别复合功能模块，并在其左侧面则设有与第一滑槽11c相匹配的第一筋肋，同时该初级扩展功能模块的右侧面也设有单端封闭式的第二滑槽251c，该数字键盘模块22c的左侧面设有与第二滑槽251c相匹配的第二筋肋。而该第一滑槽11c和第二滑槽251c的封闭端内侧分别设有射频/指纹识别的扩展接口模块125c和数字键盘接口模块252c。模块集成时：Ⅰ、先将该初级扩展功能模块的第一筋肋沿第一滑槽11c滑动插接并固定至其封闭端，且于该第一滑槽的滑动行程末端与扩展接口125c实现电气相连；Ⅱ、继而将该数字键盘模块22c的第二筋肋沿第二滑槽251c滑动插接并固定至其封闭端，且在该第二滑槽的滑动行程末端与扩展接口252c实现电气相连。完成多功能集成的模块化组合键盘。

此外，虽然实施例中未予以说明，但在实际应用中，一方面该数字键模块与基础模块也可以一体化集成，作为其它功能模块扩展的基础模块；另一方面该指纹识别模块与射频识别模块也可以作为两个单独的模块，分别进行扩展集成和应用。

实施例五

再从另一角度来看，该一体化集成了标准键盘模块的键盘基体还可在标准键盘区域设有多个容置槽，各个容置槽与对应的功能模块形状、体积相匹配(结构形式上请参考图4所示)。为使各功能模块插置后实现电气连接，该键盘基体一体化集成的多个扩展接口分设于各容置槽之中，即按各功能模块整合排列的相应位置而设(鉴于指纹识别模块集成于射频识别模块，故相应的接口模块合二为一)。各功能模块通过扩展接口组装成多功能的键盘，并通过总线相连的主控制器进行简单的软件处理后，经过统一的键盘接口14(USB2.0、USB3.0或PS2)与计算机进行通讯及功能指令的传输。

需要说明的是，上述容置槽可以设置为多个容置槽的组合，也可以整合为单独一个形状、容积与所有多功能模块整合后的形状、体积相匹配的容置槽，这样的结构设计将更利于产品的批量生产，只是产品的外观分明性较差。

考虑到该键盘基体单独使用的情况，该些容置槽在非多功能集成时，需要对扩展接口进行防尘保护，同时也为保证该键盘基体的外观完整性，该键盘基体的每一个容置槽都具有能密闭其敞口的可拆卸式盖体，旨在提升针对不同模块集成灵活性并提升模块化装接作业的便利性。

此外，虽然上述所有实施例中为予以说明，但在实际应用中，一方面该数字键模块与键盘基体也可以一体化集成，作为其它功能模块扩展的基础模块；另一方面该指纹识别模块与射频识别模块也可以作为两个单独的模块，分别进行扩展集成和应用。

通过本发明模块化组合键盘上述多个实施例的详细介绍，相信本领域技术人员对本发明突出的创新实质及可实施性具备了较为深刻的理解。而该模块化组合键盘得以应用实施后，其进步性优点也甚为显著。综上所述，尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的其它生产、生活娱乐领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘以键盘基体为底座，并于其上可拆卸组装一个以上的功能模块，其中：

所述键盘基体集成设有主控制器和一个以上的扩展接口，所述该些扩展接口在机械尺寸、通讯接口上具有相同标准，或针对不同功能模块标准相异；

所述功能模块具有标准键盘模块和键盘接口，并且包括数字键盘模块、刷卡器模块、RFID卡接口模块、IC读卡器接口模块、USB集线器模块、二代身份证阅读器模块及指纹识别模块中的一个或多个，通过扩展接口与键盘基体可拆卸式装接，并与主控制器电气相连。

2.根据权利要求1所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘基体结构组成上包括外壳和组装其中的控制电路板，所述控制电路板上一体集成设有主控制器和一个以上的扩展接口，所述外壳表面对应各扩展接口开设有对接槽孔。

3.根据权利要求2所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述一个以上的扩展接口相对控制电路板同向布局且均开口朝上，所述键盘基体外壳具有朝上开设的复数对接槽孔。

4.根据权利要求2所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述一个以上的扩展接口相对控制电路板分别开口朝上、朝向使用者或背向使用者，所述键盘基体外壳具有对应于扩展接口开口朝向的复数对接槽孔。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘基体对应于扩展接口位置设有开闭式挡板或可拆卸式盖体，任意闲置的所述扩展接口封藏在键盘基体内。

6.一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘以键盘基体为底座，并于其上可拆卸组装一个以上的功能模块，其中：

所述键盘基体集成设有标准键盘模块、键盘接口、主控制器和一个以上的扩展接口，所述该些扩展接口在机械尺寸、通讯接口上具有相同标准，或针对不同功能模块标准相异；

所述功能模块包括数字键盘模块、刷卡器模块、RFID卡接口模块、IC读卡器接口模块、二代身份证阅读器模块及指纹识别接口模块中的一个或多个，通过扩展接口与键盘基体可拆卸式装接，并与主控制器电气相连。

7.根据权利要求6所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘基体于标准键盘模块旁侧设有形状、体积与各功能模块形状、体积相匹配的容置槽，一个以上的扩展接口分布于所述容置槽之中。

8.根据权利要求7所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述容置槽具有密闭其敞口的可拆卸式盖体。

9.根据权利要求6所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述键盘基体于标准键盘模块旁侧的外壳周缘设有单端封闭式的滑槽，所述滑槽于其封闭端内侧设有对应于相接功能模块的扩展接口，且所述功能模块的一侧面设有与滑槽相匹配的筋肋，所述功能模块滑动装接固定在键盘基体的周缘，且于滑槽的滑动行程末端与扩展接口电气相连；两个以上的所述功能模块同时并且直接与键盘基体拓展相接。

10.根据权利要求6所述的一种模块化组合键盘，其特征在于：所述单一功能模块直接与键盘基体相连，且该单一功能模块于键盘基体另一侧设有单端封闭式的滑槽，并基于该模块逐级拓展相连其它功能模块。

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