CN2168285Y

CN2168285Y - 一种计算机键盘

Info

Publication number: CN2168285Y
Application number: CN 93241344
Authority: CN
Inventors: 朱凌
Original assignee: Inventec Corp
Current assignee: Inventec Corp
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2003-10-07

Abstract

本实用新型提供一种计算机键盘。标准键盘上均有一组光标键，用于控制光标上下左右移动，但只能控制光标沿水平或垂直方向移动使用十分不便。本实用新型的计算机键盘上或利用一般键盘使用了万向光标键，该万向光标键包含一滚球、X轴向滚动传感器和Y轴向滚动传感器，X轴向滚动传感器和 Y轴向滚动传感器分别检测滚球X轴向和Y轴向滚动分量，通过计算得到移动光标的方向，通过控制软件直接将光标沿该方向移动。因此使用方便，快速。

Description

本实用新型涉及一种计算机键盘。

标准的计算机键盘除了有一组按一定规律排列的字母键（普通键）和功能键外，还包括有一套或两套光标键，表示上下左右四个方向，在控制屏幕光标移动、文本图象显示卷屏等应用场合起着重要作用。但，由于该四个光标键同时只能有一个键有效，即在同一时间只能控制光标向一个方向（上、下、左或右）移动，不能斜向移动，因此使用不甚方便。例如对于目前流行的视窗显示系统，要卷动视窗中较大面积范围的显示内容时，必须经过水平和垂直两个方向的多次动作，按多次键，操作较繁复。

本实用新型的目的在于提供一种计算机键盘，或是一般计算机键盘，或是滚球式键盘，该键盘上的光标键能以任意方向移动光标，或卷动显示内容，并且可以控制移动和卷动的速度。

本实用新型的计算机键盘如为滚球式，包括普通键、功能键和光标键，所述光标键包括一端呈球状的滚球、位于滚球球形底部的按键触点，能保持按键触点打开的弹性机构和两组滚动传感器：X轴向滚动传感器和Y轴向滚动传感器，每组滚动传感器包括滚动传感滑轮、通过连轴与滚动传感滑轮连接的光栅盘和分别位于光栅盘两侧的一发光元件和至少两个光敏元件，X轴向和Y轴向滚动传感器的滚动传感滑轮的轮缘与所述滚球的球形表面相接触，以使滚动传感滑轮随滚球滚动而转动；两滚动传感滑轮的轴线相互垂直，所述光栅盘上沿其圆周方向开有多个光孔，所述两光敏元件的间距小于所述光栅盘上两相邻光孔的间距。

如上所述，本实用新型中的光标键采用球状滚球，因此可以向任意方向滚动，并带动滚动传感滑轮转动。由于以不同方向滚动滚球对X轴向传感器和Y轴向传感器中的滚动传感滑轮转动的幅度或幅度比不同，因此可通过光敏元件检测出上述滚动滑轮转动的幅度然后计算出幅度比，根据幅度比确定控制光标移动或屏幕卷动方向；根据幅度大小确定移动或卷动速度。因此本实用新型中的光标键能控制光标以任意方向移动或以任意方向卷动屏幕显示的内容。并且还可根据光标键被按下的程度确定光标移动和屏幕卷动的速度。

下面结合附图详细描述本实用新型的实施例。

图1是本实用新型的键盘的外形图；

图2是本实用新型的键盘中光标键的结构示意图；

图3是光标键中滚动传感器的结构示意图；

图4是光栅盘的结构示意图；

图5是光敏元件的电连接图；

图6是图5中两光敏元件的输出波形图。

如图1所示，本实用新型的计算机键盘与传统的标准键盘一样，可以包括普通键1、功能键2、数字小键盘3和光标键4，与传统标准键盘不同的是本实用新型的计算机键盘的光标键4采用了万向光标键。下面结合图2和图3描述万向光标键4的结构。

如图2、图3所示，万向光标键中包括滚球41和滚动传感器5，滚球41一端呈球状，在滚球41非球面部分上设置有键壳42，键壳42上可以标有如图1所示的方向符号。键壳42由弹簧43支撑，以保证在常态时使位于滚球41下方的按键触点44打开。当然，键壳42和滚球41也可以用有弹性的橡胶支撑。滚球传感器5包括滚动传感滑轮51、光栅盘52、光敏元件53和发光元件54，在滚动传感滑轮51和光栅盘52之间用连轴55连接，连轴55的两端分别与滚动传感滑轮51和光栅52的圆心相连。本万向光标键4包括有两组结构相同的滚动传感器；一组为X轴向滚动传感器，另一组为Y轴向滚动传感器。X轴向滚动传感器的X轴向滚动传感滑轮51a和Y轴向滚动传感器的Y轴向滚动传感滑轮51b的轮缘与滚球41球面部分接触，且两滚动传感滑轮51a、51b的轴线相互垂直。它们分别获取滚球41在X轴向上的滚动分量和在Y轴向上的滚动分量。光敏元件53和发光元件54分别设置在光栅盘52的两侧，如图4所示，在光栅盘52上沿其圆周方向上开设有一圈光孔56，发光元件54发出的光通过光栅盘52上的光孔能到达光敏元件53。在每个滚动传感器中包括两个光敏元件53a、53b，这两个光敏元件可以如图5所示方式并联连接。两个光敏元件53a、53b的间距小于光栅盘52上相邻光孔的间距，以便两个光敏元件53a、53b发出的电脉冲有一时间差。该时间差用于判别光标键被按下的方向（下文将详细描述）。在本实施例中，光敏元件53可采用光敏三极管，发光元件54可采用发光二极管。

下面解释本实用新型的计算机键盘中的万向光标键4的工作原理。

（1）万向光标键4被以X轴向按下时，触点44闭合，计算机获得光标键被按下信息，开始读取X轴向滚动传感器和Y轴向滚动传感器的光敏元件的输出信号。此时，X轴向滚动传感器的滚动传感滑轮转动，Y轴向滚动传感器的滚动传感滑轮不转动，则X轴向滚动传感器的两个光敏元件输出如图6所示的脉冲串，其中波形A为光敏元件53a输出的信号，波形B为光敏元件53b输出的信号。光敏元件53a、53b输出的脉冲个数随光标键被按下的程度而变化，两波形之间有一时间差t₀。光标键被沿X轴正向和负向按下时该时间差t₀的符号不同，即如果光标键被沿X轴正向按下时，光敏元件53a输出的脉冲超前光敏元件53b输出的脉冲，t₀取正值；反之如果光标键被沿X轴负向按下时，光敏元件53a输出的脉冲滞后于光敏元件53b输出的脉冲，t₀取负值。计算机中的控制软件可以根据上述的光敏元件输出的脉冲个数和时间差来确定移动光标的方向和速度。

（2）万向光标键被以Y轴向按下时，触点44闭合，X轴向滚动传感器的滚动传感滑轮不转动，Y轴向滚动传感器的滚动传感滑轮转动，其输出的信号与（1）中X轴向传感器输出的信号相似，在此不再重复。

（3）万向光标被斜向按下时，按键触点44闭合，X轴向滚动传感器和Y轴向滚动传感器的滚动传感滑轮均转动，但两者的转动幅度不同，因而X轴向滚动传感器和Y轴向滚动传感器中的光敏元件输出的脉冲数不同。假设X轴向滚动传感器输出的脉冲数为Px，Y轴向滚动传感器输出的脉冲数为Py，Px、Py的正负符号由传感器中两光敏元件输出的前后次序确定，因此，光标键被按下的发向θ＝arcty (Py)/(Px) 。这些判定和计算工作可以由计算机软件来完成，并通过软件直接使光标和屏幕沿θ方向移动或卷动，移动或卷动的速度随光标键按下的程度，即X轴向滚动传感器输出的脉冲数Px或Y轴向滚动传感器输出的脉冲数Py而变化。

本实用新型的键盘发出的光标键信息无论在一般键盘或滚球式键盘需要在相应软件的控制下才能得到应用。这部份软件包括键盘光标信息编码方式、键盘与主机的软件界面以及应用程序与键盘服务例程的界面。根据PC工业界的“兼容”准则，应用程序与键盘服务例程界面应与普通PC键界一致。因此下面着重描述前两部分。

光标键信息编码：光标键信息编码应能完全反映出光标键的方向信息，同时要与现有键码尽量减少冲突，提高兼容程度。

1.键盘发送的光标键编码。

普通键盘发送的接通扫瞄码均小于127，断开码则前缀FOH字节再发接通扫瞄码。此外，键盘还要发一些应答码以响应接口电路的命令。

为了与普通键盘的编码向下兼容，光标键编码采取前缀控制码和后续计数码的形式。控制码为一字节长，取值为大于127的除断开码、应答码之外的数。后续计数码根据不同的具体实现可有不同长度，推荐为一个字节。此字节的高4位代表X计数值，低4位是Y计数值。每四位的最高位是符号位，代表光标方向。这样X，Y各有8级，共为64级分辨率，角度辨别级限为90／64约1.4这对绝大多数应用场合已足够精确。

键盘CPU负责把原始的光栅光量脉冲计数值转换为一字节的计数码。由于光标盘的每次操作总有按键和释放的步骤，就会使CPU得到依次的正负计数值。为了输出正确反映方向的计数值，CPU把这些计数值求和，然后归化为计数码，当计数码很小时，CPU就忽略此信息，不再发送。这类似于普通按键操作：必须按到一定程度才为键盘接收。

主机键盘接口电路接到光标盘控制码后，再接受其后的计数码。

2.主机键盘接口保存的编码及BIOS界面。

如前所述，键盘接口有两种工作方式：中断和非中断方式，说明如下：

（1）中断方式键盘编码；

在此方式下，光标盘的键码为两字节：低字节是“扩展标志码”，其值应是同PC键码不发生冲突的数，推荐为OEEH，高字节即是前述的计数码。每次光标盘动作引起INT9H键盘中断例程时，这16bit信息被存入PC机系统BIOS参数区中的键盘缓冲区，等待应用程序的处理。

这样的工作方式效率极高，应用程序只要在读键码时识别出光标键的标志字节就可以获得后续的方向信息，从而通过相应软件控制，方便用户的屏幕操作。

（2）非中断方式。

在此方式下，光标键动作不引起中断，故其键码不存入系统BIOS参数区。应用程序通过扩展的BIOS接口与光标键联系。

为与现有BIOS兼容，新型键盘BIOS扩展应不与已有的功能号冲突。推荐使用下述接口：

INT16H

输入：AH＝21H

输出：AX＝16bit光标盘键码（同前述）

无论何种方式，应都可用指令指定一种“兼容编码”方式，当按下光标盘时，键盘接口电路将根据最近似的原则发出原普通光标键的中断信号，例如，按下左上方60°光标键后，将发出“UP”键盘中断。

上面对本实用新型的计算机键盘控制软件功能作了简单的说明，本领域普通技术人员根据计算机键盘的结构结合上面的对控制软件的简单描述就能设计出相应的控制软件，因此在此对控制软件就不作详细介绍。

Claims

1、一种可使光标以任意方向移动的计算机键盘，包括普通键、功能键和光标键，此计算机键盘或为一般式键盘或滚球式键盘其特征在于所述光标键包括一端呈球状的滚球，位于滚球球形底部的按键触点、能保持按键触点打开的弹性机构和两组滚动传感器：X轴向滚动传感器和Y轴向滚动传感器；每组滚动传感器包括滚动传感滑轮、通过连轴与滚动传感滑轮连接的光栅盘和分别位于光栅盘两侧的一发光元件和至少两个光敏元件；X轴向和Y轴向滚动传感器的滚动传感滑轮的轮缘与所述滚球的球表面相接触，以使滚动传感滑轮随滚球滚动而转动；两滚动传感滑轮的轴线相互垂直，所述光栅盘上沿其圆周方向开有多个光孔，所述两光敏元件的间距小于所述光栅盘上两相邻光孔的间距。

2、如权利要求1所述的计算机键盘，其特征在于所述弹性机构为弹簧。

3、如权利要求1所述的计算机键盘，其特征在于所述光敏元件为光敏三极管，所述发光元件为发光二极管。