專利名稱：手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字計(jì)算機(jī)、各類電子打字機(jī)及文字處理機(jī)數(shù)據(jù)、字符和程序的輸入方法及設(shè)備，特別是涉及用于通用計(jì)算機(jī)和專用于控制目的的小型計(jì)算機(jī)的手動(dòng)輸入、將零散信息項(xiàng)目轉(zhuǎn)換成為代碼形式的方法和裝置。
現(xiàn)有電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作者向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和程序，一般要使用各種外部設(shè)備，進(jìn)行人與機(jī)器的通訊，才能輸入。鍵盤是應(yīng)用極廣的一種用人手輸入信息的外部設(shè)備。鍵盤輸入裝置的每一個(gè)鍵，實(shí)際是一個(gè)按鈕開關(guān)。擊一次鍵，觸點(diǎn)就閉合一次。鍵盤則是由按鈕開點(diǎn)組成的陣列，鍵盤向電子計(jì)算機(jī)輸入信息的過程通常是這樣若干鍵組成一矩陣，其中每一鍵都由“行”和“列”兩個(gè)參數(shù)定義，并分別有導(dǎo)線連至計(jì)算機(jī)的輸入端口。計(jì)算機(jī)不斷以掃描方式檢查輸入口各行線與列線。如果某一鍵壓下，則相應(yīng)的行線、列線接通。計(jì)算機(jī)檢測(cè)到接通的情況立即將與此行線、列線相連的鍵代表的字符取出-這是由一串高低電平組成的編碼，將其送至相應(yīng)的電路進(jìn)行處理。上述過程通常由掃描、編碼電路完成。
鍵盤有直觀、容易操作的特點(diǎn)。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理速度日益提高，控制功能越來越復(fù)雜，現(xiàn)有鍵盤輸入方式顯示出不足之處首先是，鍵的數(shù)量有逐漸增加的趨勢(shì)，而較多鍵的鍵盤體積大，功能記憶和操作均比較困難;其次，在大鍵盤上操作時(shí)人手的移動(dòng)幅度比較大，操作速度難以提高;再次，操作這樣的大鍵盤，人要看著鍵盤、看著顯示屏幕，還要兼顧手的動(dòng)作，容易疲勞;最后，因?yàn)樗鲦I實(shí)際上是按鈕開關(guān)，較多的鍵使開關(guān)觸點(diǎn)增加，降低了可靠性?；谏鲜?，鍵盤輸入方法往增加鍵的數(shù)量方向發(fā)展，已經(jīng)余地不大。
為了克服現(xiàn)有鍵盤體積大的缺點(diǎn)，以便配合流動(dòng)場(chǎng)合需要的攜帶式裝置使用，有些攜帶式計(jì)算機(jī)使用一種小鍵的鍵盤。但單個(gè)鍵的縮小或鍵與鍵之間距離的縮小，都受人的手指大小的限制鍵過小則難于辨認(rèn)和操作，以致鍵越小操作越慢。所以這不是理想的解決途徑。現(xiàn)在有另外一種輸入方式，是在一塊特制的板上書寫字符，由傳感器配合電路識(shí)別所寫字符，并將其輸入計(jì)算機(jī)。這種裝置體積是比現(xiàn)有鍵盤小得多，且可攜帶使用，但其輸入速度甚慢，使用范圍有限。為了尋找更方便有效的人與機(jī)器通訊的方法，目前還開發(fā)了識(shí)別語(yǔ)音的信息輸入手段，但由于難度大，短期內(nèi)尚不可能與鍵盤輸入方式相比擬。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種更方便有效的人與機(jī)器通訊的方法和設(shè)備，它以人手最容易實(shí)現(xiàn)的幾種動(dòng)作組成不同的“手動(dòng)作狀態(tài)”，用以控制輸入裝置上的一組按鍵，實(shí)現(xiàn)輸入所用輸入裝置則是本發(fā)明特有的、按鍵較少、適合于攜帶的輕便型輸入盤。
現(xiàn)在以右手操作的輸入盤為例，說明用它輸入信息的過程。我們先把手指的各部位加以定義各手指的前端稱為指尖，手指長(zhǎng)指甲的一面稱為指背，不長(zhǎng)指甲的一面稱為指腹;姆指和小指分別與其余四指方向相反的一側(cè)稱為外側(cè)。操作時(shí)，人手放在輸入盤上，見

圖1。盤面上有寬、窄兩個(gè)凸臺(tái)，先讓姆指的外側(cè)朝向盤面，指背對(duì)著窄凸臺(tái)，指腹則朝向?qū)捦古_(tái);其余四個(gè)手指的指尖朝向盤面，食指、中指、無名指的指腹朝向?qū)捦古_(tái)的前側(cè)面。手掌虎口以下接近手腕部位放在盤面上，姆指一側(cè)稍抬起。這種姿勢(shì)比較舒適、自然，在此姿勢(shì)下很容易實(shí)現(xiàn)手的某些動(dòng)作姆指外側(cè)接觸或離開盤面，指腹接觸或離開寬凸臺(tái)，指背接觸或離開窄凸臺(tái);其余四指的指尖接觸或離開盤面，食指、中指、無名指指腹接觸或離開寬凸臺(tái)的前側(cè)面。把上述各手指相應(yīng)部位的動(dòng)作分別算作一種“手動(dòng)作”，于是就有了十種“手動(dòng)作”;每種動(dòng)作又有“接觸”和“離開”兩種狀態(tài)，它們分別代表二進(jìn)制碼中的“1”和“0”。除去不能同時(shí)出現(xiàn)的動(dòng)作，尚可有9種動(dòng)作可任意組合，每個(gè)動(dòng)作有兩個(gè)狀態(tài)，由此得到2的9次乘冪，即512種狀態(tài)的組合，可用以表示512個(gè)字符或?qū)崿F(xiàn)512個(gè)鍵的功能。
上述方法是利用人手不同部位的動(dòng)作-每一部位動(dòng)作的兩個(gè)狀態(tài)分別定義為“0”與“1”，然后將這些動(dòng)作與狀態(tài)加以組合，每個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)字符，于是得到與“手動(dòng)作狀態(tài)”對(duì)應(yīng)的一系列字符或是“鍵”的功能。這就是“手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入方法”的含意。
于是，本發(fā)明的系統(tǒng)，就是一種使用按鍵式輸入盤、通過輸入盤上表示8位或更多位二進(jìn)制碼各位的諸多按鍵執(zhí)行下述輸入步驟的系統(tǒng)a.單手或雙手操作，各手指同時(shí)動(dòng)作，每個(gè)手指又同時(shí)按壓1至3個(gè)鍵或不按鍵，按壓時(shí)輸出“1”信號(hào)，不按壓時(shí)輸入“0”信號(hào)，以此向計(jì)算機(jī)輸入端口并行輸入8位或更多位的二進(jìn)制碼;
b.在此之后，以某一手指按壓另一特定按鍵，將某一特定信號(hào)作為字符間隔判別信號(hào)送至計(jì)算機(jī)輸入端口某一特定位，計(jì)算機(jī)得到這一信息，立即把輸入端口上1至8位或更多位的二進(jìn)制碼作為一個(gè)字符接收;
c.重復(fù)a款動(dòng)作，向計(jì)算機(jī)并行輸入下一組8位或更多位二進(jìn)制碼;
d.重復(fù)b款動(dòng)作，使計(jì)算機(jī)把輸入端口上1至8位或更多位的二進(jìn)制碼作為又一個(gè)字符接收;
e.如此反復(fù)，輸入若干組8位或更多位二進(jìn)制碼之后，以某一手指按壓再一個(gè)特定按鍵，將同一或另一特定信號(hào)作為空格信號(hào)送至計(jì)算機(jī)輸入端口另一特定位，計(jì)算機(jī)即打入一個(gè)空格，把此前若干字符作為一個(gè)單詞接收;
f.再重復(fù)a款、b款動(dòng)作，周而復(fù)始……。
具體實(shí)現(xiàn)“手動(dòng)作狀態(tài)信息”的輸入，可用單手操作的裝置，也可用雙手操作的裝置?，F(xiàn)在結(jié)合一個(gè)右手單手操作輸入盤的最佳實(shí)施例說明整個(gè)輸入過程。
輸入盤以手感舒適、不反光的硬塑料制成，比手掌略大，見圖1。其上裝有按鍵開關(guān)1至10。圖上11是輸入盤基座，12是向計(jì)算機(jī)輸送信息的連線的插座。按鍵1至5裝在輸入盤面上，其中按鍵5對(duì)著姆指外側(cè)，按鍵1至4對(duì)著其余四指的指尖。按鍵6至8裝在寬凸臺(tái)的前側(cè)，分別對(duì)應(yīng)無名指、中指和食指的指腹。按鍵9與10分別裝在寬凸臺(tái)和窄凸臺(tái)的側(cè)面，對(duì)應(yīng)姆指的指腹和指背。我們規(guī)定，按鍵1至8是可以同時(shí)操作的，即在任一時(shí)刻可令其各自輸出為“0”或“1”，于是可以手的各部位的動(dòng)作按壓這些按鍵，實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制編碼。另外，再規(guī)定按鍵9為“字符間隔判別信號(hào)開關(guān)”，按鍵10為“空格信號(hào)開關(guān)”，其作用類同于普通鍵盤的空格鍵。
實(shí)際上，按照本發(fā)明的構(gòu)思，人的一個(gè)手指在一臺(tái)設(shè)計(jì)合適的輸入盤上，是很容易同時(shí)按壓其近旁的一組3個(gè)按鍵中的一個(gè)、兩個(gè)或者全部，見圖3。其中自左至右手指下方三個(gè)按鍵分別為21、22和23，凡觸摸到圖上陰影部，該按鍵的觸點(diǎn)即接通。指尖向前令21接通，指尖豎直向下令22通，指腹向后則令23通。如果指尖向前、中間關(guān)節(jié)向下則21、23同時(shí)通。采取適當(dāng)?shù)淖藙?shì)可令按鍵21、22、23中任何一個(gè)、兩個(gè)或者全部同時(shí)接通。對(duì)于一臺(tái)單手操作的輸入盤來說，如果整體都這樣設(shè)計(jì)，五個(gè)手指即可按壓3×5＝15個(gè)按鍵，即使只用14個(gè)按鍵，也可得到214＝16K，即超過16，000個(gè)“鍵”的功能，這在普通的“打字式鍵盤”上是無論如何辦不到的。
本發(fā)明的輸入盤這樣同計(jì)算機(jī)連接按鍵1至8依次連接到計(jì)算機(jī)輸入端口I/O的信號(hào)位1至8，見圖2。類似于普通鍵盤，所述輸入盤各按鍵未被按壓時(shí)，計(jì)算機(jī)輸入口各點(diǎn)都是高電位。任何一個(gè)按鍵被按壓、其觸點(diǎn)瞬時(shí)閉合，與其相連的計(jì)算機(jī)輸入口相應(yīng)點(diǎn)的電位即被瞬時(shí)拉至低電平。按鍵9和10各自經(jīng)控制信號(hào)線連接至計(jì)算機(jī)輸入端口的控制位9和10。當(dāng)按鍵9和10未被按壓時(shí)，計(jì)算機(jī)等待輸入。如果按鍵9被按壓使相應(yīng)觸點(diǎn)接通，控制位9即被拉至低電平。計(jì)算機(jī)得到這一信息，立即把輸入端口上1至8位作為一個(gè)字符接收;如果按鍵10被按壓使相應(yīng)觸點(diǎn)接通，則相應(yīng)的控制位10被拉至低電平，計(jì)算機(jī)打入一個(gè)空格，把此前若干個(gè)字符作為一個(gè)單詞接收。
按鍵1至8對(duì)應(yīng)輸入信息的1至8位，其有28＝256種編碼，每種編碼有其確定的含義，例如操作者要輸入“OK”這個(gè)詞，假設(shè)我們使用的編碼規(guī)定00001111表示“O”，00001011表示“K”，于是操作者讓放在輸入盤上的相應(yīng)手指按下按鍵5、6、7、8，這時(shí)按鍵5至8的觸點(diǎn)都接通，其余按鍵的觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_，輸入信號(hào)線1至8位的狀態(tài)即為00001111，這一信息經(jīng)連線送到計(jì)算機(jī)輸入端口，在此稍后一點(diǎn)時(shí)間，姆指指腹壓下按鍵9，“字符間隔判別信號(hào)”送到計(jì)算機(jī)輸入口相應(yīng)的控制位，計(jì)算機(jī)得到這一信號(hào)，立即接收所述狀態(tài)信息00001111。至此，一個(gè)字符輸入完畢，手的各部位稍抬起，準(zhǔn)備輸入下一字符“K”。動(dòng)作過程類似，右手的姆指、中指、食指動(dòng)作，壓下按鍵5、7、8，即有00001011信息輸出并送往計(jì)算機(jī)輸入口，然后姆指按壓按鍵9，把“字符間隔判別信號(hào)”送到計(jì)算機(jī)輸入口的判別位9，計(jì)算機(jī)接收00001011，于是字符“O”、“K”都被計(jì)算機(jī)接收。接著，操作者再以姆指指背按壓按鍵10，輸入口控制位10被拉至低電平，計(jì)算機(jī)得到此信號(hào)立即輸入一個(gè)空格。至此，所述單詞的輸入就全部完成了，計(jì)算機(jī)等待輸入下一信息。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例所用各按鍵，可以是機(jī)械式的觸點(diǎn)開關(guān)，也可以是無觸點(diǎn)的觸摸開關(guān)，效果一樣。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)具有輸入信息量大、快捷、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)大數(shù)量的鍵功能;本發(fā)明的按鍵式輸入盤比現(xiàn)有的“打字式”鍵盤輕巧、體積小，這就為制造更小的計(jì)算機(jī)輸入裝置，特別是隨身攜帶的、或是其他移動(dòng)場(chǎng)合使用的裝置提供了可能。而且，本發(fā)明的輸入盤機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)也都簡(jiǎn)單得多，不用掃描和編碼電路，成本很低。這種簡(jiǎn)化，對(duì)于一些只用于控制目的的專用小系統(tǒng)是很寶貴的。
本發(fā)明的系統(tǒng)一個(gè)極顯著的優(yōu)點(diǎn)是，可實(shí)現(xiàn)大數(shù)量的鍵功能，其重要意義在手，據(jù)此不僅可輸入少量字符，而且可以把單詞甚至文句加以定義，從而可以各手指同時(shí)按壓若干按鍵，形成一組8位或更多位二進(jìn)制碼，作為特定的地址碼從內(nèi)存儲(chǔ)器取出所需單詞或文句，直接輸入機(jī)器。如果制定一套從字符、常用字符組合、單詞、直至常用句子的由簡(jiǎn)至繁的定義，即可使對(duì)信息輸入技術(shù)熟練程度不同的人都可使用，其輸入的快捷與簡(jiǎn)便，至少可達(dá)有聲語(yǔ)言的水平;如果留下一批由使用者自定義的“鍵功能”，其輸送信息的速度還可大大超過有聲語(yǔ)言。
普通鍵盤輸入一字符只以手指擊一鍵，本發(fā)明的系統(tǒng)則要以手指對(duì)近10個(gè)按鍵開關(guān)編碼與控制，下面就進(jìn)行比較、分析，說明為什么本發(fā)明的系統(tǒng)在輸入信息時(shí)更簡(jiǎn)便快捷和更加輕松自如。
計(jì)算機(jī)輸入用的鍵盤，可以說是從機(jī)械式打字機(jī)“移植”過來的，其按鍵部分的排列完全沒變。除少數(shù)能夠“盲打”者外，多數(shù)人使用鍵盤輸入裝置，都是手、眼、腦并用，很辛苦。為了說明本發(fā)明的系統(tǒng)所執(zhí)行的輸入信息的過程，我們先分析人腦輸送信息最快捷有效的方式-說話。設(shè)英文字母A代表某一含義，我們發(fā)這個(gè)音，按國(guó)際音標(biāo)是[ei]，要求唇、舌、齒以及口腔的多處肌肉都處于特定位置，實(shí)質(zhì)上就是實(shí)現(xiàn)一種“狀態(tài)的組合”，而且該組合在發(fā)音中還要發(fā)生從[e]狀態(tài)組合到[i]狀態(tài)組合的變化過程。這些狀態(tài)組合及變化，從發(fā)音的純技術(shù)角度，可看作是編碼過程。其實(shí)，“說話”發(fā)音的過程是一連串口腔各部器官與肌肉的狀態(tài)組合及變化，是一個(gè)要求相當(dāng)準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)而且很復(fù)雜的過程，它比擊鍵輸送信息要復(fù)雜得多。人們所以感覺說話輸送信息要比扣擊鍵盤容易和輕松得多，是因?yàn)榱?xí)慣成自然，已形成條件反射，無需說話者去想，哪塊肌肉、哪個(gè)部位應(yīng)處于何種特定位置，以及怎樣去變化等等。以計(jì)算機(jī)技術(shù)類比，即是相對(duì)于每一個(gè)發(fā)音，都有一套“固定的程序”貯存在人腦相應(yīng)的“存儲(chǔ)單元”中，一旦要用話語(yǔ)輸送信息，立即調(diào)用“相應(yīng)單元的程序”，使口腔各部器官、各肌肉處于特定狀態(tài)并變化，于是話音發(fā)出。
本發(fā)明的系統(tǒng)，其輸入信息的過程同上述“說話”過程類似，只不過以手代替了口，經(jīng)練習(xí)掌握了方法和規(guī)則后，形成自然反應(yīng)，會(huì)比使用普通鍵盤輸入更加輕松、省力。又因?yàn)槭种敢苿?dòng)距離短，所以輸送信息更加快捷。
人手的動(dòng)作可以輸送信息的一個(gè)實(shí)際例子是，聾啞人使用的手勢(shì)語(yǔ)言。
本發(fā)明的系統(tǒng)還可以從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)同普通鍵盤輸入方式進(jìn)行比較使用普通鍵盤時(shí)，人的手指僅作為擊鍵的工具，未充分發(fā)揮功能，而且須手、眼、腦并用，人圍繞機(jī)器行動(dòng)，負(fù)擔(dān)較重;本發(fā)明的系統(tǒng)則選擇并充分運(yùn)用了人手的優(yōu)勢(shì)，類同于“說話”，使輸送信息成為以“人”為中心的自然反應(yīng)過程，無需眼看，所以操作者覺得輕松自如。
綜上所述，本發(fā)明的“手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)”比現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)越之處可歸納為a.輸入速度快，經(jīng)過訓(xùn)練的人可以相等于或超過自然有聲語(yǔ)言的速度輸入信息;
b.輸入盤操作比現(xiàn)有鍵盤輕松、容易，任何人都可不看鍵盤進(jìn)行操作;
c.有等價(jià)于極大數(shù)量“鍵”的輸入功能;
d.輸入盤體積小，可適合各類場(chǎng)合應(yīng)用;
e.充分利用人體器官特長(zhǎng)，更符合人機(jī)工程原理。
權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)，其特征在于使用按鍵式輸入盤，通過輸入盤上表示8位或更多位二進(jìn)制碼各位的諸多鍵執(zhí)行下述輸入步驟a.單手或雙手操作，各手指同時(shí)動(dòng)作，每個(gè)手指又同時(shí)按壓1至3個(gè)鍵或不按鍵，按壓時(shí)輸入“1”信號(hào)，不按壓時(shí)輸出“0”信號(hào)，以此向計(jì)算機(jī)輸入端口并行輸入8位或更多位的二進(jìn)制碼；b.在此之后，以某一手指按壓另一特定按鍵，將某一特定信號(hào)作為字符間隔判別信號(hào)送至計(jì)算機(jī)輸入端口某一特定位，計(jì)算機(jī)得到這一信息，立即把輸入端口上1至8位或更多位的二進(jìn)制碼作為一個(gè)字符接收；c.重復(fù)a款動(dòng)作，向計(jì)算機(jī)并行輸入下一組8位或更多位二進(jìn)制碼；d.重復(fù)b款動(dòng)作，使計(jì)算機(jī)把輸入端口上1至8位或更多位的二進(jìn)制碼作為又一個(gè)字符接收；e.如此反復(fù)，輸入若干組8位或更多位二進(jìn)制碼之后，以某一手指按壓再一個(gè)特定按鍵，將同一或另一特定信號(hào)作為空格信號(hào)送至計(jì)算機(jī)輸入端口另一特定位，計(jì)算機(jī)即打入一個(gè)空格，把此前若干字符作為一個(gè)單詞接收；f.再重復(fù)a款、b款動(dòng)作，周而復(fù)始……。
2.按照權(quán)利要求1的手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)，其特征在于所述輸入步驟還包括，可以把單詞甚至文句加以定義，從而可以各手指同時(shí)按壓若干按鍵，形成一組8位或更多位二進(jìn)制碼，作為特定的地址碼從內(nèi)存儲(chǔ)器取出所需單詞或文句，直接輸入機(jī)器。
3.按照權(quán)利要求1的手動(dòng)狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)，其特征在于所述按鍵式輸入盤由按鍵1、2、……、10和基座11、連線插座12組成，基座11上有盤面、寬凸臺(tái)和窄凸臺(tái)，按鍵1至5裝在盤面上、按鍵6至8裝在寬凸臺(tái)的前側(cè)，按鍵9與10分別裝在寬凸臺(tái)和窄凸臺(tái)的側(cè)面。
4.按照權(quán)利要求1的手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)，其特征在于所述按鍵式輸入盤用手感舒適、不反光的硬塑料制成，比手掌略大。
全文摘要
一種計(jì)算機(jī)手動(dòng)作狀態(tài)信息輸入系統(tǒng)，使用按鍵式輸入盤，通過輸入盤上表示8位或更多位二進(jìn)制碼各位的諸多按鍵，單手或雙手操作，各手指同時(shí)動(dòng)作，每個(gè)手指又同時(shí)按壓1至3個(gè)鍵或不按鍵，以此向計(jì)算機(jī)輸入端口并行輸入若干位二進(jìn)制碼。接著以某一手指按另一鍵，送出字符間隔判別信號(hào)，計(jì)算機(jī)即把輸入端口上1至8位或更多位的二進(jìn)制碼作為一個(gè)字符接收。本發(fā)明的系統(tǒng)所用輸入盤，簡(jiǎn)單、輕巧、靈便，可隨身攜帶；本發(fā)明的輸入方法，快捷、簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)大數(shù)量的鍵功能。
文檔編號(hào)G06F3/023GK1055435SQ9010496
公開日1991年10月16日 申請(qǐng)日期1990年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月24日
發(fā)明者楊伍民 申請(qǐng)人:楊伍民