DE10206022B4

DE10206022B4 - Tastatur

Info

Publication number: DE10206022B4
Application number: DE2002106022
Authority: DE
Inventors: Anatolij Zlatschewskij
Original assignee: Individual
Current assignee: ZLATSCHEWSKIJ, ANATOLIJ, 51063 KOELN, DE
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: DE10206022A1

Abstract

Tastatur mit
Tasten, die jeweils aus einem beweglichen und einem unbeweglichen Teil bestehen, und
einer Basisplatine, die einen Kopplungsblock enthält,
wobei sich im Inneren einer Taste ein Tastenschalter, ein flexibles Verbindungskabel, ein federndes Rückstellmittel, ein sich auf der Oberseite des Tastenkörpers befindendes Display und ein Display-Mikrokontroller befinden, der das Display steuert und der enthält:
einen Mikroprozessor (Arithmetik-Logikeinheit), ein ROM, der ein Programm zur Funktion des Display-Mikrokontrollers und die nötigen Konstanten enthält, ein RAM, einen Eingabe-Port, einen Ausgabe-Port und einen Eingabe-Ausgabe-Port,
wobei die Ausgänge des Ausgabe-Ports des Display-Mikrokontrollers an die entsprechenden Eingänge des Displays angeschlossen sind, und
wobei auf der Basisplatine die Tasten befestigt sind und die Tasten mit ihren flexiblen Kabeln an die Basisplatine angeschlossen sind,
wobei der Kopplungsblock mittels eines Übertragungskanals mit einem Prozessorsystem des höheren hierarchischen Niveaus verbunden ist,
wobei der genannte Tastenschalter jeder genannten Taste an den genannten Eingabe-Port...

Description

Es sind Tastaturen bekannt, welche Display-Tasten besitzen. Jede dieser Tasten besteht aus einem beweglichen und einem unbeweglichen Teil. Der bewegliche Teil enthält, wie die Druckschriften EP 0 226 392 , US 4 897 651 , US 4 551 717 zeigen, einen Körper, dessen Oberseite aus einem transparenten Material gefertigt ist. Im Inneren der Taste befindet sich ein Display, so dass man mit ihm angezeigte Abbildungen durch diese transparente Oberseite betrachten kann. Display-Eingänge sind an die entsprechenden Ausgänge eines Display-Kontrollers ( EP 0 226 392 ), Display-Treibers ( US 4 897 651 ) oder Mikro IC ( US 4 551 717 ) angeschlossen, welche das Display steuern und welche sich im Inneren jeder Taste befinden. Jede Taste ist mit einem Tastenschalter oder Drucksensor (z.B. Hall-Effekt-Drucksensor, wie es im EP 0 226 392 beschrieben) und mit einem Rückstellmittel des beweglichen Teils versehen. Die unbeweglichen Teile der Tasten sind an einer Basisplatine befestigt, wo auch alle nötigen elektrischen Verbindungen verwirklicht werden. Elektrische Verbindung zwischen dem beweglichen Teil und der Basisplatine oder zwischen den beiden Teilen der Taste wird mit einem flexiblen Kabel verwirklicht. Die Tastatur umfasst auch einen Zentral-Kontroller (eine CPU). Einerseits empfängt er von den Tastenschaltern Informationen über die Taste, die gedrückt worden ist, und übersendet diese Informationen (sog. Scancodes) an den Computer. Andererseits empfängt der Zentral-Kontroller vom Computer die Befehl- bzw. Zeichencodes und übersendet diese Informationen an die Display-Kontroller über einen Bus ( EP 0 226 392 ) oder eine Ketten-Struktur, deren jedes Glied ein Display-Kontroller ist ( US 4 897 651 ). Jeder Display-Kontroller empfängt diese Codes durch seinen Eingabe Port, decodiert sie und, wenn der Code an ihn adressiert wurde, gibt er durch seinen Ausgabe-Port die elektrischen Signale an sein Display aus. Auf solche Weise entsteht auf jeder Display-Taste eine Zeichen-Abbildung.

Die Verwendung derartiger Tastaturen ermöglicht einem Benutzer, sowohl die Tastaturzeichensätze als auch die Belegung der Tastenzeichen entsprechend dem Sprach- bzw. Landstandards einfach und schnell zu wechseln.

Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Tastaturen ist, dass die Abwesenheit der Rückbeziehungen (Feedbacks) zwischen dem Zentral-Kontroller und den Display-Kontrollern wegen des unidirektionalen Datenverkehrs zu Fehlern bei der Anzeige der Zeichen führen kann, wodurch die Zuverlässigkeit und die Qualität dieser Tastaturen gemindert wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist, den genannten Mangel zu beheben und die Zuverlässigkeit und die Qualität dieser Tastaturen zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird im Rahmen der Erfindung gelöst, indem die genannten Tastaturen um ein lokales Netzwerk erweitert werden, wobei das lokale Netzwerk dank Netzwerk-Protokollen ermöglicht, diese Fehler zu erkennen bzw. zu beseitigen, noch bevor es zur Anzeige von fehlerhaften Zeichen kommt.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Hinweise auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist ein Beispiel für den Tastenaufbau.
2 zeigt das Blockschaltbild der ersten Ausführungsvariante der Tastatur.
3 stellt das Blockschaltbild der zweiten Ausführungsvariante der Tastatur dar.
4 illustriert die dritte Ausführungsvariante der Tastatur.
Der bewegliche Teil einer Taste (siehe 1) enthält einen Plastik-Körper (1), auf dessen Oberseite (2) werden ein Display (3) und ein Display-Mikrokontroller (4) befestigt. Der Display-Mikrokontroller (4) steuert das Display (3) und enthält einen Mikroprozessor (Arithmetik-Logikeinheit), ein ROM, welches ein Programm zur Funktion des Display-Mikrokontrollers (4) und die nötigen Konstanten enthält, ein RAM, einen Eingabe-Port, einen Ausgabe-Port und einen Eingabe-Ausgabe-Port (der innere Aufbau des Display-Mikrokontrollers (4) wird in den Zeichnungen nicht gezeigt). Auf einer Führungsstange (5) befindet sich eine Feder (6), die den beweglichen Teil einer nicht gedrückten Taste im Ausgangszustand festhält und den beweglichen Teil einer gedrückten Taste nach dem Loslassen in Ausgangszustand zurückstellt. An der Stirnfläche der Führungsstange (5) wird eine Kontaktscheibe (7) befestigt. Eine Kontaktstelle (8) befindet sich auf einer Basisplatine (9) der Tastatur, an der auch ein unbeweglicher Teil der Taste, d.h. ein Führungshalter (dieser Teil wird in den Zeichnungen nicht gezeigt), befestigt wird, in den die Führungsstange (5) eindringt. Die Kontaktscheibe (7) und die Kontaktstelle (8) bilden miteinander einen Tastenschalter (7, 8). Jede Taste der Tastatur ist mittels eines flexiblen Verbindungskabels (10) an die Basisplatine (9) angeschlossen.
Die Ausgänge des Ausgabe-Ports des Display-Mikrokontrollers (4) sind an die entsprechenden Eingänge des Displays (3) angeschlossen (siehe 2). Der Tastenschalter (7, 8) jeder Taste ist an den Eingabe-Port ihres Display-Mikrokontrollers (4) angeschlossen. Ein Kopplungsblock (11) ist einerseits mit einem Prozessorsystem des höheren hierarchischen Niveaus (z.B. Computer) mittels eines Übertragungskanals (12) verbunden. Die Eingänge und Ausgänge des Eingabe-Ausgabe-Ports jedes Display-Mikrokontrollers (4) sind entsprechend mit den Ausgängen und Eingängen der Eingabe-Ausgabe-Ports aller anderen Display-Mikrokontroller (4) und auch mit der anderen Seite des Kopplungsblocks (11) so verbunden, dass alle Display-Mikrokontroller (4) und Computer miteinander ein lokales Netzwerk (13) bilden.
Die Tastatur funktioniert auf folgende Weise.
Beim Einschalten findet die Initialisierung aller Display-Mikrokontroller (4) statt. Jeder Display-Mikrokontroller (4) bekommt beim lokalen Netzwerk (13) seine individuelle Adresse, die in seinem ROM vorprogrammiert wurde. Während der Initialisierung wird auch eine Anzeige eines Ausgangssatzes der Zeichen (Ausgangsbelegung der Zeichen auf den Tasten, z.B. die „deutsche") aktiviert. Die Zeichen-Codes dafür wurden im ROM jedes Display-Mikrokontrollers (4) ebenfalls vorprogrammiert.
Beim Drücken auf die Taste (1) bewegt sich ihr beweglicher Teil bis zum Schließen des Tastenschalters (7, 8) und dadurch entsteht ein elektrisches Signal. Der Display-Mikrokontroller (4) der gedrückten Taste bekommt dieses Signal durch seinen Eingabe-Port, codiert dieses Signal (z.B. als einen Scancode), und sendet danach diesen Scancode durch seinen Eingabe-Ausgabe-Port über das lokale Netzwerk (13), durch den Kopplungsblock (11) und über den Übertragungskanal (12) an den Computer.
In Gegenrichtung – vom Computer über den Übertragungskanal (12), durch den Kopplungsblock (11), über das lokale Netzwerk (13) zu den Display-Mikrokontrollern (4) – werden die Zeichencodes gesendet. Bei Bedarf, die Belegung des Zeichensatzes zu wechseln (z.B. zur „japanische"), führt der Computer über das lokale Netzwerk (13) eine aufeinanderfolgende Aufzeichnung der neuen Zeichencodes im RAM jedes Display-Mikrokontrollers (4) durch. Der Display-Mikrokontroller (4), an welchen die Sendung adressiert wurde, empfängt vom Netzwerk (13) den Zeichencode durch seinen Eingabe-Ausgabe-Port, speichert ihn in seinem RAM, decodiert ihn, und formiert die entsprechenden Signale zur Steuerung sein Display (3). Diese Signale gibt der Display-Mikrokontroller (4) durch seinen Ausgabe-Port an das an ihn angeschlossene Display (3) aus und so entsteht auf dem Display (3) jeder Taste der Tastatur eine entsprechende Zeichen-Abbildung.
Nach der zweiten Ausführungsvariante gemäß 3 enthält die Tastatur noch Zentral-Mikrokontroller (14) auf der Basisplatine (9). Der Zentral-Mikrokontroller (14) enthält einen Mikroprozessor (eine Arithmetik-Logikeinheit), ein ROM, welches ein Programm zur Funktion des Zentral-Mikrokontrollers und die nötigen Konstanten enthält, ein RAM und einen ersten und zweiten Eingabe-Ausgabe-Port (der innere Aufbau des Zentral-Mikrokontrollers (14) ist in den Zeichnungen nicht gezeigt). Der erste Eingabe-Ausgabe-Port des Zentral-Mikrokontrollers (14) ist an den Kopplungsblock (11) angeschlossen. Die Eingänge und Ausgänge des zweiten Eingabe-Ausgabe-Ports des Zentral-Mikrokontrollers (14) sind entsprechend mit den Ausgängen und Eingängen der Eingabe-Ausgabe-Ports aller Display-Mikrokontroller (4) so verbunden, dass der Zentral-Mikrokontroller (14) und alle Display-Mikrokontroller (4) miteinander ein lokales Netzwerk (13) bilden.
Die zweite Ausführungsvariante der Tastatur funktioniert auf folgende Weise.
Die Initialisierung aller Display-Mikrokontroller (4) findet genauso wie bei der oben geschriebenen Ausführungsvariante statt.
Auch wie bei der ersten Ausführungsvariante, kommt das Signal vom Tastenschalter (7, 8) an den Eingabe-Port des Display-Mikrokontrollers (4) der gedrückten Taste. Dieser Display-Mikrokontroller (4) codiert das Signal und sendet diese Information durch seinen Eingabe-Ausgabe-Port über das lokale Netzwerk (13) an den Zentral-Mikrokontroller (14). Der Zentral-Mikrokontroller (14) empfängt diese Information durch seinen zweiten Eingabe-Ausgabe-Port, formiert einen Scancode und sendet diesen Scancode durch seinen ersten Eingabe-Ausgabe-Port, durch den Kopplungsblock (11) und über den Übertragungskanal (12) an den Computer.
Die Zeichencodes werden in Gegenrichtung gesendet, und zwar vom Computer über den Übertragungskanal (12), durch den Kopplungsblock (11) an den Zentral-Mikrokontroller (14). Bei Bedarf, die Belegung des Zeichensatzes zu wechseln, führt der Computer über den Übertragungskanal (12) und durch Kopplungsblock (11) eine Aufzeichnung der neuen Zeichencodes im RAM des Zentral-Mikrokontrollers (14) durch. Der empfängt diese Zeichencodes durch seinen ersten Eingabe-Ausgabe-Port, speichert sie in seinem RAM und danach sendet diese Zeichencodes durch seinen zweiten Eingabe-Ausgabe-Port über das lokale Netzwerk (13) an jeden Display-Mikrokontroller (4). Der Display-Mikrokontroller (4), an welchen diese Sendung adressiert wurde, empfängt den Zeichencode durch seinen Eingabe-Ausgabe-Port, decodiert ihn und formiert die entsprechende Signale zur Steuerung sein Display (3). Diese Signale gibt der Display-Mikrokontroller (4) durch seinen Ausgabe-Port an das an ihn angeschlossene Display (3) aus und so entsteht auf dem Display (3) jeder Taste der Tastatur eine entsprechende Zeichen-Abbildung.
Nach der dritten Ausführungsvariante gemäß 4 enthält die Tastatur, wie nach der zweiten Variante, ebenfalls einen Zentral-Mikrokontroller (14) auf der Basisplatine (9). Der erste Eingabe-Ausgabe-Port des Zentral-Mikrokontrollers (14) ist an den Kopplungsblock (11) angeschlossen. Die Eingänge und Ausgänge des zweiten Eingabe-Ausgabe-Ports des Zentral-Mikrokontrollers (14) sind entsprechend mit den Ausgängen und Eingängen der Eingabe-Ausgabe-Ports aller Display-Mikrokontroller (4) so verbunden, dass der Zentral-Mikrokontroller (14) und alle Display-Mikrokontroller (4) miteinander ein lokales Netzwerk (13) bilden.
Im Unterschied zu der zweiten Variante enthält der Zentral-Mikrokontroller (14) noch einen Eingabe-Port und einen Ausgabe-Port. In der dritten Variante besteht keine elektrische Verbindung zwischen den Tastenschaltern (7, 8) und den Display-Mikrokontrollern (4). Stattdessen sind die Tastenschalter (7, 8) auf der Basisplatine (9) mit dem Eingabe-Port und mit dem Ausgabe-Port des Zentral-Mikrokontrollers (14) über Leitungen verbunden. Die Leitungen bilden eine Matrix, wobei einige der Leitungen Zeilenleitungen sind und die anderen Spaltenleitungen sind. Wie in 4 beispielsweise gezeigt, sind die Zeilenleitungen (n₁ ... N) mit den einen Hälften der Kontaktstellen (8) verbunden und die Spaltenleitungen (m₁ ... M) – mit deren anderen Hälften, sodass diese beiden Hälften (8) sich jeweils in einer Kreuzung der Zeilen- und Spaltenleitungen (in einem Matrix-Knoten) befinden. Die Zeilenleitungen (n₁ ... N) sind z.B. mit dem Eingabe-Port des Zentral-Mikrokontrollers (14) verbunden und die Spaltenleitungen (m₁ ... M) – mit dem Ausgabe Port des Zentral-Mikrokontrollers (14).
Die Tastatur nach der dritten Variante funktioniert auf folgende Weise.
Der Zentral-Mikrokontroller (14) übt eine zyklische Abfrage des Zustandes der Tastenschalter (7, 8) aus: Er sendet fortlaufend durch seinen Ausgabe-Port ein Signal an eine nach der anderen Spaltenleitungen (m₁ ... M). Beim Drücken auf irgendeine Taste schließt ihre Kontaktscheibe (7) die beiden Hälften der entsprechenden Kontaktstelle (8) miteinander. Durch einen entstandenen Kontakt kommt das Signal von einer der Spaltenleitungen (m₁ ... M) an eine der Zeilenleitungen (n₁ ... N). Dieses Signal empfängt der Zentral-Mikrokontroller (14) durch einen der Eingänge seines Eingabe-Ports, codiert ihn als einen Scancode und sendet diesen Scancode durch seinen ersten Eingabe-Ausgabe-Port, durch den Kopplungsblock (11) und über den Übertragungskanal (12) an den Computer.
Die weitere Funktion dieser Ausführungsvariante unterscheidet sich nicht von der Funktion der oben beschriebenen zweiten Variante der Tastatur.
Als Displays (3) können z.B. LED-, LCD- oder TFT- Displays dienen. Man kann ein Aufhellen und eine Helligkeitsregelung der auf den Displays der Tasten angezeigten Zeichen einrichten, was bei einer ungenügenden Beleuchtung nötig sein kann.
Die Tastenschalter (7, 8) können verschiedenartig ausgeführt werden, darunter z.B. als magnetgesteuerte Schutzgaskontakte. Statt der Kontakt-Tastenschalter können kontaktlose Schalter verwendet werden, z.B. optische.
Der Übertragungskanal (12) kann drahtverbunden (z.B. Lichtwellenleiter) oder drahtlos sein. Als drahtloser Übertragungskanal (12) kann die Verbindung mit Hilfe von Radiowellen oder Infrarotstrahlung genützt werden.
Die Tastatur kann nicht nur für Computer verwendet werden, sondern auch für Mobiltelefone, für Taschenrechner und für andere Geräte, die mehrfunktionelle Tastaturen haben.

Claims

Tastatur mit Tasten, die jeweils aus einem beweglichen und einem unbeweglichen Teil bestehen, und einer Basisplatine, die einen Kopplungsblock enthält, wobei sich im Inneren einer Taste ein Tastenschalter, ein flexibles Verbindungskabel, ein federndes Rückstellmittel, ein sich auf der Oberseite des Tastenkörpers befindendes Display und ein Display-Mikrokontroller befinden, der das Display steuert und der enthält: einen Mikroprozessor (Arithmetik-Logikeinheit), ein ROM, der ein Programm zur Funktion des Display-Mikrokontrollers und die nötigen Konstanten enthält, ein RAM, einen Eingabe-Port, einen Ausgabe-Port und einen Eingabe-Ausgabe-Port, wobei die Ausgänge des Ausgabe-Ports des Display-Mikrokontrollers an die entsprechenden Eingänge des Displays angeschlossen sind, und wobei auf der Basisplatine die Tasten befestigt sind und die Tasten mit ihren flexiblen Kabeln an die Basisplatine angeschlossen sind, wobei der Kopplungsblock mittels eines Übertragungskanals mit einem Prozessorsystem des höheren hierarchischen Niveaus verbunden ist, wobei der genannte Tastenschalter jeder genannten Taste an den genannten Eingabe-Port ihres genannten Display-Mikrokontrollers angeschlossen ist, und wobei die Eingänge und Ausgänge des genannten Eingabe-Ausgabe-Ports jedes Display-Mikrokontrollers entsprechend mit den Ausgängen und Eingängen der Eingabe-Ausgabe-Ports aller anderen Display-Mikrokontroller und auch mit dem genannten Kopplungsblock so verbunden sind, dass alle Display-Mikrokontroller und ein Prozessorsystem des höheren hierarchischen Niveaus miteinander ein lokales Netzwerk bilden.
Tastatur nach Anspruch 1, wobei die Basisplatine auch einen Zentral-Mikrokontroller enthält, und der Zentral-Mikrokontroller enthält: einen Mikroprozessor (eine Arithmetik-Logikeinheit), ein ROM, der ein Programm zur Funktion des Zentral-Mikrokontrollers und die nötigen Konstanten enthält, ein RAM und einen ersten und zweiten Eingabe-Ausgabe-Port, wobei der erste Eingabe-Ausgabe-Port des Zentral-Mikrokontrollers an den Kopplungsblock angeschlossen ist, und wobei die Eingänge und Ausgänge des zweiten Eingabe-Ausgabe-Ports des Zentral-Mikrokontrollers entsprechend mit den Ausgängen und Eingängen der Eingabe-Ausgabe-Ports aller genannten Display-Mikrokontroller so verbunden sind, dass der Zentral-Mikrokontroller und alle Display-Mikrokontroller miteinander ein lokales Netzwerk bilden.
Tastatur nach Anspruch 2, wobei der Zentral-Mikrokontroller noch einen Eingabe-Port und einen Ausgabe-Port enthält, wobei die Tastenschalter auf der Basisplatine mit dem Eingabe-Port und mit dem Ausgabe-Port des Zentral-Mikrokontrollers über Leitungen verbunden sind, und wobei eine Matrix durch Zeilen- und Spaltenleitungen gebildet wird, wobei die Leitungen, welche mit einem dieser zwei Ports (Eingabe-Port, Ausgabe-Port) verbunden sind, die Zeilenleitungen sind, und die Leitungen, welche mit dem anderen dieser zwei Ports verbunden sind, die Spaltenleitungen sind.