CN106598261A - 键盘及键盘系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种键盘及键盘系统，其中该键盘包括：按键、指纹录入模块、蓝牙通信模块和系统显示模块；指纹录入模块用于采集和匹配用户指纹；蓝牙通信模块与指纹录入模块连接，用于与用户手环进行实时配对；在用户指纹匹配失败或用户手环配对失败时锁定键盘；在用户手环配对成功后，从用户手环获取用户健康数据；系统显示模块与蓝牙通信模块连接，用于显示用户健康数据。本发明的键盘能够使用户及时获知自身健康状况，达到实时监测用户健康数据的效果；并通过指纹匹配和手环配对的双重认证方式，确保键盘使用的安全性。

Description

键盘及键盘系统

技术领域

本发明涉及键盘技术领域，尤其涉及键盘及键盘系统。

背景技术

21世纪是信息化的时代，信息化已经深入到我们生活的每个方面。社会的各行各业已经处于或即将处于数据化和信息化的改革浪潮中，这个过程需要电子计算机的参与，而键盘正是每一台电子计算机所必需的输入设备。

键盘是用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置，也指经过系统安排操作一台机器或设备的一组功能键(如打字机、电脑键盘)。键盘是最常用也是最主要的输入设备，通过键盘可以将英文字母、数字、标点符号等输入到计算机中，从而向计算机发出命令、输入数据等。

但在日常的键盘使用中，我们通常也会遇到很多问题：

(1)键盘作为计算机最重要的输入设备，是获取计算机存储数据的关键环节，但是键盘本身并没有任何的安全防护措施，信息安全性大打折扣。

(2)现代社会工作压力日益增加，用户在使用键盘时，不能及时获取自身的健康信息。

(3)键盘在绝大多数白领人士的工作中，占据了使用者非常多的使用时间，从这个方面而言，键盘可以给使用者提供各方面的信息，例如会议日程、行业新闻和代办事项等等。

中国专利申请CN104656926A提出一种带有显示模块的智能键盘，其中显示模块并不能由用户自定义，显示内容单一，只能显示云台工作地址等，普适性较差；中国专利申请CN201097315提出一种计算机指纹键盘，其中对于指纹产生作用的时效性没有做出具体的规定，用户在录入指纹离开工作岗位的间隙，同样有很大的信息安全漏洞；中国专利申请CN104793753A提出一种由支撑杆和承载架组成的结构稳定的键盘，然而该带有支撑架构的键盘，只能一定程度上缓解使用者的手部疲劳，并不能知晓使用者的健康问题，也不能做到实时监测使用者健康的效果。

发明内容

本发明实施例提供一种键盘，用以实时监测并提示用户健康状况，且提高键盘安全性，该键盘包括：按键、指纹录入模块、蓝牙通信模块和系统显示模块；指纹录入模块用于采集和匹配用户指纹；蓝牙通信模块与指纹录入模块连接，用于与用户手环进行实时配对；在用户指纹匹配失败或用户手环配对失败时锁定键盘；在用户手环配对成功后，从用户手环获取用户健康数据；系统显示模块与蓝牙通信模块连接，用于显示用户健康数据。

本发明实施例的键盘，蓝牙通信模块可以从用户手环获取用户健康数据，系统显示模块可以显示用户健康数据，能够使用户及时获知自身健康状况，达到实时监测用户健康数据的效果；指纹录入模块匹配用户指纹，蓝牙通信模块与用户手环进行实时配对，且蓝牙通信模块在用户指纹匹配失败或用户手环配对失败时锁定键盘，从而通过指纹匹配和手环配对的双重认证方式，确保键盘使用的安全性，可以避免用户在录入指纹离开工作岗位的间隙产生信息安全漏洞。

在一个实施例中，系统显示模块还与按键连接，进一步用于显示用户通过按键设置的自定义内容。在另一实施例中，蓝牙通信模块还与按键连接，进一步用于根据用户通过按键输入的指令从计算机主机获取内容；系统显示模块进一步用于显示蓝牙通信模块从计算机主机获取的内容。这样，本发明实施例的键盘可以进一步显示用户自定义内容，从而丰富了键盘的显示内容。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中键盘的结构示意图；

图2为本发明实施例中采用S3C2410处理器的指纹识别电路示例图；

图3为本发明实施例中MBF200与S3C2410的通信状态示例图；

图4为本发明实施例中蓝牙通信模块的一个具体实例图；

图5为本发明实施例中系统显示模块的硬件电路示例图；

图6为本发明实施例中键盘系统的结构示意图；

图7为本发明实施例中用户手环的电路原理示例图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例提出了一种能够保障信息安全，同时能够监测用户健康信息的键盘，该键盘可以实时监测并提示使用者的身体健康状况，并通过指纹和手环的双重防护措施保护用户的信息和数据安全。

图1为本发明实施例中键盘的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的键盘10可以包括：按键101、指纹录入模块102、蓝牙通信模块103和系统显示模块104；指纹录入模块102用于采集和匹配用户指纹；蓝牙通信模块103与指纹录入模块102连接，用于与用户手环进行实时配对；在用户指纹匹配失败或用户手环配对失败时锁定键盘；在用户手环配对成功后，从用户手环获取用户健康数据；系统显示模块104与蓝牙通信模块103连接，用于显示用户健康数据。

实施时按键承担最基本的输入设备的功能，用户在按键输入区域向计算机发出指令、输入数据等。

指纹录入模块是承担用户数据安全的第一道防线。用户要使用键盘，必须满足以下两个条件，否则不予授权使用键盘：

(1)用户指纹录入并正确匹配指纹库。

(2)用户所佩戴的监测手环在键盘附近，并可以与键盘的蓝牙通信模块成功配对。

实施例中，指纹录入模块可以嵌入在键盘面板上，用户录入指纹时，只需将手指在相应区域按压即可进行验证。在具体的实例中，指纹录入模块可以包括；指纹采集传感器，用于采集用户指纹；指纹识别电路，用于匹配用户指纹。

其中，指纹采集传感器可以采用多种指纹采集装置来实现。例如，指纹采集传感器可以采用MBF200指纹采集传感器实现指纹的采集，该传感器的原理是通过器件表面属于绝缘层，当手指与其接触后，手指指纹与传感器阵列的金属电极产生了变化的电容值，引起了二维阵列上电压值的变化，最终可以采集到对应的指纹图像信息。

指纹识别电路也可以采用多种电路结构来实现。例如，指纹识别电路可以采用S3C2410处理器作为核心，能够采集到500DPI的指纹图像，可以完全满足系统采集需求。图2给出了采用S3C2410处理器的指纹识别电路示例。

实施例中指纹识别电路可以包括RC复位电路，用于进行指纹识别电路复位。复位电路在指纹识别电路中实现上电复位与按键复位功能，本例中使用RC复位电路的方式完成复位电路。其工作原理是在上电之后，由电阻对电容进行充电，电容在获得充电过程中，达到的效果为电容电压快速升高，至此REST与nREST分别输出高低电平，达到复位效果。一旦电容电源升高到高电平状态，REST与nREST将输出相反的低高电平，此时指纹识别电路达到正常工作状态。实施例中可以使用二极管加入RC复位电路中，以达到电源降低实现电容放电电路复位的功能。

图3给出了指纹采集传感器采用MBF200指纹采集传感器，指纹识别电路采用S3C2410处理器时，MBF200与S3C2410的通信状态示例。

实施例中键盘配有蓝牙通信模块，蓝牙通信模块与用户佩戴的手环可以实时配对，只有指纹认证和蓝牙认证同时满足的情况下，用户才可以使用键盘。在用户指纹匹配失败或用户手环配对失败时，蓝牙通信模块将锁定键盘。利用蓝牙通信模块可以实现距离安全认证，一般情况下，蓝牙通信模块的有效距离仅有5-8米，当用户佩戴的手环不在本距离内，例如外出情况下，键盘将处于锁定状态，不可使用。

蓝牙通信模块可以有多种具体电路结构。图4为本发明实施例中蓝牙通信模块的一个具体实例图。如图4所示，在本例中，蓝牙通信模块采用HJ-580X，尺寸仅为5mm*6.2mm，蓝牙核心选择功耗很低的DA14580，休眠下的电流仅为2uA，500ms的广播间隙，最大电流仅为80uA左右，在不广播的时候为2uA，10ms连接间隙，最大功耗仅仅280uA左右。退出休眠模式，全速工作后，平均电流小于1.3mA。

实施时，蓝牙通信模块可以使键盘与计算机主机实现蓝牙通信。为彻底达到保护用户数据安全的目的，采用蓝牙无线通信，在未满足指纹认证或手环认证的情况下，锁定键盘，禁止使用。这样，通过指纹和手环双重保护提供键盘的安全防护，只有同时满足指纹录入成功和手环在键盘附近两个条件时，键盘才可以使用。

在一个实施例中，蓝牙通信模块还与按键连接，可以进一步用于在锁定键盘后，当用户仍通过按键输入内容，向计算机主机发送关机指令。即在键盘已锁定后，若用户仍强行使用，则由蓝牙通信模块向计算机主机发送关机指令，使计算机主机执行关机操作。

蓝牙通信模块还可以使键盘与用户手环实现蓝牙通信。当用户佩戴的心率监测手环可以与键盘主体通过蓝牙配对，蓝牙通信模块从用户手环获取用户健康数据，用户健康数据例如可以包括用户心率数据、用户工作时间等能够反映用户健康状态的相关数据。

在蓝牙通信模块从用户手环获取用户健康数据后，系统显示模块可以显示用户健康数据。在实施例中，系统显示模块可以进一步用于在用户健康数据不满足预设条件时显示报警信息。例如，当用户心率数据不在健康心率范围，说明用户出现健康问题，此时系统显示模块可以通过显示报警信息提示用户。

在另一例中，蓝牙通信模块可以进一步用于在用户健康数据不满足预设条件时发出报警信息。例如，当用户心率数据不在健康心率范围，蓝牙通信模块可以向其它设备，例如用户手机等发出报警信息提示用户。在一个具体实例中，蓝牙通信模块可以进一步用于在用户健康数据不满足预设条件时向用户手环发出报警信息，以使用户手环根据该报警信息产生震动。由此可见，本发明实施例的键盘可以实现使用者的健康监测，通过用户佩戴的手环，监测使用者的工作时间、心率血压等用户健康数据，还可以通过系统显示模块显示预警和手环震动预警两种方式提醒用户。

实施例中，系统显示模块除了可以显示蓝牙通信模块从用户手环获取的用户健康数据外，还可以显示一些用户自定义信息。例如，系统显示模块还与按键连接，进一步用于显示用户通过按键设置的自定义内容。如用户可以通过按键设置一些会议日程、待办事项等。

在另一例中，蓝牙通信模块还与按键连接，进一步用于根据用户通过按键输入的指令从计算机主机获取内容；系统显示模块进一步用于显示蓝牙通信模块从计算机主机获取的内容。例如，用户通过按键输入获取指定行业新闻的指令，蓝牙通信模块根据该指令从计算机主机获取指定行业新闻，系统显示模块显示这些行业新闻。

实施例中系统显示模块可以是在键盘上嵌入的一块液晶显示屏，用户可以在该显示屏上实时查看自己的心率信息。除此以外，如上所述，用户可以自定义在显示屏上的显示内容。例如用户的会议日程、待办事项、行业新闻等等，这样就可以免去多次繁琐的在电脑上查找相关内容。

实施时系统显示模块可以采用多种电路来实现。举一例，可以选用3V工作的WGM12864M LC显示模块和超低功耗单片机MSP430F149来构成系统显示模块，完成接收数据和显示信息功能。图5为本例中系统显示模块的硬件电路示例图。如图5所示，电路中用MSP430F149的串口接收主通讯控制器传来的数据，经过处理在MSP430F149单片机的I/O口送给LCD进行显示，完成主通讯控制器对各终端的控制和传递数据。图5中MSP430F149的P5.0和P5.1为LCD左右半屏的片选信号CS1和CS2，P5.2为LCD的R/W读写控制线，P5.3为LCD的E使能信号，P5.4为LCD的D/I数据/指令选择信号，P4口作为LCD显示数据通讯口。MSP430F149的两个外部时钟分别接低速时钟32768Hz和高速时钟8Mhz，以提供不同的工作频率。

实施例中，键盘电源可以选用电池2.4V电压的输入方式，键盘中各模块5V电压可以通过DC/DC转换的形式实现，3.3V与1.8V电压的输出可以通过LDO调整输出即可完成。

如图6所示，本发明实施例还提供一种键盘系统，该键盘系统包括上述的键盘10，以及用户手环20。

实施例中用户手环用于监测用户健康数据，例如监测用户心率。在具体的实例中，当用户健康数据不满足预设条件时可以接收键盘通过蓝牙通信模块发来的报警信息，根据该报警信息产生震动以提示用户出现健康问题。

实施例中用户手环可以采用光电式心率传感器作为光发射器；采用环境光感受器作为光接收器。举一例，图7为本例中用户手环的电路原理示例图，如图7所示，本例中用户手环使用光电式心率传感器作为光发射器，该传感器采用了AM2520绿光LED，峰值波长为515nm；而光接收器为APDS-9008环境光感受器，感受峰值波长为565nm；两者的峰值波长相近，灵敏度较高。此外，由于脉搏信号的频带一般在0.05～200Hz之间，信号幅值小，在毫伏级水平，容易受到干扰。因此，在信号采集之后，还需要通过滤波电路、放大电路来滤除干扰，获取较为准确的脉搏信号。用户的心率可以显示在键盘上的系统显示模块上，用户在使用键盘时可以实时查看，随时获取自身的健康信息，并在身体预警时做出相应的处理。

综上所述，本发明实施例的键盘，蓝牙通信模块可以从用户手环获取用户健康数据，系统显示模块可以显示用户健康数据，能够使用户及时获知自身健康状况，达到实时监测用户健康数据的效果，有效保护用户身体健康；指纹录入模块匹配用户指纹，蓝牙通信模块与用户手环进行实时配对，且蓝牙通信模块在用户指纹匹配失败或用户手环配对失败时锁定键盘，从而通过指纹匹配和手环配对的双重认证方式，确保键盘使用的安全性，有效保护用户信息安全，可以避免用户在录入指纹离开工作岗位的间隙产生信息安全漏洞。

进一步的，本发明实施例的键盘中系统显示模块可以由用户自定义显示内容，可以实时为用户提供所需的重要信息，如满足用户需求且对用户具有提醒作用的会议日程、待办事项及行业新闻等，从而丰富了键盘的显示内容。本发明实施例的键盘在用户出现健康问题时，还可以及时发送报警信息。

本发明实施例的键盘在安全性方面，可以采用直流低电压供电，且由于硬件电路的低功耗设计，整个电路都不便会有较大的电流，具有较高的安全性；在性能方面，可以采用高精度、高速度蓝牙通信模块，键盘与计算机主机以及手环的通信速度快、效率高，丢包率可以控制在很低的范围内；在功耗和成本方面，功耗和成本较低，易于实现；在效率方面，由传统键盘功耗大、速度低的有线传输方式改为功耗低、速度快的蓝牙4.0无线传输模式，传输速度大大提升，传输数据准确率也得到了很好的保障。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种键盘，其特征在于，包括：按键、指纹录入模块、蓝牙通信模块和系统显示模块；

指纹录入模块用于采集和匹配用户指纹；

蓝牙通信模块与指纹录入模块连接，用于与用户手环进行实时配对；在用户指纹匹配失败或用户手环配对失败时锁定键盘；在用户手环配对成功后，从用户手环获取用户健康数据；

系统显示模块与蓝牙通信模块连接，用于显示用户健康数据。

2.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，指纹录入模块包括；

指纹采集传感器，用于采集用户指纹；

指纹识别电路，用于匹配用户指纹。

3.如权利要求2所述的键盘，其特征在于，指纹采集传感器采用MBF200指纹采集传感器；和/或，指纹识别电路采用S3C2410处理器。

4.如权利要求2所述的键盘，其特征在于，指纹识别电路包括RC复位电路，用于进行指纹识别电路复位。

5.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，蓝牙通信模块进一步用于从用户手环获取用户心率数据。

6.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，系统显示模块进一步用于在用户健康数据不满足预设条件时显示报警信息。

7.如权利要求1所述的键盘，其特征在于，蓝牙通信模块进一步用于在用户健康数据不满足预设条件时发出报警信息。

8.如权利要求7所述的键盘，其特征在于，蓝牙通信模块进一步用于在用户健康数据不满足预设条件时向用户手环发出报警信息，以使用户手环根据该报警信息产生震动。

9.如权利要求1至8任一项所述的键盘，其特征在于，系统显示模块还与按键连接，进一步用于显示用户通过按键设置的自定义内容。

10.如权利要求1至8任一项所述的键盘，其特征在于，蓝牙通信模块还与按键连接，进一步用于根据用户通过按键输入的指令从计算机主机获取内容；系统显示模块进一步用于显示蓝牙通信模块从计算机主机获取的内容。

11.如权利要求1至8任一项所述的键盘，其特征在于，蓝牙通信模块还与按键连接，进一步用于在锁定键盘后，当用户仍通过按键输入内容，向计算机主机发送关机指令。

12.一种键盘系统，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的键盘，以及用户手环。

13.如权利要求12所述的键盘系统，其特征在于，用户手环采用光电式心率传感器作为光发射器；采用环境光感受器作为光接收器。