клавиатура электронно-вычислительной машины

Формула изобретения

1. Клавиатура электронно-вычислительной машины, содержащая контроллер, устройство обработки данных и смонтированные на панели клавиши с прозрачными клавишными головками, выполненными с возможностью визуального восприятия на их лицевой поверхности тех символов, которые отражают их функцию на тот момент времени, когда на лицевой поверхности каждой из клавишных головок активизирован соответствующий символ, отличающаяся тем, что в клавишной головке каждой клавиши размещен соединенный с контроллером и устройством обработки данных светодиод в форме прямоугольной рамки, обеспечивающий воспроизведение одного из двух взаимоконтрастных цветов, и помещенный внутри него четырнадцатисегментный индикатор с рабочей стороной, обращенной в сторону лицевой поверхности клавишной головки, обеспечивающий воспроизведение символа с цветом, контрастным по отношению к любому из двух цветов, воспроизводимых светодиодом.

2. Клавиатура электронно-вычислительной машины по п.1, отличающаяся тем, что светодиод установлен так, что его верхний край выступает над рабочей поверхностью четырнадцатисегментного индикатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам вычислительной техники, а именно к устройствам ввода/вывода информации в электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Оно может быть использовано преимущественно для обучения начальным навыкам печати и улучшения навыков быстрого ввода буквенно-цифровой информации при осваивании метода "слепой печати".

Клавиатуры, применяемые в настоящее время в персональных ЭВМ, предназначаются для ввода алфавитно-цифровой информации в ЭВМ, управления монитором ЭВМ и т.д. Ввиду массового применения изделий подобного класса сложились устойчивые принципы построения устройств этого типа, которые в основном сводятся к следующему. От восьмидесяти до ста с лишним клавиш собираются в плоскую конструкцию. Клавиши разбиваются на несколько зон, например одна или несколько зон функциональных клавиш, зона алфавитно-цифровой клавиатуры, подобной клавиатуре обычных пишущих машинок, зона дополнительной клавиатуры. Встроенный в клавиатуру контроллер клавиатуры следит за состоянием нажатия и отпускания отдельных клавиш и передает эти состояния непосредственно процессору ЭВМ. Причем в последнее время на практике стали применяться не только стандартные клавиатуры с односторонней связью по схеме "клавиатура - ЭВМ", а также клавиатуры, в которых стала реализовываться двухсторонняя связь "клавиатура - ЭВМ - клавиатура", т.е. ЭВМ в соответствие с заложенной в нее программой вырабатывает определенный сигнал, который активизируется на средствах отображения, выполненных непосредственно на клавишах клавиатуры.

Так, например, из уровня техники известна клавиатура с двухсторонней связью, раскрытая в описании к патенту РФ RU 2121707 С1, опубликованном 10.11.1998, МПК-7 G 06 F 3/023. Указанная клавиатура конструктивно включает в себя одно- и многофункциональные клавиши, на поверхности которых нанесены символы и которые через буфер клавиатуры соединены с процессором. Каждая многофункциональная клавиша содержит жидкокристаллический индикатор и электронную схему, имеющую возможность управления жидкокристаллическим индикатором, соединенную со схемой формирования команд, предназначенной для электронных схем, клавиш и соединенной с буфером клавиатуры. Команды представляют собой импульсы напряжения, различающиеся в зависимости от включаемого режима. Электронные схемы клавиш, преобразуя эти команды в код индикатора, формируют на нем изображение того знака или символа, который будет отображен на мониторе и записан в память компьютера при нажатии на данную клавишу.

Принципиальным недостатком рассмотренного выше устройства является его ограниченное применение, поскольку с помощью вмонтированных в его многофункциональные клавиши жидкокристаллических индикаторов отнюдь не всегда удается отобразить требуемый символ, так чтобы у пользователя клавиатуры не возникло ошибочного представления о сущности данного символа (например, символ цифры "6" нетрудно спутать с похожей на него буквой "Б", цифру "0" - с буквой "О" и т.д.). Кроме того, в указанном техническом решении не обеспечена контрастность отображения символа на лицевой стороне клавиши, отражающего ее функцию, по отношению к общему фону клавиши, что может создавать неудобство визуального восприятия для пользователя отображаемых на клавиатуре символов.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является клавиатура ЭВМ, раскрытая в описании к патенту РФ RU 2214619 С2, опубликованному 20.10.2003, МПК-7 G 06 F 3/00. Указанная клавиатура содержит контроллер, устройство обработки данных и клавиши с прозрачными клавишными головками, выполненные с возможностью вывода на клавиши символов с соответствующими им функциями, смены символов каждой из клавиш и соответствующих им функций. Для этого в клавишной головке каждой клавиши размещен соединенный с контроллером и устройством обработки данных минидисплей, экран которого выходит на лицевую поверхность клавишной головки.

Однако описанная выше клавиатура не очень технологична в производстве и достаточно сложна в сборке. Так, например, входящий в состав каждой клавиши минидисплей серийно не производится, вследствие чего он достаточно сложен и нетехнологичен в производстве. Как правило, клавиши, отличающиеся по своему назначению, имеют разные размеры и для надежного закрепления минидисплея в каждой клавише требуется изготовить минидисплеи разной номенклатуры размеров.

Таким образом, технической задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является повышение технологичности производства клавиатур с двухсторонней связью за счет использования в клавишах клавиатуры четырнадцатисегментных индикаторов, изготовляемых на базе стандартных семисегментных индикаторов, при соблюдении способности к отображению любого символа, отражающего функцию той или иной клавиши клавиатуры, и удобства визуального восприятия пользователем отображаемых на клавиатуре символов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в клавиатуре электронно-вычислительной машины, содержащей контроллер, устройство обработки данных и смонтированные на панели клавиши с прозрачными клавишными головками, выполненными с возможностью визуального восприятия на их лицевой поверхности тех символов, которые отражают их функцию на тот момент времени, когда на лицевой поверхности каждой из клавишных головок активизирован соответствующий символ, в клавишной головке каждой клавиши клавиатуры размещен соединенный с контроллером и устройством обработки данных светодиод в форме прямоугольной рамки, обеспечивающий воспроизведение одного из двух взаимоконтрастных цветов, и помещенный внутри него четырнадцатисегментный индикатор с рабочей стороной, обращенной в сторону лицевой поверхности клавишной головки, обеспечивающий воспроизведение символа с цветом, контрастным по отношению к любому из двух цветов, воспроизводимых светодиодом.

В предпочтительном варианте предложенного технического решения светодиод установлен так, что его верхний край выступает над рабочей поверхностью четырнадцатисегментного индикатора. Существо предложенного изобретения поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 изображена общая схема "клавиатура - ЭВМ".

На фиг.2 показана конструкция клавиши в разрезе (вид сверху А-А).

На фиг.3 показана конструкция клавиши в разрезе (вид спереди В-В).

Предложенное устройство технически реализовано следующим образом.

Показанное на фиг.1 устройство ввода/вывода - клавиатура содержит панель 1, на которой смонтированы клавиши 2, выполненные с возможностью визуального восприятия на лицевой поверхности их клавишных головок 5 тех символов, которые отражают их функцию на тот момент времени, когда на лицевой поверхности каждой из клавишных головок 5 активизирован соответствующий символ. Под панелью 1 клавиатуры располагаются соединенные с клавишами 2 контроллер 3 и устройство обработки данных 4 клавиатуры. Каждая из клавиш 2 состоит из прозрачной клавишной головки 5, закрепленной на штоке 6, снабженном пружиной возврата 7 (см. фиг.3). Через контроллер 3 клавиатура соединена с процессором ЭВМ 8. В качестве средства отображения поступающей с клавиатуры 1 на ЭВМ 8 информации выступает монитор 9.

В показанной на фиг.2 и 3 клавишной головке 5 каждой из клавиш 2 размещен соединенный с контроллером 3 и устройством обработки данных 4 светодиод 10 в форме прямоугольной рамки, который обеспечивает воспроизведение одного из двух взаимоконтрастных цветов (например, красного и синего), и помещенный внутри него четырнадцатисегментный индикатор 11 с рабочей стороной, обращенной в сторону лицевой поверхности клавишной головки 5, обеспечивающий воспроизведение символа с цветом, контрастным по отношению к любому из двух цветов, воспроизводимых светодиодом 10 (например, светло-зеленым).

Использование указанных элементов индикации - светодиода 10 и четырнадцатисегментного индикатора 11 в клавише 2 клавиатуры позволяет отображать текущий символ клавиши 2 не только на мониторе 9 ЭВМ 8 при нажатии клавиши, но и непосредственно в теле самой клавиши 2, не прибегая к ее предварительному нажатию. При этом также становится возможным изменять текущий символ клавиши 2, а также соответственно изменять и ее функцию.

Как показано на фиг.3, светодиод 10 установлен так, что его верхний край выступает над рабочей поверхностью четырнадцатисегментного индикатора 11 примерно на 1-5 мм. Это обусловлено тем, что при таком расположении указанных выше элементов индикации клавиши отображенный на четырнадцатисегментном индикаторе 11 символ будет более контрастен по отношению к излучающему свет светодиоду 10, нежели в случае его отображения, при расположении верхних поверхностей элементов индикации на одном уровне.

Элементы индикации каждой клавиши 2 - светодиод 10 и установленный внутри него четырнадцатисегментный индикатор 11 в сочетании друг с другом - это по существу единое функциональное электронное устройство, которое коммутировано с контроллером 3 клавиатуры и устройством обработки данных 4 электронным способом независимо от положения клавиши. Коммутирование указанных элементов индикации каждой клавиши 2 с контроллером 3 и устройством обработки данных 4 может быть осуществлено как посредством проводных, так и беспроводных (радиоволновая, инфракрасная и т.п.) средств связи.

Предложенное устройство работает следующим образом.

В режиме работы "клавиатура-ЭВМ" предложенная клавиатура с двухсторонней связью работает точно так же, как и стандартная клавиатура с односторонней связью. При нажатии на клавишу 2 в устройстве обработки данных 4 формируется соответствующий сигнал, который через контроллер 3 поступает в процессор ЭВМ 8. При этом нажатый символ отображается на мониторе 9.

Существенным отличием от стандартных клавиатур с односторонней связью является то, что для предложенной клавиатуры дополнительно возможен второй "обратный" режим работы "ЭВМ-клавиатура". ЭВМ 8 в соответствие с заложенной в нее программой посылает определенную команду клавиатуре, например высветить букву "А" на какой-то конкретной клавише. Заложенное в ЭВМ 8 программное обеспечение представляет собой набор библиотек программного обеспечения нижнего уровня, используемых для связи с программным обеспечением верхнего уровня и вывода визуальной информации на монитор 9, а также для обеспечения двусторонней связи с клавиатурой: обработки команд с клавиатуры и передачи команд обратно. Соответствующий сигнал через контроллер 3 и устройство обработки данных 4 поступает к той клавише 2, которая в соответствие с заложенной в ЭВМ 8 программой будет отвечать за введение в память ЭВМ 8 и соответственно воспроизведение на мониторе 9 символа "А". На четырнадцатисегментном индикаторе 11, заключенном внутрь клавишной головки 5, загораются элементы "11", "7", "1", "2" и "8" (см. фиг.2), воспроизводя тем самым на четырнадцатисегментном индикаторе символ "А". А на светодиоде 10 в форме прямоугольной рамки загорается первый из двух воспроизводимых им цветов, например красный. Это означает, что рассматриваемая клавиша 2 воспроизводит буквенный символ. Если требуется воспроизвести цифровой символ, то на светодиоде 10 в форме прямоугольной рамки в соответствие с заложенной в ЭВМ 8 программой загорится второй из двух воспроизводимых светодиодом 10 цветов, например синий. Это сделано для того, чтобы легко можно было различать внешне похожие друг на друга буквенные и цифровые символы (как было показано выше, фактически неразличимы между собой буква "Б" и цифра "6", буква "О" и "0" и т.п.). Так, если пользователь видит красную рамку по контуру символа, то он понимает, что на клавишной головке 5 отображена буква, а если загорелась синяя рамка, то на клавишной головке 5 отображена цифра. Также указанный принцип использования двухцветового светодиода 10 в форме прямоугольной рамки, расположенного по контуру четырнадцатисегментного индикатора 11, может быть применен для различения похожих между собой символов русского и латинского алфавитов. Переключение режима работы ЭВМ, т.е. переход с одного семейства символов на другой (например, с кириллицы на латиницу), осуществляют путем нажатия одной или нескольких функциональных клавиш 2. Еще одним немаловажным аспектом, с точки зрения указанного выше технического результата, является то, что наличие светодиода 10 в форме прямоугольной рамки обеспечивает высокую контрастность отображения символа (т.е. его лучшую заметность для пользователя) на фоне рабочей поверхности клавишной головки 5.

Для того чтобы обеспечить воспроизведение в светодиоде 10 двух взаимоконтрастных цветов в нем выполняются две электрические спирали, заключенные в две цветных стеклянных оболочек (красную и синюю), которые в свою очередь заключены в общую прозрачную капсулу (на фигурах не показано). Он может быть выполнен примерно со следующими габаритными размерами: 10×10×7 мм. Такие размеры позволяют его легко установить в теле стандартной клавишной головки 5. В зависимости от того, какой цвет светодиода 10 требуется включить, заложенная в ЭВМ 8 программа активизирует ту или иную спираль светодиода, тем самым зажигая светодиод 10 в одном из двух цветовых режимов.

Четырнадцатисегментный индикатор 11 легко может быть выполнен на базе стандартного широкоизвестного семисегментного индикатора. Он так же, как и семисегментный индикатор, имеет прямоугольную форму, однако внутри указанного прямоугольного контура средний сегмент разделен на два отдельных сегмента, а также в состав индикатора дополнительно включены шесть радиально расходящихся из центра лучей-сегментов (см. фиг.2). Это позволяет обеспечить воспроизводимость любого употребимого на практике буквенного или цифрового символа как в кириллице, так и в латинице, а также в виде арабских или римских цифр. Так, например, для воспроизведения такого сложного символа, как символ "Д", необходимо активизировать сегменты "4", "12", "8", "2", "13", "6" и "7".

Для того чтобы повысить контрастность отображения на четырнадцатисегментном индикаторе 11 символа, желательно установить его по отношению к светодиоду 10 так, чтобы верхний край светодиода выступал над рабочей поверхностью семисегментного индикатора на 1-5 мм. Это связано с тем, что чем ближе верхняя поверхность светодиода 10 клавиши 2 к лицевой поверхности клавишной головки 5 данной клавиши, тем лучше будут освещены символы, отображаемые на четырнадцатисегментном индикаторе 11. А следовательно, становится больше диапазон углов, под которыми пользователь клавиатуры ЭВМ сможет видеть эти символы.

Предложенная клавиатура может использоваться для обучения пользователя навыкам машинописи, т.е. в качестве тренажера-клавиатуры. Наличие в каждой из клавиш клавиатуры стандартного четырнадцатисегментного индикатора позволяет существенно повысить технологичность производства подобных клавиатур при обеспечении воспроизводимости любого буквенного или цифрового символа как в кириллице, так и в латинице, а также в виде арабских или римских цифр.