CN109298794A - 一种具有投影功能的机械键盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有投影功能的机械键盘，包括一键盘本体，在该键盘本体内设置有一PCB板，还包括设置于键盘本体内且电连接至PCB板的一电脑主板，在该机械键盘本体侧边设置有电连接至电脑主板的至少一USB接口，在该USB接口上插设有一投影模块。本发明提供的具有投影功能的机械键盘，其除了具有常规键盘的功能外，还集成了电脑主机与投影仪的功能，即只要一个机械键盘，即可完成正常电脑完成的所有工作，实现随时随地作为电脑使用，给外出携带及使用带来很大的便利性，与常规电脑相比，降低了成本，减小了体积，提高了使用的便利性。
Description
技术领域
本发明涉及机械键盘领域，尤其涉及一种具有投影功能的机械键盘。
背景技术
键盘是电脑输入操作的一种常用设备，不管是笔记本还是台式机均需要键盘来完成输入操作。因此，不管是在家中、办公室、还是外出，均需要配备键盘才能完成正常的操作输入需求。同时，需要搭配上电脑主机、显示器等，完成工作。然而，电脑主机、显示器及键盘相结合，不但购买成本高，而且体积与重量都较大，给设备的移动及携带均带来很大的不便。
同时，在需要向多人展示信息的会议中，需要在电脑上额外连接较大体积与重量的投影仪来实现投影。常规的投影仪体积大，重量重，携带不便，无法随时随地使用，给使用带来很大的不便。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种具有投影功能的机械键盘，其除了具有常规键盘的功能外，还集成了电脑主机与投影仪的功能，即只要一个机械键盘，即可完成正常电脑完成的所有工作，实现随时随地作为电脑使用，给外出携带及使用带来很大的便利性，与常规电脑相比，降低了成本，减小了体积，提高了使用的便利性。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种具有投影功能的机械键盘，包括一键盘本体，在该键盘本体内设置有一PCB板，其特征在于，还包括设置于键盘本体内且电连接至PCB板的一电脑主板，在该机械键盘本体侧边设置有电连接至电脑主板的至少一USB接口，在该USB接口上插设有一投影模块。
作为本发明的进一步改进，所述USB接口的数量为两个，其中一USB接口供投影模块插接，另一USB接口用于外接充电。
作为本发明的进一步改进，所述USB接口为Type接口。
作为本发明的进一步改进，所述投影模块包括电连接至电脑主板的一主控单元、电连接至主控单元的一投影光机驱动单元、及电连接至投影光机驱动单元的一投影光机单元。
作为本发明的进一步改进，所述主控单元为S5PV210主控制器。
作为本发明的进一步改进，所述投影光机驱动单元包括：
RGBLED控制芯片，用于对R、G、B三色LED光源的驱动控制，实现投影光强的控制；
DLPC2607图像处理芯片，用于对DMD光学微镜的驱动控制，实现画面的投射功能；
图像信号经RGBLED控制芯片转化后，由PWM信号分别控制R、G、B三色LED，LED发出的三色光线照射到DMD微镜上；同时，DLPC2607图像处理芯片根据图像信号对DMD微镜进行扭转控制，使相应比例的三色光反射到投影镜头，进行投影。
作为本发明的进一步改进，所述投影光机单元包括位于RGBLED入射光线与DMD光学微镜之间的匀光器件、及位于RGBLED入射光线与匀光器件之间的二向色分光镜组，其中，该匀光器件为透射式复眼透镜，该透射式复眼透镜主要由一前置复眼透镜与一后置复眼透镜组成，该前置复眼透镜与后置复眼透镜为布置在同一水平轴上的两个平行透镜阵列，该透射式复眼透镜将入射的圆形光斑转化为与DMD微镜耦合的方形光斑。
作为本发明的进一步改进，所述S5PV210主控制器与RGBLED控制芯片之间通过I2C总线进行通信，所述S5PV210主控制器与DLPC2607图像处理芯片之间通过SPI接口进行通信。
作为本发明的进一步改进，所述电脑主板与PCB板之间通过排针或者FPC软排线连接。
作为本发明的进一步改进，在所述键盘本体内设置有电连接至电脑主板的一供电模块。
作为本发明的进一步改进，所述供电模块包括：
锂电池充电电路，用于对内置锂电池充电；
外部电源与锂电池供电切换电路，用于完成外部电源与内置锂电池供电的切换；
投影模块电压产生电路，将外部电源的电压和/或内置锂电池的电压调整至合适的电压值；
电压转换电路，通过DC-DC转换，产生所需的电压。
作为本发明的进一步改进，所述外部电源与锂电池供电切换电路、和投影模块电压产生电路相连接，包括电压检测芯片U1、场效应管Q1、整流二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C1与电容C2，其中，该电压检测芯片U1的第1引脚分别连接至电阻R1一端与电阻R2一端，该电压检测芯片U1的第2引脚接地，该电压检测芯片U1的第3引脚分别连接至电阻R1另一端与电容C1一端，该电容C1另一端接地；该电阻R2另一端连接至场效应管Q1的栅极，该场效应管Q1的漏极连接至锂电池端VDD_BAT，该场效应管Q1的源极分别连接至整流二极管D1负极与投影模块电压产生端SYS_PWR，该整流二极管D1正极分别连接至电容C2一端与外部电源端VDD_EXT，该电容C2另一端接地。
作为本发明的进一步改进，所述电压转换电路包括电压转换芯片U2、电阻R3～R6、电容C3～C7、发光二极管D2、电感L1、电感L2、保险丝F1，其中，所述电压转换芯片U2的第1引脚与第2引脚均连接至电感L2一端；电压转换芯片U2的第3引脚分别连接至电压转换芯片U2的第4引脚、电阻R4一端、电阻R5一端、电容C5一端、电容C6一端、电容C7一端与保险丝F1一端，电阻R4另一端连接至电压转换芯片U2的第7引脚，该电阻R5另一端连接至电压转换芯片U2的第5引脚；该电容C5另一端、电容C6另一端与电容C7另一端均接地；该保险丝F1另一端分别连接至电阻R6一端、及所需电压输出端，该电阻R6另一端连接至发光二极管D2正极，该发光二极管D2负极接地；该电压转换芯片U2的第6引脚连接至电容C4一端，该电容C4另一端连接至电压转换芯片U2的第11引脚，且该电容C4接地；该电压转换芯片U2的第9引脚连接至电阻R3一端；该电压转换芯片U2的第10引脚分别连接至电感L2另一端、电感L1一端与电容C3一端，该电容C3另一端接地，该电感L1另一端连接至投影模块电压产生端SYS_PWR。
本发明的有益效果为：
(1)通过在机械键盘内增设电脑主板，电脑主板具有常规电脑主机中主板的所有功能，使机械键盘具有其原有功能的同时，可作为电脑主机使用，通过USB接口可直接连接显示器或者投影模块就可以作为电脑操作，而无需额外增加电脑主机使用，与常规电脑相比，降低了成本，减小了体积与重量，提高了使用的便利性；
(2)通过为机械键盘增设可插拔式投影模块，在需要使用投影功能时，只要将投影模块插到键盘本体的USB接口上，即可完成投影模块与电脑主板之间的电连接及通讯，因此，使机械键盘除了具有常规键盘的功能外，还集成了电脑主机与投影仪的功能，即只要一个机械键盘，即可完成正常电脑完成的所有工作。当外出时，只要携带机械键盘，就可以随时随地作为电脑使用，还具有投影功能。当不需要使用投影功能时，只要拔出投影模块即可，给使用者带来很大的便利性，整体成本降低，体积与重量减小。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明机械键盘的整体结构示意图；
图2为本发明机械键盘的部分内部结构示意图；
图3为本发明外部电源与锂电池供电切换电路、和投影模块电压产生电路相结合的原理图；
图4为本发明电压转换电路的原理图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。
请参照图1与图2，本发明实施例提供一种具有投影功能的机械键盘，包括一键盘本体1，在该键盘本体1内设置有一PCB板2。本实施例机械键盘还包括设置于键盘本体1内且电连接至PCB板2的一电脑主板3，该电脑主板3与PCB板2之间通过排针或者FPC软排线连接；在该机械键盘本体1侧边设置有电连接至电脑主板3的至少一USB接口4，在该USB接口4上插设有一投影模块5。在本实施例中，为了便于携带，投影模块5为微型投影仪。
作为本实施例的进一步改进，本实施例USB接口4的数量为两个，其中一USB接口4供投影模块5插接，另一USB接口4用于外接充电，通过USB接口4可以外接电源为键盘与投影模块5提供电能，也可以用于连接移动设备进行充电。同时，本实施例USB接口为Type接口。
本实施例通过在内部增设电脑主板3，电脑主板3为常用电脑中使用的主板，具有常规电脑主机中主板的所有功能，使机械键盘具有其原有功能的同时，可作为电脑主机使用，通过USB接口4直接连接显示器等设备就可以作为电脑操作，而无需额外增加电脑主机使用。
同时，增设可插拔式投影模块5，在需要使用投影功能时，只要将投影模块5插到键盘本体1的USB接口4上，即可完成投影模块5与电脑主板3之间的电连接及通讯，则本实施例提供的机械键盘除了具有常规键盘功能的基础外，还集成了电脑主机与投影仪的功能，赋予了机械键盘更多的功能。当外出时，只要携带机械键盘，就可以随时随地作为电脑使用，还具有投影功能。当不需要使用投影功能时，只要拔出投影模块5即可，给使用者带来很大的便利性。
在本实施例中，所述投影模块5包括电连接至电脑主板3的一主控单元、电连接至主控单元的一投影光机驱动单元、及电连接至投影光机驱动单元的一投影光机单元。
在本实施例中，所述主控单元为S5PV210主控制器。S5PV210采用了ARMCortexTM-A8内核，ARMV7指令集，主频可达1GHZ。且采用了二级缓存的架构，其一级缓存和二级缓存分别为32KB和512KB。具有高性能的运算能力，其运算能力可以达到2000DMIPS，即在不到一秒的极短时间内可以运算2亿条指令集。同时，S5PV210包含很多强大的硬件编解码功能，内建MFC，支持众多格式视频和各种格式图片的编码、解码。
S5PV210除了具有以上众多功能外还具有以下几大特点：S5PV210的存储控制器支持LPDDR1、LPDDR2和DDR2类型的RAM，Flash支持Nandflash、Norflash、OneNand等。S5PV210芯片是584引脚的FCFBGA封装，引脚间距0.65mm，体积为17x17mm。S5PV210提供的外围接口非常丰富，包括：24位支持1024X768(XGA)分辨率的TFTLCD控制器、支持最大12M(8192x8192)的摄像机接口、8位国际电联601/656和MPDI/CSI、4路Uarts、24通道DMA、带PWM的4位定时器、用于音频编解码器的3通道24位I2S总线、可达400Kbit/s的3-chI2C总线、2-ch HS-SPI、USB主机2.0、USBOTG2.0480Mbps、4通道SD/SDIO/HS-MMC接口、10通道12位多路复用ADC、1-chAC-97音频编解码器接口、3通道PCM串行音频接口、HDMI和电视输出(PAL/NTSC)、14X8键盘接口、237GPIO等。
在本实施例中，所述投影光机驱动单元包括：
RGBLED控制芯片，用于对R、G、B三色LED光源的驱动控制，实现投影光强的控制；具体的，RGBLED控制芯片为TFP401。
DLPC2607图像处理芯片，用于对DMD光学微镜的驱动控制，实现画面的投射功能；
图像信号经RGBLED控制芯片转化后，由PWM信号分别控制R、G、B三色LED，LED发出的三色光线照射到DMD微镜上；同时，DLPC2607图像处理芯片根据图像信号对DMD微镜进行扭转控制，使相应比例的三色光反射到投影镜头，进行投影。
在本实施例中，所述投影光机单元包括位于RGBLED入射光线与DMD光学微镜之间的匀光器件、及位于RGBLED入射光线与匀光器件之间的二向色分光镜组，其中，该匀光器件为透射式复眼透镜，该透射式复眼透镜主要由一前置复眼透镜与一后置复眼透镜组成，该前置复眼透镜与后置复眼透镜为布置在同一水平轴上的两个平行透镜阵列，该透射式复眼透镜将入射的圆形光斑转化为与DMD微镜耦合的方形光斑。由前后布置的前置复眼透镜与后置复眼透镜经过对光的多次重叠，实现良好的匀光效果。
本实施例投影光机单元，采用二向色分光镜组来实现RGB二基色合光的作用，不仅可以减少投影模块5的质量，还可以降低成本。同时，为了提高光能利用率得到更好的均匀光，将入射的圆形光斑通过透射式复眼透镜转化为与DMD微镜耦合的方形光斑。从而不但缩短了光程，而且得到了相对均匀的出射光斑。
在本实施例中，所述S5PV210主控制器与RGBLED控制芯片之间通过I2C总线进行通信。I2C总线是一种双线总线类型，I2C总线的两根线分别是SDA和SCL，其中SDA是I2C总线的串行数据线，负责数据的传输；SCL是I2C总线的串行时钟线，负责为外界芯片或设备提供时钟以实现同步效果。两条线可以挂多个设备。智能的I2C设备里有个固化的地址。主控制器与外设进行通信的时候就是通过这个固化的地址来找到对应的外设的，想控制哪一个外设就首先在I2C总线上传输外设的地址。
同时，所述S5PV210主控制器与DLPC2607图像处理芯片之间通过SPI接口进行通信。由于SPI是一种全双工串行通讯协议，所以SPI的总线两端连接的设备均可以作为主机，也可以作为从机。此外，标准的SPI协议有点类似于自行车的链条，是一种双向读取数据的协议。也就是说当主机向从机发送数据的同时也同样需要读取从机相同字节的数据。SPI总线在传输数据时和I2C总线协议一样也是先传输高位数据，后传输地位数据。
在本实施例中，在所述键盘本体内设置有电连接至电脑主板的一供电模块，该供电模块不但为机械键盘供电，还为投影模块供电。具体的，该供电模块包括：
锂电池充电电路，用于对内置锂电池充电；
外部电源与锂电池供电切换电路，用于完成外部电源与内置锂电池6供电的切换；
投影模块电压产生电路，将外部电源的电压和/或内置锂电池的电压调整至合适的电压值；
电压转换电路，通过DC-DC转换，产生所需的电压。
在本实施例中，机械键盘可以为无线机械键盘，也可以为有线机械键盘。当为无线机械键盘时，通过内置锂电池6供电；当为有线机械键盘时，可以由内置锂电池充电，当然也可以由连接于机械键盘上的USB充电线(图中未示出)直接连接至外部电源进行充电。
内置锂电池6供电虽然能解决微型投影仪易便携的问题。但是，锂电池总会有电量不足的时候，因此在对锂电池进行充电的过程中就会使用外部电源供电，当存在外部电源时，说明锂电池电量不足，此时微型投影仪能够自动切换到外部电源供电。具体工作由外部电源与锂电池供电切换电路实现。
具体的，如图3所示，所述外部电源与锂电池供电切换电路、和投影模块电压产生电路相连接，包括电压检测芯片U1、场效应管Q1、整流二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C1与电容C2，其中，该电压检测芯片U1的第1引脚分别连接至电阻R1一端与电阻R2一端，该电压检测芯片U1的第2引脚接地，该电压检测芯片U1的第3引脚分别连接至电阻R1另一端与电容C1一端，该电容C1另一端接地；该电阻R2另一端连接至场效应管Q1的栅极，该场效应管Q1的漏极连接至锂电池端VDD_BAT，该场效应管Q1的源极分别连接至整流二极管D1负极与投影模块电压产生端SYS_PWR，该整流二极管D1正极分别连接至电容C2一端与外部电源端VDD_EXT，该电容C2另一端接地。
在本实施例中，电压检测芯片U1采用XC61CN4002MR电压检测芯片，其为低功耗、高精度的电压检测芯片。首先，XC61CN4002MR电压检测芯片在做到电压检测精度很高的基础上，做到了受温度漂移特性的影响很小这一点。其次，与其他电压检测芯片不同的是，XC61CN4002MR电压检测芯片具有N沟道开漏输出模式。
由图3可知，当存在外部电源时XC61CN4002MR电压检测芯片U1的Vo管脚为高电平，此时场效应管Q1(例如，STS2301)处于截止状态，只能由整流二极管D1下方的VDD_EXT外部电源给系统供电。当不存在外部电源时，XC61CN4002MR电压检测芯片U1的Vo管脚为低电平，此时场效应管Q1处于导通状态，由于下方整流二极管D1的反向截止作用，电流不能通过整流二极管D1回流，故此时的VDD_BAT即锂电池供电电压可以给投影模块5供电。
同时，当使用外部电源供电时，场效应管Q1截止，此时5V的外部电源VDD_EXT经过整流二极管D1之后再给产生电压给投影模块5供电。
具体的，如图4所示，所述电压转换电路包括电压转换芯片U2、电阻R3～R6、电容C3～C7、发光二极管D2、电感L1、电感L2、保险丝F1，其中，所述电压转换芯片U2的第1引脚与第2引脚均连接至电感L2一端；电压转换芯片U2的第3引脚分别连接至电压转换芯片U2的第4引脚、电阻R4一端、电阻R5一端、电容C5一端、电容C6一端、电容C7一端与保险丝F1一端，电阻R4另一端连接至电压转换芯片U2的第7引脚，该电阻R5另一端连接至电压转换芯片U2的第5引脚；该电容C5另一端、电容C6另一端与电容C7另一端均接地；该保险丝F1另一端分别连接至电阻R6一端、及所需电压输出端，该电阻R6另一端连接至发光二极管D2正极，该发光二极管D2负极接地；该电压转换芯片U2的第6引脚连接至电容C4一端，该电容C4另一端连接至电压转换芯片U2的第11引脚，且该电容C4接地；该电压转换芯片U2的第9引脚连接至电阻R3一端；该电压转换芯片U2的第10引脚分别连接至电感L2另一端、电感L1一端与电容C3一端，该电容C3另一端接地，该电感L1另一端连接至投影模块电压产生端SYS_PWR。
在本实施例中，电压转换芯片U2采用TPS61232电压转换芯片。TPS61232电压转换芯片具有一个内置的5A开关，在一个只有3.3V电源供电的情况下可以很好的输出一个最大电流为2.1A的5V稳定电压，具有高效的转换效率，为投影模块5提供稳定的所需电压。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种具有投影功能的机械键盘，包括一键盘本体，在该键盘本体内设置有一PCB板，其特征在于，还包括设置于键盘本体内且电连接至PCB板的一电脑主板，在该机械键盘本体侧边设置有电连接至电脑主板的至少一USB接口，在该USB接口上插设有一投影模块。
2.根据权利要求1所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述USB接口的数量为两个，其中一USB接口供投影模块插接，另一USB接口用于外接充电。
3.根据权利要求1所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述USB接口为Type接口。
4.根据权利要求1所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述投影模块包括电连接至电脑主板的一主控单元、电连接至主控单元的一投影光机驱动单元、及电连接至投影光机驱动单元的一投影光机单元。
5.根据权利要求4所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述主控单元为S5PV210主控制器。
6.根据权利要求4所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述投影光机驱动单元包括：
RGB LED控制芯片，用于对R、G、B三色LED光源的驱动控制，实现投影光强的控制；
DLPC2607图像处理芯片，用于对DMD光学微镜的驱动控制，实现画面的投射功能；
图像信号经RGB LED控制芯片转化后，由PWM信号分别控制R、G、B三色LED，LED发出的三色光线照射到DMD微镜上；同时，DLPC2607图像处理芯片根据图像信号对DMD微镜进行扭转控制，使相应比例的三色光反射到投影镜头，进行投影。
7.根据权利要求6所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述投影光机单元包括位于RGB LED入射光线与DMD光学微镜之间的匀光器件、及位于RGB LED入射光线与匀光器件之间的二向色分光镜组，其中，该匀光器件为透射式复眼透镜，该透射式复眼透镜主要由一前置复眼透镜与一后置复眼透镜组成，该前置复眼透镜与后置复眼透镜为布置在同一水平轴上的两个平行透镜阵列，该透射式复眼透镜将入射的圆形光斑转化为与DMD微镜耦合的方形光斑。
8.根据权利要求6所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述S5PV210主控制器与RGB LED控制芯片之间通过I2C总线进行通信，所述S5PV210主控制器与DLPC2607图像处理芯片之间通过SPI接口进行通信。
9.根据权利要求1所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述电脑主板与PCB板之间通过排针或者FPC软排线连接。
10.根据权利要求1所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，在所述键盘本体内设置有电连接至电脑主板的一供电模块。
11.根据权利要求10所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述供电模块包括：
锂电池充电电路，用于对内置锂电池充电；
外部电源与锂电池供电切换电路，用于完成外部电源与内置锂电池供电的切换；
投影模块电压产生电路，将外部电源的电压和/或内置锂电池的电压调整至合适的电压值；
电压转换电路，通过DC-DC转换，产生所需的电压。
12.根据权利要求11所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述外部电源与锂电池供电切换电路、和投影模块电压产生电路相连接，包括电压检测芯片U1、场效应管Q1、整流二极管D1、电阻R1、电阻R2、电容C1与电容C2，其中，该电压检测芯片U1的第1引脚分别连接至电阻R1一端与电阻R2一端，该电压检测芯片U1的第2引脚接地，该电压检测芯片U1的第3引脚分别连接至电阻R1另一端与电容C1一端，该电容C1另一端接地；该电阻R2另一端连接至场效应管Q1的栅极，该场效应管Q1的漏极连接至锂电池端VDD_BAT，该场效应管Q1的源极分别连接至整流二极管D1负极与投影模块电压产生端SYS_PWR，该整流二极管D1正极分别连接至电容C2一端与外部电源端VDD_EXT，该电容C2另一端接地。
13.根据权利要求12所述的具有投影功能的机械键盘，其特征在于，所述电压转换电路包括电压转换芯片U2、电阻R3～R6、电容C3～C7、发光二极管D2、电感L1、电感L2、保险丝F1，其中，所述电压转换芯片U2的第1引脚与第2引脚均连接至电感L2一端；电压转换芯片U2的第3引脚分别连接至电压转换芯片U2的第4引脚、电阻R4一端、电阻R5一端、电容C5一端、电容C6一端、电容C7一端与保险丝F1一端，电阻R4另一端连接至电压转换芯片U2的第7引脚，该电阻R5另一端连接至电压转换芯片U2的第5引脚；该电容C5另一端、电容C6另一端与电容C7另一端均接地；该保险丝F1另一端分别连接至电阻R6一端、及所需电压输出端，该电阻R6另一端连接至发光二极管D2正极，该发光二极管D2负极接地；该电压转换芯片U2的第6引脚连接至电容C4一端，该电容C4另一端连接至电压转换芯片U2的第11引脚，且该电容C4接地；该电压转换芯片U2的第9引脚连接至电阻R3一端；该电压转换芯片U2的第10引脚分别连接至电感L2另一端、电感L1一端与电容C3一端，该电容C3另一端接地，该电感L1另一端连接至投影模块电压产生端SYS_PWR。
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