[发明专利]感应耦合键盘

说明书

本发明涉及键盘输入装置，尤其是计算机的键盘输入装置，本发明尤其涉及从键盘把输入数据传输到计算机或其他与键盘相耦合的设备。

所有计算机系统要求用户输入以执行指定的功能，在某些情况下，所需要的输入仅仅是根据一个已预先编程的指令表开始处理的信号。

有些计算机系统用于接收特殊信号并自动处理这些信号以执行某些任务，并存储或显示结果，其例之一是计算机化的环境监测站。但是，计算机系统通常需要周期的，并且经常频繁的字符数字和几何的输入。对于频繁的字符数字和几何输入的需求通常叫做通用计算机，它包括各种个人计算机，例如台式计算机和便携式计算机。

通常，通用计算机有用于字符数字输入的键盘和指示设备，例如“鼠标器”，或用于几何输入的跟踪球。一个字符数字输入对字处理应用程序很有用，而几何输入则应用于诸如绘图。通用计算机系统因此总是会有模拟打字机键盘设备作为用户输入之接口。

计算机的键盘需要电机设计者的工作，而且可证明是计算机系统中使用最多的部分。而且，键盘是相当复杂的机械系统，通常要求许多移动的和交互作用部件，这些部件必须能工作几千次而无故障。

键盘也暴露在不利于操作的外部环境中。灰尘，污物，潮湿，溢溅的液体，表皮以及指甲屑等物质通常会侵扰键盘。一个好的键盘设计必须保护工作元件免遭其他物质的污染侵入。

键盘设计的另一要求是组合击键数据并将其传输到计算机或计算机系统。可有许多不同方式键实施以上任务，而且击键可被检测并在主系统中转换为数据。通常，以阵列形式安排键开关，并且该阵列的行被扫描，这是多路接口。在基于软件的模式中，可用主机系统的CPU完成这一任务。但用键盘的单板微处理器有很多优点。

通常在单板微处理器所带的键盘上，击键数据被馈至微处理器以供处理，编码，以及传输。最常用的传输模式是通过一条串联电缆到主机，当主机接收一个扫描码时，键盘控制通知CPU扫描码可被读出。

较好的键盘技术的参考文件是“基本微处理器设计”（Microprocessor Based Design），其作者为M，斯莱特（Michael Slater），该书由Prentice Hall在1989年要求版权。该书第287页到303页叙述了有关技术，另一文件则为W·诺斯（Winn Rosch）所著“W·诺斯硬件大全（Winn Rosch Hardavare Bible）”第239页至257页，1989年版权并由Prenfice Hall出版。这两份参考文件的有关部分由本文引用以供参照。

将键盘由电缆耦合到主机通常很受限制并且很麻烦。例如当桌面空间有限时，可能电缆占用空间就有问题。电缆长度也限制了与计算机相关的键盘的位置。而且电缆也是可能出现故障的，例如在两个连接端点处的不良连接。在本发明之前，即有人试图将键盘与计算机采用无线方式进行连接。例如，IBM引入了PC Jr。计算机，它有两个红外发射发光二极管以便以光学方式送出扫描码。但是，该系统不是很可靠而且只限于行传输。

现在需要的是这样一种设备和方法，它们允许键盘与主机可靠地进行通讯并且不必采用电缆方式，也不局限于行传输。

在本发明的一个最佳实施例中，计算机的键盘输入设备包括一个用于输入数据和命令的用户操作键装置的阵列。一个用于管理键盘操作的基于微处理器的控制装置，用于把键装置连到控制装置的电连接装置，一个用于为键盘供电的电源装置，以及一个由控制装置管理并用于传送数字扫描码的磁场发生器，该传送过程是由改变磁场发生器产生的磁场而实现的。

最佳实施例中的磁场发生器是一个电导体线圈，其中，控制装置定时的电流脉冲生成磁场脉冲。定时根据表示键运作的数据扫描码进行。

在一个最佳实施例中，扫描码接收器位于主计算机之中，用来接收来自键盘的磁编码串行信号，并将该数据转换成由计算机CPU使用的数字扫描码。在这一实施例中，接收机是与解调电路连接的电导体线圈，从而，磁脉冲被转换成电动势尖峰信号，该电动势尖峰信号被检测并用于在一个寄存器中重新构造数字扫描码以供与计算机CPU通信。

本发明的一方面是提供一个具有用于扫描码的磁传输装置的键盘，以及一个用于把磁传输码转换成数字格式的接收和解调装置。

本发明提供了无需电缆连接的键盘，该键盘也无需基于行传输。本发明的键盘相当便宜并且可靠。

图1是本发明的计算机及其键盘的投影图。

图2是本发明的一个键控开关阵列，它与一个微处理器及一个磁发送器接口。