CN103941879A - 一种单摇杆式字符键盘及字符输入方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单摇杆式字符键盘及字符输入方法，包括底座，摇杆及设置在摇杆上的若干按键；所述摇杆通过铰链铰接在所述底座上；当摇杆以铰链为中心发生转动时，相同按键输出不同字符。每个按键分别与按键电路连接，所述摇杆与底座的铰接处设置有旋转电位器，当摇杆发生转动时，旋转电位器输出不同的阻值，使按键电路的阻值发生变化，从而使相同按键输出不同字符。本发明根据摇杆运动形成的相对不同错位位置区分，使单个按键通过键盘电路产生输出多个不同的字符，实现“一键多用”，仅有15个按键，就能实现目前标准计算机键盘上101个按键所能全部输入的字符，极大缩小键盘体积，并且可以结合鼠标功能，使键盘鼠标合一。

Description

一种单摇杆式字符键盘及字符输入方法

技术领域

本发明涉及一种键盘，特别涉及一种单摇杆式字符键盘及字符输入方法。 

背景技术

由于技术的发展，目前需要由键盘输入字母和符号的设备非常多，尤其是20世纪40年代计算机实用新型以来，键盘作为一种主要的计算机输入设备，被广泛应用。但是，目前的键盘，主要缺点是：按键数量多，体积过大，手悬空操作带来肌肉疲劳及损伤。 

近年来，许多产品采用智能化技术，通过计算机芯片进行人工智能处理。但人机交互的主要输入设备——键盘，一直无法小型化。传统键盘无法安排在狭小的智能化设备控制面板上。因此很多智能产品设备不得不丢弃键盘而采用声音、触摸笔画输入等方式，但始终比不上键盘的输入速度以及输入字符的准确性。所以目前迫切需要一种能全部输入所有字母、符号、控制符的全新键盘，提高字符输入速度，并且可以在有限的平面或空间内布置安排得下所有字符按键。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种键盘数量少、键盘体积小、能够克服传统键盘首选空操作带来肌肉疲劳及损伤问题并且并且能够完成现有键盘输入功能的单摇杆式字符键盘及字符输入方法。 

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种单摇杆式字符键盘，包括底座，摇杆及设置在摇杆上的若干按键； 

所述摇杆通过铰链铰接在所述底座上； 

当摇杆以铰链为中心发生转动时，相同按键输出不同字符。 

本发明的有益效果是：本发明通过摇杆与底座相对错位位置的区分，使多个字符输入通过摇杆上的一个按键复合输入，减少了键盘按键数量，缩小了键盘体积，特别适合在狭小空间内进行布置。将键盘按键按照手指形状立体排列在摇杆上，使手指基本固定在按键上，因此手指的移动大大较少，提高了字符输入效率，也使得手持握摇杆后有依靠，长期打字时能减少手指肌肉疲劳及损伤。在平板电脑的虚拟键盘上采用该原理，可以减少按键数量，使得虚拟键盘占据屏幕的面积缩小。 

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 

进一步，每个按键分别与按键电路连接，所述摇杆与底座的铰接处设置有旋转电位器，当摇杆发生转动时，旋转电位器输出不同的阻值，使按键电路的阻值发生变化，从而使相同按键输出不同字符。 

进一步，所述单摇杆式字符键盘上还设置有回中弹簧，所述回中弹簧的一端连接于摇杆上，另一端连接于底座上，使摇杆在自然状态下处于运动轨迹的中间位置，旋转电位器输出端的阻值为中间值。 

进一步，所述摇杆为T形，T形竖边的底端与所述底座铰接，T形横边上设置有若干按键，每个按键分别与按键电路连接。 

进一步，所述摇杆的T形横边上的若干按键分两部分设置于T形横边的两侧，每侧分别按照人手手部形状设置有五个主要按键。 

进一步，所述摇杆的T形横边上还设置有若干切换按键和若干辅助按键。 

进一步，所述摇杆的T形横边的中部设置有三个切换按键和两个辅助按键。 

进一步，所述摇杆的T形横边上还设置有显示装置，用于显示输入的字符。 

进一步，一种利用单摇杆式字符键盘字符输入的方法，包括以下步骤： 

步骤1：利用旋转电位器检测摇杆发生转动后所处的位置； 

步骤2：检测按键电路中是否有按键按下； 

步骤3：根据摇杆发生转动后所处的位置及按下的按键确定输入的字符； 

步骤4：在显示装置上显示输入字符。 

进一步，所述旋转电位器设置于摇杆与底座的铰接处，当摇杆发生转动时，旋转电位器输出不同的阻值，使按键电路的阻值发生变化，从而使相同按键输出不同字符。 

附图说明

图1为本发明摇杆在不同位置的结构图； 

图2为本发明个整体结构图； 

图3为本发明摇杆俯视图； 

图4为本发明设置于摇杆一侧的若干按键的电路原理图。 

附图中，各标号所代表的部件列表如下： 

1、摇杆，2、右主要按键，3、左主要按键，4、底座，5、铰链。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 

如图1所示，为本发明摇杆在不同位置的结构图；图2为本发明个整体结构图；图3为本发明按键分布结构示意图；图4为本发明设置于摇杆一侧的若干按键的电路原理图。 

实施例1 

一种单摇杆式字符键盘，包括底座4，摇杆1及设置在摇杆上的若干按键；所述摇杆1通过铰链5铰接在所述底座4上；当摇杆1以铰链5为中心发生转动时，相同按键输出不同字符。 

每个按键分别与按键电路连接，所述摇杆1与底座4的铰接处设置有旋转电位器6，当摇杆1发生转动时，旋转电位器6输出不同的阻值，使按键电路的阻值发生变化，从而使相同按键输出不同字符。 

所述单摇杆式字符键盘上还设置有回中弹簧7，所述回中弹簧7的一端连接于摇杆1上，另一端连接于底座4上，使摇杆在自然状态下处于运动轨迹的中间位置，旋转电位器6输出端的阻值为中间值。 

所述摇杆1为T形，T形竖边的底端与所述底座4铰接，T形横边上设置有若干按键，每个按键分别与按键电路连接。 

所述摇杆1的T形横边上的所有按键分两部分设置于T形横边的两侧，每侧分别按照人手手部形状设置有五个左主要按键3和五个右主要按键2。 

所述摇杆1的T形横边上还设置有若干切换按键8和若干辅助按键9。 

所述摇杆1的T形横边的中部设置有三个切换按键8和两个辅助按键9。 

所述摇杆1的T形横边上还设置有显示装置，用于显示输入的字符。 

一种利用单摇杆式字符键盘字符输入的方法，包括以下步骤： 

步骤1：利用旋转电位器6检测摇杆1发生转动后所处的位置； 

步骤2：检测按键电路中是否有按键按下； 

步骤3：根据摇杆1发生转动后所处的位置及按下的按键确定输入的字符； 

步骤4：在显示装置上显示输入字符。 

所述旋转电位器设置于摇杆1与底座4的铰接处，当摇杆1发生转动时，旋转电位器输出不同的阻值，使按键电路的阻值发生变化，从而使相同按键输出不同字符。 

如图1所示，摇杆1在相对底座4“中”位置时，摇杆1的5个左主要按键3按下时，可以分别输入字符“ASDFG”；当摇杆1前推，相对于底座4“前”位置时，摇杆1上的5个左主要按键3按键按下时，可以分别输入字符“QWERT”；当摇杆1后推，相对于底座4“后”位置时，摇杆1上的5个左主要按键3按键按下时，可以分别输入字符“ZXCVB”。摇杆上同样安装5个右主要按键2，原理相同。 

如图2所示，摇杆1通过铰链5和底座4相连，摇杆1能前后摇动。摇杆1和底座4之间还有回中弹簧7，使得摇动摇杆1时，能清晰感觉到“前、中、后”位置变化。铰链5上安装有旋转电位器6，当摇杆1摇动时，带动旋转电位器6的旋转轴，使得旋转电位器6在摇杆1“前、中、后”位置时输出不同阻值，送到键盘电路区分不同的字符输入。 

如图3所示，摇杆1上布置5个左主要按键3(分别命名为：LK1，LK2，LK3，LK4，LK5)，5个右主要按键2(分别命名为：RK1，RK2，RK3，RK4，RK5)，这10个按键是根据人的左右手生理形状分布的，在输入时左右手10个指头基本固定在左右按键上不移动，通过手臂带动摇杆运动。这样手部有支撑，长期打字手部肌肉疲劳的问题可以极大缓解；又由于手指始终在按键上，不需要四处去找按键按下，所以能极大提高字符输入速度。10个按键，3个不同的位置，可以形成10*3＝30个字符的输入，这样解决了26个最基本的小写英文字母的输入问题。由于常用的字符不仅仅是26小写英文字母，还有符号、数字等，所以键盘上还有3个切换按键8，分别命名为Capslock(大小写切换按键)、Numlock(数字切换按键)、Symlock(符号切换按键)，当切换按键按下时，10个主要按键就能分别输入大写字符、数字以及符号。另外，重要的控制键“Enter”和“Del”按键，则作为功能按键9安装在摇杆上固定位置，作为常用键实用。 

在图3所示的字符按键安排示意图中，10个左右主要按键安装在摇杆 上，这10个主要按键分别命名为LK1、LK2、LK3、LK4、LK5、RK1、RK2、RK3、RK4、RK5(左手5个，右手5个)。这10个按键用于常用大小字母、数字及符号这三种类型字符的输入，因此还要设置三个切换按键来实现这三种不同类型字符输入。三个切换按键分别是：Cap Lock(大小写锁定)、Num Lock(数字锁定)、Symbol Lock(符号锁定)。下面对这三种类型字符输入进行对应字符-键位编码如下： 

当Caps Lock、Num Lock、Symbol Lock三个切换按键处于断开状态时，主要按键用于26个小写英文字母输入。在键位排列上，由于“QWERTY”键盘按键的排列方式已经形成习惯，本发明并不打算改变原来键盘键位排列方式，按照现有101键盘的布局，摇杆按错位位置形成的小写英文字母键位表可以安排如表1： 

表1基本英文字母键位安排表 

由于逗号、句号、空格键(Space)、英文连字符(_)和英文字母输入密切相关，所以表1上安排了这四个常用编辑符号,方便输入。 

当Caps Lock处于闭合状态时，复合按键用于26个大写英文字母输入。大写英文字母键位安排仍然如表1所示。 

当Num Lock处于闭合状态时，主要按键用于10个阿拉伯数字及部分常用符号的输入。因为符号的数量超过了30个，而阿拉伯数字仅有10个，所以部分符号要放在Num Lock ON状态输入。数字和部分符号键位安排如表2： 

表2数字及部分符号键位安排表 

在上述表2的键位安排中，由于目前的键盘上，部分符号和数字按键是通过“Shif”(上档键)共用的，这样也是复合习惯的。另外数字和小数点、逗号、加减号、大于小于号、等于号的输入密切相关，因此，这些符号也安排在数字输入状态内。 

当Symbol Lock处于闭合状态时，主要按键用于其他符号的输入。键位安排如表3： 

表3符号键位安排表 

上述三个表，把现有键盘上所有字母、数字及符号完全编排完了，可以由左右主要按键实现输入。除此之外，其他的控制键(回车键、删除键)则安排在功能按键上实现。 

通过上述安排，我们可以看到，单摇杆式字符键盘仅有15个按键，就能实现标准计算机键盘上101个按键所能输入的字符。 

图4是单摇杆式字符键盘左主要按键的电路原理图，右主要按键电路原理相同。从电路图上，可以看到，当任意一个左主要按键按下时，由于摇杆相对位置不同，使滑动变阻器产生不同电阻，从而使键盘电路识别区分产生不同的字母符号。同理，当Caps Lock、Num Lock、Symbol Lock三个切换按键断开或闭合时，其识别电阻由于和主要按键电阻并联，所以也会产生不同阻值，用以键盘电路识别区分产生不同的字母符号，键盘电路中的键盘芯片识别区分产生不同的字母符号，将字母符号发送给设置于相对固定板上的按键显示器进行显示，所述按键显示器为液晶显示条，或者将字母符号发送给PC机，由PC机的屏幕进行显示输入的字符。 

在上面的实施例中，摇杆的运动是通过前后摇动形成不同的错位位置用以区分不同的字符输入，这种错位位置，还可以是前后摇动，也可以是左右摇动，甚至可以斜上、斜下摇动摇杆形成不同的位置区分。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种单摇杆式字符键盘，其特征在于：包括底座(4)，摇杆(1)及设置在摇杆上的若干按键；

所述摇杆(1)通过铰链(5)铰接在所述底座(4)上；

当摇杆(1)以铰链(5)为中心发生转动时，相同按键输出不同字符。

2.根据权利要求1所述的单摇杆式字符键盘，其特征在于：每个按键分别与按键电路连接，所述摇杆(1)与底座(4)的铰接处设置有旋转电位器(6)，当摇杆(1)发生转动时，旋转电位器(6)输出不同的阻值，使按键电路的阻值发生变化，从而使相同按键输出不同字符。

3.根据权利要求1所述的单摇杆式字符键盘，其特征在于：所述单摇杆式字符键盘上还设置有回中弹簧(7)，所述回中弹簧(7)的一端连接于摇杆(1)上，另一端连接于底座(4)上，使摇杆在自然状态下处于运动轨迹的中间位置，旋转电位器(6)输出端的阻值为中间值。

4.根据权利要求1所述的单摇杆式字符键盘，其特征在于：所述摇杆(1)为T形，T形竖边的底端与所述底座(4)铰接，T形横边上设置有若干按键，每个按键分别与按键电路连接。

5.根据权利要求4所述的单摇杆式字符键盘，其特征在于：所述摇杆(1)的T形横边上的所有按键分两部分设置于T形横边的两侧，每侧分别按照人手手部形状设置有五个左主要按键(3)和五个右主要按键(2)。

6.根据权利要求4所述的单摇杆式字符键盘，其特征在于：所述摇杆(1)的T形横边上还设置有若干切换按键(8)和若干辅助按键(9)。

7.根据权利要6所述的单摇杆式字符键盘，其特征在于：所述摇杆(1)的T形横边的中部设置有三个切换按键(8)和两个辅助按键(9)。

8.根据权利要求1至7任一所述的单摇杆式字符键盘，其特征在于：所述摇杆(1)的T形横边上还设置有显示装置，用于显示输入的字符。

9.一种利用单摇杆式字符键盘字符输入的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用旋转电位器(6)检测摇杆(1)发生转动后所处的位置；

步骤2：检测按键电路中是否有按键按下；

步骤3：根据摇杆(1)发生转动后所处的位置及按下的按键确定输入的字符；

步骤4：在显示装置上显示输入字符。

10.根据权利要求9所述的字符输入方法，其特征在于：所述旋转电位器设置于摇杆(1)与底座(4)的铰接处，当摇杆(1)发生转动时，旋转电位器输出不同的阻值，使按键电路的阻值发生变化，从而使相同按键输出不同字符。