КЛАВИАТУРА Российский патент 2008 года по МПК G06F3/23 

Заявляемое техническое решение относится к ручным устройствам ввода данных и может быть использовано для построения унифицированных пультов управления различных систем обработки данных.

Известны клавиатуры, содержащие набор кнопок, матрица которых включает зоны алфавитно-цифровые, функциональные и зоны кнопок управления, а также контроллер матрицы, вырабатывающий скан-коды и обеспечивающий передачу информации о состоянии кнопок и типе кнопок процессору ЭВМ в соответствии с принятым интерфейсом (см., например, патент РФ № 2214619 МКИ G06F 3/00, клавиатуру Е 11.7000.12ТО для ЭВМ ЕС 184).

Известные клавиатуры, как правило, в настольном исполнении являются универсальными и содержат большое количество кнопок, часть из которых может быть не задействована при конкретном применении. Такие клавиатуры достаточно дороги и не обеспечивают оптимальные условия при длительной работе оператора.

Задача удешевления и упрощения универсальных клавиатур решается различными путями, например использованием многофункциональных кнопок со сменными символами на кнопках (см. патент РФ № 2214619, МКИ G 06 F 3/00), заменой групп кнопок компактным манипулятором (см. патент РФ № 2088964, МКИ G06F 3/02), выполнением настольной клавиатуры со сменным набором кнопок, устанавливаемых в постоянное основание, снабженное набором контактов, переключателей и т.д. (патент РФ № 2235534, МКИ G06F 3/02, H03М 11/00), выполнением конструктива настольной клавиатуры в виде набора разъемных частей (ЕР № 0773493, 0898221, МКИ G06F 3/02).

Ближайшей по технической сущности, принятой за прототип является клавиатура, содержащая контроллер, поле кнопок и панель для их крепления (см. описание к патенту РФ № 2214619, МКИ G06F 3/00).

Недостатки клавиатуры - сложность и высокая стоимость ее модификации для использования в различных устройствах ввода унифицированных пультов.

Типовой унифицированный пульт обычно состоит из унифицированной персональной ЭВМ, унифицированного устройства отображения и универсальной клавиатуры, однако использование универсальной клавиатуры нежелательно, т.к. устройства ввода данных различных пультов должны отличаться по внешнему виду и отражать специфику того или иного пульта.

Целью заявляемого технического решения является создание технологичной клавиатуры низкой стоимости, обеспечивающей возможность простой комплектации клавиатур для унифицированных пультов различного назначения.

Указанная задача может быть решена в двух вариантах.

В первом варианте в клавиатуре, содержащей контроллер, поле кнопок и панель для их крепления, поле кнопок содержит N матриц, взаимосвязанных с соответствующими контроллерами, при этом N-1 контроллеров объединены общим последовательным синхронным интерфейсом между собой и с N-ым контроллером, выход которого является выходом клавиатуры, и каждая матрица кнопок и соответствующий ей контроллер выполнены в автономном конструктиве, скрепленном с панелью клавиатуры.

Во втором варианте в клавиатуре, содержащей контроллер, поле кнопок и панель для их крепления, поле кнопок содержит набор матриц, связанных с соответствующими контроллерами, объединенными общим последовательным синхронным интерфейсом между собой и с дополнительным контроллером, выход которого является выходом клавиатуры, при этом каждая матрица кнопок и соответствующий ей контроллер выполнены в автономном конструктиве, скрепленном с панелью клавиатуры.

Такое выполнение позволяет комплектовать клавиатуры различных пультов ввода данных из необходимого набора автономных матриц без каких-либо дополнительных затрат времени и средств. Для унифицированных пультов такая комплектация осуществляется на основе единой конструкции, стыкующейся с остальными устройствами пульта (ЭВМ, устройство отображения). Предлагаемая клавиатура может быть выполнена также и в настольном конструктиве.

На фиг.1 представлен принцип компоновки клавиатуры, на фиг.2, 3 - функциональные схемы двух вариантов клавиатуры.

Клавиатура состоит из панели 1, на которой укреплен набор из N конструктивно независимых узлов, каждый из которых содержит матрицу кнопок 2, встроенный контроллер 3 и средства крепления узла к панели 1, например основание 4 (фиг.1), к которому крепится матрица 2 и контроллер 3. Средства крепления могут быть выполнены другим образом, например в виде стоек, крепящих узел в специальном гнезде в панели. Входы опроса и сигнальные выходы каждой матрицы кнопок 2 подключены к соответствующему контроллеру 3 (фиг.2, 3).

Каждая матрица кнопок 2 имеет свое функциональное назначение, а конкретный набор матриц определяется требованиями к соответствующим устройствам ввода.

В первом варианте выполнения клавиатуры (см. фиг.2) (N-1) контроллеров 3 являются ведомыми и подключены входами - выходами через общий последовательный синхронный интерфейс 5 к N-му контроллеру 3, который по отношению к (N-1) контроллерам является ведущим и одновременно выполняет функции ведомого контроллера для своей матрицы 2.

Во втором варианте выполнения (фиг.3) ведущим является дополнительный контроллер 6, подключенный через общий последовательный синхронный интерфейс 5 ко всем N контроллерам, являющимся ведомыми. В этом варианте ведущий контроллер не входит в конструктив узла и может быть установлен как на панели 1, так и в любом другом месте пульта, использующего клавиатуру.

Клавиатура реализована на базе микросхем типа AT89S8252 фирмы "Atmel" с использованием синхронного четырехпроводного последовательного интерфейса типа SPL, аппаратная поддержка которого включена в состав указанной микросхемы. Интерфейс SPL имеет следующие сигнальные линии:

MISO - вход последовательных данных "ведущего" - выход "ведомого"

MOS1 - выход последовательных данных "ведущего" - вход "ведомого"

SCK - цепь синхронизации: выход "ведущего" - вход "ведомого".

Все ведомые контроллеры 3, входящие в клавиатуру, подключаются к сигнальным линиям параллельно. Скорость обмена данными (частота синхронизации) задается ведущим контроллером (N-ым контроллером 3, фиг.2, или контроллером 6, фиг.3) и составляет величину порядка 100 Кбит/сек.

При сборке клавиатуры в заранее сформированных посадочных местах панели 1 закрепляют узлы матриц кнопок 2 с контроллерами 3 и связывают их между собой проводным интерфейсом.

Клавиатура работает следующим образом. При подаче питания оператором на все контроллеры ведущий N-ный контроллер 3 или 6 начинает последовательный опрос всех ведомых контролеров 3 и находится в постоянном ожидании действия оператора (нажатия им какой-либо кнопки).

В зависимости от состояния кнопок той или иной матрицы по линии связи на ведущий N-ый контроллер 3 (или контроллер 6 во втором варианте) поступает пакет данных, характеризующих текущее состояние кнопок контроллеров 3.

Из полученной информации ведущий N-ый контроллер 3 или 6 формирует коды, передаваемые в пультовую ЭВМ в соответствии с протоколом обмена, заданным оператором при программировании контроллеров.

Изобретение относится к ручным устройствам ввода данных и может быть использовано для построения унифицированных пультов управления различных систем обработки данных. Техническим результатом является простота комплектации клавиатуры. Указанный результат достигается за счет того, что клавиатура представляет собой панель, на которой размещен необходимый для конкретного применения набор конструктивно независимых узлов. Каждый узел содержит матрицу кнопок определенного функционального назначения и соответствующий контроллер. Все контроллеры матриц объединены между собой общим последовательным синхронным интерфейсом, и все кроме одного являются ведомыми и формируют информацию о состоянии кнопок. Один контроллер из набора совмещает функции ведомого и ведущего, формирует скан-коды своей матрицы, а также на основе информации о скан-кодах всех матриц набора формирует коды для передачи в ЭВМ. В другом варианте выполнения клавиатура содержит дополнительный контроллер, который выполняет функции ведущего по отношению к ведомым контроллерам набора матриц и обеспечивает преобразование кодов матриц по протоколу обмена с ЭВМ. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Клавиатура, содержащая кнопки, панель для их крепления, отличающаяся тем, что кнопки образуют N матриц кнопок, взаимосвязанных с соответствующими N контроллерами, формирующими данные о текущем состоянии кнопок матрицы, при этом N-1 контроллеров объединены общим последовательным синхронным интерфейсом между собой и с N-м контроллером, который по отношении к N-1 контроллерам является ведущим и предназначен для их последовательного опроса, получения пакета данных, характеризующих текущее состояние кнопок, формирования кодов, передаваемых в ЭВМ, причем каждая матрица кнопок и соответствующий ей контроллер выполнены в автономном конструктиве, скрепленном с панелью клавиатуры.2. Клавиатура, содержащая кнопки, панель для их крепления, отличающаяся тем, что кнопки образуют N матриц кнопок, взаимосвязанных с соответствующими N контроллерами, формирующими данные о текущем состоянии кнопок матрицы, объединенными общим последовательным синхронным интерфейсом между собой и с дополнительным контроллером, который по отношении к N контроллерам является ведущим и предназначен для их последовательного опроса, получения пакета данных, характеризующих текущее состояние кнопок, формирования кодов, передаваемых в ЭВМ, причем каждая матрица кнопок и соответствующий ей контроллер выполнены в автономном конструктиве, скрепленном с панелью клавиатуры.