WO2010124574A1 - 一种改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法 - Google Patents
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Description
本发明涉及微型计算机软硬件及接口技术,特别是液晶屏显示和触摸屏的技术。
目前触摸屏的技术由于其非机械式的平板结构,易于编程,正逐渐得到越来越广泛的应用,也有人用触摸屏做成一些通讯,机电产品的键盘,但应用于计算机时,如何使其更方便用户使用,尤其是如何整合整个计算机应用系统,在不浪费原有投资的情况下,使之更具效费比,则是一个问题。
本发明整合了相关电子电路及控制系统,采用触摸显示屏技术,避免了灰尘,污垢的困扰,易于清洁,同时可以动态地显示当前要使用的按键符号和组合,使之更具通用性,经济性和可行性。
另外,提供了一种直观,便捷和亲和的人机界面,因为整合了通用的接口设计与相应的驱动程序以及省电方案的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法。
本发明所采用的技术方案是:提供一种改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,包括计算机键盘主体,以及对应的数字控制电路系统及其内嵌的管理程序,以控制触摸键盘的显示及其画面的切换;所述计算机键盘主体包括相结合的透明触摸屏和显示器。
优选的,还包括计算机总线接口,可直接连接于台式机,或笔记本电脑,或其它需要计算机键盘的机电设备。
优选的,所述显示器为一个反白显示的负向显示屏。
优选的,还包括背光省电控制单元,且可以使用不同的背光灯颜色。
优选的,使用显示器来表现键盘的界面,其显示何种类型何种内容的按键符号或功能图形允许用户通过菜单或图形界面进行操作改变。
优选的,其显示画面切换的形式可以包含各种动画效果。
优选的,对于某些不支持多点触摸的触摸屏,在要用到两键,甚至三键的组合输入的场合,象CTRL,ALT,SHIFT功能键,可以考虑特殊处理方案,如当第一次按下CTRL或ALT或SHIFT这三个键时,程序将保持其按键输入状态,当有其它按键输入时,如X键,程序将其判断为CTRL+X(或ALT+X,或SHIFT+X),程序执行对应功能,并释放这种保持状态并回到常规状态。
优选的,可以将显示器和触摸屏划分成两个部分,一部分用于鼠标控制板,一部分用于混合功能按键区,且两个区域可以编程互换以适应左手或右手用户的习惯;或者,可以将显示器和触摸屏划分成两个部分,一部分用于手写板,一部分用于混合功能按键区,且两个区域可以编程互换以适应左手或右手用户的习惯。
本发明还提供一种改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备:包括计算机键盘主体、数字控制电路系统、以及与计算机连接的输入输出接口;
所述计算机键盘主体包括显示器以及覆盖在所述显示器上的透明触摸屏;所述数字控制电路系统根据所述计算机键盘主体的选择,调用对应键盘按键符号及布局在所述显示器上实现显示界面的切换显示,并处理所述触摸屏被触碰的按键信息输出至于其连接的计算机。
优选的,所述数字控制电路系统包括触摸屏控制器、显示屏驱动器、微处理器、以及存储器;
所述触摸屏控制器用于接收所述触摸屏的触碰区域的电信号,并转换为按键位置信息传输给所述微处理器,并由所述微处理器处理后经所述输入输出接口输出;
所述存储器中存储有所述按键符号信息,所述按键符号信息包括多种按键符号及布局,所述微处理器从所述存储器中读取其中一种按键符号及布局,传送给所述显示屏驱动器,由所述显示屏驱动器将所调用的按键符号及布局在所述显示器上显示;同时,所述微处理器将所调用的按键符号及布局通过所述输入输出接口通知所连接的计算机;
所述按键符号及布局中包括按键符号信息切换按键,所述微处理器根据所述按键符号信息切换按键的输入选择对应的按键符号及布局,在所述显示器上显示。
优选的,所述显示器设有背光源;还包括控制所述背光源的背光省电控制单元。
优选的,所述存储器中存储有多种按键符号及布局、以及选择所述按键符号及布局的菜单或图形界面;所述菜单或图形界面在所述显示器上显示,所述微处理器将所选择的按键符号及布局在所述显示器上显示。
优选的,所述触摸屏分为鼠标控制板区以及混合功能按键区;或者,所述触摸屏分为手写板区以及混合功能按键区。
优选的,所述微处理器包括多点触摸控制模块;所述存储器存储有组合键信息;所述多点触摸控制模块根据所述组合键信息来控制保持或释放按键状态。
本发明还提供一种应用上述任意改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备进行输入的方法,包括以下步骤:
S1:通过输入输出接口将所述计算机键盘输入设备连接至计算机;
S2:数字控制电路系统根据所述计算机键盘主体的选择,调用对应键盘按键符号及布局在所述显示器上实现显示界面的切换显示;
S3:触摸屏将被触碰的电信号传输给所述数字控制电路系统,所述数字控制电路系统将所述按键信息进行处理并输出至所述计算机。
优选的,在所述步骤S2中,微处理器根据选择的按键符号及布局,输出指令至显示屏驱动器,所述显示屏驱动器将所述按键符号及布局在所述显示器上显示。
优选的,所述步骤S3包括以下步骤:S3-1:所述数字控制电路的触摸屏控制器将所述触摸屏将触碰区域的电信号转换成按键位置信息并传送给微处理器;
S3-2:所述微处理器根据所述按键位置信息调用存储器中对应的按键符号及布局中的对应键值,并将所述键值转译成键盘扫描码;
S3-3:所述微处理器通过所述输入输出接口输出至所述计算机。
优选的,在所述步骤S3-2中进一步包括以下处理:所述微处理器根据所述键值判断是否为组合键信息中的键值,如果是,则保持该按键的输入状态,并等待下一按键的键值;判断该所有按键的键值是否组成组合键信息的对应键值,是则输出对应的组合键信息,否则解除按键的输入状态。
下面结合附图和实施范例来进一步说明本发明的技术实现。
图1是本发明案例的简化的结构剖面图;
图2是本发明案例的显示屏显示的标准键盘布局;
图3是本发明案例的触摸屏的示意图;
图4是本发明案例的电路原理方框图;
图5是本发明案例的一个简化的控制流程图及对应的键盘显示变化示意图。
如图1-5所示,是本发明的改进触摸显示屏的计算机键盘输入设备及其实现方法的一个具体实施例。该计算机键盘输入设备包括计算机键盘主体、以及对应的数字控制电路系统及其内嵌的管理程序。
如图1所示,该计算机键盘主体包括一块透明触摸屏3和一块带有背光省电控制的显示器5。透明的触摸屏3被覆盖在显示器5之上,显示器5所显示的键符透过触摸屏3被投射出来。在本实施例中,显示器采用全点阵反白显示液晶屏,在增强显示效果的同时又可有效控制成本。可以理解的,该显示器还可以采用其他形式的显示屏,例如但不限于,液晶显示屏、等离子显示屏、电子墨水显示屏、CRT显示屏等等。
该显示屏5用于按照键盘按键符号及布局显示对应的按键符号,其替代了原计算机键盘上的印刷标识。具体的,数字控制电路系统的微处理器MCU1从存储器8中读取要显示的键盘按键符号及布局信息,然后输出指令到显示屏驱动器4,通过该驱动器控制显示屏5要显示的按键内容;同时微处理器MCU1还通知计算机主机7当前的键盘显示状态,以备计算机主机7调用不同的键符查询表。如图2所示,一标准104键标准IBM
PC键盘布局,在默认的状态下,显示屏将显示如图2所示的标准键盘布局的图案;可以理解的,也可以采用其他任一形式的键盘符号及布局。
该触摸屏3作为计算机键盘的输入载体,触摸屏3被覆盖在显示屏5之上,触摸屏3按照键盘的布局被划分成若干传感区域。如图3所示为触摸屏的规划,触摸屏对应地被划分成若干个传感区100,并按矩阵关系引出行列电极101,102,每一个传感区100由唯一对应的行和列所定义。一旦有手指的触碰,对应传感区域就会输出电信号给触摸屏控制器2,触摸屏控制器2再将电信号转换为按键的位置信息并传输给微处理器MCU1,微处理器MCU1通过内部缓存处理后经输入输出接口控制器6与计算机主机7的CPU进行通信。
如图4所示,该数字控制电路系统根据计算机键盘主体的选择,调用对应键盘按键符号及布局在显示器上实现显示界面的切换显示,并将触摸屏被触碰的按键信息输出至与其连接的计算机。该数字控制电路系统可包括微处理器MCU1、触摸屏控制器2、显示屏驱动器4、存储器8、输入输出接口控制器6、输入输出接口、背景灯照明控制等。
其中,存储器8中存储有按键符号信息,该按键符号信息包括多种键盘按键符号及布局,供微处理器MCU1调用。该按键符号及布局中包括按键符号信息切换按键,微处理器MCU1在接收到来自触摸屏3的按键符号信息切换按键的选择切换信号时,从存储器8中调用对应的按键符号及布局,传送给显示屏驱动器4,由显示屏驱动器4将按键符号及布局在显示器5上显示。同时,微处理器MCU1将所调用的按键符号及布局通过输入输出接口通知连接的计算机。
可以理解的,该按键符号信息切换按键也可以为独立的选择按键符号及布局的菜单或图形界面,该菜单或图形界面在显示器上显示,微处理器MCU1根据菜单或图形界面的选择信号调用对应的按键符号及布局在显示器5上显示。
当然,在按键符号及布局的切换过程中,通过微处理器MCU1的控制,显示画面的切换形式可以包含各种动画效果。
输入输出接口控制器6连接的输入输出接口可以是计算机内部的通用总线接口,也可以是USB或PS2等外部通用接口。基于目前WINDOWS等操作系统的条件,只要在计算机主机7上安装特别开发的驱动程序,本发明键盘就能象其它普通键盘一样简单连接到计算机主机上使用,而无需更改原计算机系统的设计。
进一步的,当显示器带有背光源时,通过背景灯照明控制单元9及微处理器MCU1内嵌程序的省电控制方法,可以在不影响实际显示效果的前提下有效节约电能,并改变背景灯颜色以增强显示效果。
进一步的,该计算机键盘输入设备可以替代计算机鼠标功能,其将触摸屏和显示器划分成两个部分,一部分用于鼠标控制板,一部分用于混合功能按键区,且两个区域可以编程互换以适应左手或右手用户的习惯。
也可以用作手写输入的设备,其将触摸屏和显示器划分成两个部分,一部分用于手写板,一部分用于混合功能按键区,且两个区域可以编程互换以适应左手或右手用户的习惯。
进一步的,对于某些不支持多点触摸的触摸屏,该微处理器还包括多点触摸控制模块,对应的,该存储器存储有组合键信息。该多点触摸控制模块根据组合键信息来控制保持或释放按键状态。例如,在要用到两键,甚至三键的组合输入的场合,象CTRL,ALT,SHIFT功能键,可以考虑特殊处理方案,如当第一次按下CTRL或ALT或SHIFT这三个键时,程序将保持其按键输入状态,当有其它按键输入时,如X键,程序将其判断为CTRL+X(或ALT+X,或SHIFT+X),对应输出该组合键的对应功能,并释放这种保持状态,并回到常规状态;如果判断为非组合键键值,则MCU1将释放按键状态,并回到常规状态。
该计算机键盘输入设备的工作原理及方法为:微处理器MCU1作为该数字控制电路系统的核心,内嵌有键盘扫描和管理程序,处于不断扫描触摸屏3输入的状态;首先,通过输入输出接口将计算机键盘输入设备连接至计算机;计算机键盘输入设备的微处理器MCU1将从存储器8中读取要显示的按键符号及布局(即标准键盘图案),输出指令给显示屏驱动器4,指示显示器5显示相应的键盘图案,同时微处理器MCU1要通知计算机主机7当前的键盘显示状态,以备计算机主机7调用不同的键符查询表;然后微处理器MCU1等待触摸屏控制器2的输入,一旦触摸屏3的传感区有任何感应,等效于按键输入,则触摸屏控制器2就将行列电信号转换为对应的位置信息并传输给微处理器MCU1,微处理器MCU1经缓存处理后将其与存储器8中当前调用的按键键表对应以判别其键值,并把它转译为键盘扫描码,然后再经输入输出接口控制器6和输入输出接口发送给计算机主机7,计算机主机7经缓存处理后得出当前输入键值的ASCII码或Unicode码,并执行相关操作,在计算机主机7上显示字符或执行某一命令;如果用户要改变键盘的显示图案,如用户想要改变大小写字母键盘,输入键盘CAPS
LOCK键之后,显示屏5就将在大写和小写字母键盘之间转换。在整个程序工作的过程中,微处理器MCU1将通过背景灯照明控制9去调节背光显示的亮度并控制其显示的时间,并控制不同颜色的灯。
图5是一个简化的控制流程图及对应显示屏5的三个键盘显示变化示意图,说明了另一个改变键盘显示的例子。假如用户想要输入复杂的数学公式,假设键盘F1键被定义为特殊功能键,则用户输入F1后,显示屏5将从“标准键盘显示模式”转入“菜单显示模式”,当用户经菜单选择“数学运算键盘”的功能后,微处理器MCU1将从存储器8中读取要显示的按键符号及布局(即键盘图案),输出指令给显示屏驱动器4,显示屏5就将转入“数学运算键盘”显示模式(同时微处理器MCU1通知计算机主机7该状态的变化),微处理器MCU1又将处于等待按键输入的状态,一旦用户输入任何数学运算键盘中的按键,微处理器MCU1就把键盘扫描码传给计算机主机7,计算机主机7显示相应的键符,如此反复。
依此类推,其它的特定键盘显示和输入,如非英文的键盘及各种功能图形界面等均可照此方法而行。
至于键盘显示画面切换的模式则在微处理器MCU1内的程序中予以定义,一经用户选定,在每一次画面切换的改变中都会遵照既定的动画效果执行,直至用户或程序重新选定。
考虑到现在有些触摸屏还不支持多点触摸的局限性,该计算机键盘输入设备的微处理器还根据键值来判断是否为组合键信息中的键值,如果是,则保持该按键的输入状态,并等待下一按键的键值;判断已按下的所有按键的键值是否组成组合键信息的对应键值,是则输出对应的组合键信息,否则解除按键的输入状态。
如:对于CTRL,ALT,SHIFT特殊功能键,由于习惯上要用到两键,甚至三键的组合输入,在MCU1的程序中,可以考虑如下的处理方案,当第一次按下CTRL或ALT或SHIFT这三个键时,MCU1的程序将保持其按键输入状态,当有其它按键输入时,如X键,MCU1将其判断为CTRL+X(或ALT+X,或SHIFT+X),对应输出该组合键的对应功能,并释放这种保持状态,并回到常规状态;如果判断为非组合键键值,则MCU1将释放按键状态,并回到常规状态。
以上发明可以应用于台式计算机,笔记本电脑,学习机,及某些工业控制输入设备,在具体的应用中,技术开发人员有可能需要根据具体领域作个别调整和改变。本发明实施方式的说明仅是依据该发明方案的一个优选范例,并不能被理解为对本发明方案的限制。
Claims (18)
- 一种改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:包括计算机键盘主体,以及对应的数字控制电路系统及其内嵌的管理程序,以控制触摸键盘的显示及其画面的切换;所述计算机键盘主体包括相结合的透明触摸屏和显示器。
- 根据权利要求1所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:还包括计算机总线接口,可直接连接于台式机,或笔记本电脑,或其它需要计算机键盘的机电设备。
- 根据权利要求1所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:所述显示器为一个反白显示的负向显示屏。
- 根据权利要求1所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:还包括背光省电控制单元,且可以使用不同的背光灯颜色。
- 根据权利要求1所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:使用显示器来表现键盘的界面,其显示何种类型何种内容的按键符号或功能图形允许用户通过菜单或图形界面进行操作改变。
- 根据权利要求1或5所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:其显示画面切换的形式可以包含各种动画效果。
- 根据权利要求1所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:对于某些不支持多点触摸的触摸屏,在要用到两键,甚至三键的组合输入的场合,象CTRL,ALT,SHIFT功能键,可以考虑特殊处理方案,如当第一次按下CTRL或ALT或SHIFT这三个键时,程序将保持其按键输入状态,当有其它按键输入时,如X键,程序将其判断为CTRL+X(或ALT+X,或SHIFT+X),程序执行对应功能,并释放这种保持状态并回到常规状态。
- 根据权利要求1所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备及其实现方法,其特征在于:可以将显示器和触摸屏划分成两个部分,一部分用于鼠标控制板,一部分用于混合功能按键区,且两个区域可以编程互换以适应左手或右手用户的习惯;或者,可以将显示器和触摸屏划分成两个部分,一部分用于手写板,一部分用于混合功能按键区,且两个区域可以编程互换以适应左手或右手用户的习惯。
- 一种改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备,其特征在于:包括计算机键盘主体、数字控制电路系统、以及与计算机连接的输入输出接口;所述计算机键盘主体包括显示器以及覆盖在所述显示器上的透明触摸屏;所述数字控制电路系统根据所述计算机键盘主体的选择,调用对应键盘按键符号及布局在所述显示器上实现显示界面的切换显示,并处理所述触摸屏被触碰的按键信息输出至于其连接的计算机。
- 根据权利要求9所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备,其特征在于:所述数字控制电路系统包括触摸屏控制器、显示屏驱动器、微处理器、以及存储器;所述触摸屏控制器用于接收所述触摸屏的触碰区域的电信号,并转换为按键位置信息传输给所述微处理器,并由所述微处理器处理后经所述输入输出接口输出;所述存储器中存储有所述按键符号信息,所述按键符号信息包括多种按键符号及布局,所述微处理器从所述存储器中读取其中一种按键符号及布局,传送给所述显示屏驱动器,由所述显示屏驱动器将所调用的按键符号及布局在所述显示器上显示;同时,所述微处理器将所调用的按键符号及布局通过所述输入输出接口通知所连接的计算机;所述按键符号及布局中包括按键符号信息切换按键,所述微处理器根据所述按键符号信息切换按键的输入选择对应的按键符号及布局,在所述显示器上显示。
- 根据权利要求9所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备,其特征在于:所述显示器设有背光源;还包括控制所述背光源的背光省电控制单元。
- 根据权利要求9所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备,其特征在于:所述存储器中存储有多种按键符号及布局、以及选择所述按键符号及布局的菜单或图形界面;所述菜单或图形界面在所述显示器上显示,所述微处理器将所选择的按键符号及布局在所述显示器上显示。
- 根据权利要求9所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备,其特征在于:所述触摸屏分为鼠标控制板区以及混合功能按键区;或者,所述触摸屏分为手写板区以及混合功能按键区。
- 根据权利要求9所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备,其特征在于:所述微处理器包括多点触摸控制模块;所述存储器存储有组合键信息;所述多点触摸控制模块根据所述组合键信息来控制保持或释放按键状态。
- 一种应用上述权利要求10-14所述的改进的触摸显示屏式的计算机键盘输入设备进行输入的方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:通过输入输出接口将所述计算机键盘输入设备连接至计算机;S2:数字控制电路系统根据所述计算机键盘主体的选择,调用对应键盘按键符号及布局在所述显示器上实现显示界面的切换显示;S3:触摸屏将被触碰的电信号传输给所述数字控制电路系统,所述数字控制电路系统将所述按键信息进行处理并输出至所述计算机。
- 根据权利要求15所述的方法,其特征在于:在所述步骤S2中,微处理器根据选择的按键符号及布局,输出指令至显示屏驱动器,所述显示屏驱动器将所述按键符号及布局在所述显示器上显示。
- 根据权利要求15所述的方法,所述步骤S3包括以下步骤:S3-1:所述数字控制电路的触摸屏控制器将所述触摸屏将触碰区域的电信号转换成按键位置信息并传送给微处理器;S3-2:所述微处理器根据所述按键位置信息调用存储器中对应的按键符号及布局中的对应键值,并将所述键值转译成键盘扫描码;S3-3:所述微处理器通过所述输入输出接口输出至所述计算机。
- 根据权利要求17所述的方法,其特征在于,在所述步骤S3-2中进一步包括以下处理:所述微处理器根据所述键值判断是否为组合键信息中的键值,如果是,则保持该按键的输入状态,并等待下一按键的键值;判断该所有按键的键值是否组成组合键信息的对应键值,是则输出对应的组合键信息,否则解除按键的输入状态。
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NENP | Non-entry into the national phase |
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32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
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