專利名稱：用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種可用于與操作鍵盤，特別是與經(jīng)常需按某些固定順序和/或程式化進(jìn)行操作的鍵盤進(jìn)行并聯(lián)，以進(jìn)一步提高自動化程度的電子開關(guān)。
背景技術(shù)：
通過鍵盤操作向計算機(jī)輸入指令以實現(xiàn)各種控制操作在許多領(lǐng)域中都已普遍采用。在工業(yè)或醫(yī)療等不少領(lǐng)域中，在通過鍵盤和計算機(jī)進(jìn)行控制操作時，許多情況下在鍵盤上經(jīng)常需要進(jìn)行的操作，是按所規(guī)定的程序或要求對鍵盤中某些固定化的特定按鍵進(jìn)行的一系列程式化的敲擊。例如以對腫瘤治療設(shè)備中的醫(yī)療直線加速器進(jìn)行的操作為例，其操作鍵盤是醫(yī)務(wù)人員與治療設(shè)備控制計算機(jī)間的交互接口，用于輸入病人的治療參數(shù)和操縱機(jī)器進(jìn)行各種調(diào)整運(yùn)動的相關(guān)指令。在實際使用過程中，醫(yī)務(wù)人員需在鍵盤上逐一鍵入治療病人的參數(shù)值，并操縱直線加速器運(yùn)動到所需的規(guī)定位置，最后再按下鍵盤上的“出束”按鈕讓機(jī)器工作，以達(dá)到治療病人的目的。其中在鍵盤上的不少操作都是按特定要求所進(jìn)行的程式化擊鍵操作，且每治療一個病人，醫(yī)務(wù)人員需要按鍵30-100次，甚至更多。因此由人工按鍵操作難免出錯，且醫(yī)務(wù)人員勞動強(qiáng)度大。此外，對于鍵盤上這些經(jīng)常被使用的高頻使用鍵，其出現(xiàn)故障需維修甚至因其損壞而導(dǎo)致整個鍵盤報廢的情況并不少見，不必要地造成浪費(fèi)，增高了成本。
對于操作鍵盤而言，由于其各按鍵的功能作用在本質(zhì)上就是一個機(jī)械的通斷開關(guān)，通過人工的敲按使其閉合導(dǎo)通而起作用，且絕大多數(shù)按鍵在時間上互斥的，即，除極少數(shù)的專用功能鍵需要與別的按鍵同時按下被使用外，如計算機(jī)通用鍵盤中的“Ctrl”、“Alt”等按鍵，或其它專用鍵盤中的某些特定功能鍵外，其余的各按鍵在同時按下時是無效的，其有效的信號輸出只允許按敲擊的先后順序進(jìn)行。因此，對鍵盤中需經(jīng)常被按程式化敲擊使用的按鍵進(jìn)行改造是可能的。
實用新型內(nèi)容基于上述對操作鍵盤按鍵的本質(zhì)是機(jī)械開關(guān)的認(rèn)識，本實用新型將針對上述的情況，提供一種可用于與操作鍵盤，特別是適用于對需經(jīng)常在鍵盤上按一些固定順序和/或程式化進(jìn)行敲擊操作的鍵盤進(jìn)行并聯(lián)，以進(jìn)一步提高自動化程度的電子開關(guān)，并降低操作人員的工作強(qiáng)度和/或誤操作的出現(xiàn)頻率，而且有利于減少鍵盤的故障和損壞，延長鍵盤的使用壽命。
本實用新型用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)的結(jié)構(gòu)中，有分別與操作鍵盤中需進(jìn)行并聯(lián)控制的相應(yīng)按鍵的信號端并聯(lián)連接的開關(guān)結(jié)構(gòu)，并通過至少一個多選一型的控制電路對各并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，其中各開關(guān)結(jié)構(gòu)分別與對應(yīng)的多選一型控制電路的相應(yīng)輸出端聯(lián)接，多選一型控制電路的工作由來自總控制信號源的控制指令信號控制。所說的該總控制信號源的控制指令信號，可以為將需要在鍵盤上經(jīng)常進(jìn)行的某些固定的擊鍵順序和/或程序化的按鍵敲擊要求編程后作為操作控制指令，由通用或?qū)Ｓ玫挠嬎銠C(jī)、PC機(jī)等設(shè)備輸入該多選一型的控制電路，即可以使這些等同于在鍵盤上按所需的擊鍵順序和/或程序化的按鍵敲擊所能完成的信號輸出實現(xiàn)按編程內(nèi)容自動向被操縱或控制的設(shè)備輸出。
對于上述結(jié)構(gòu)形式的電子開關(guān)，除對在少數(shù)領(lǐng)域中使用的專用和/或按鍵數(shù)量較少的小型鍵盤，或者是所用的該多選一型的控制電路具有數(shù)量足夠多的輸出連接端，可以通過直接采用一個多選一型的控制電路即可實現(xiàn)外，對于按鍵數(shù)量較多——例如計算機(jī)的通用鍵盤，或者只用一個多選一型控制電路的輸出連接端數(shù)量不能滿足需要時，本實用新型上述結(jié)構(gòu)形式電子開關(guān)中所說的多選一型控制電路，可以采用由至少兩組多選一型的子控制電路組成的分級控制的結(jié)構(gòu)形式。即其中所說的與操作鍵盤按鍵的信號端相并聯(lián)的各開關(guān)結(jié)構(gòu)分別與相應(yīng)的末級多選一型子控制電路的對應(yīng)輸出端聯(lián)接，下一級多選一型子控制電路的輸入端和與其相鄰的相應(yīng)上一級多選一型子控制電路中的相應(yīng)輸出端聯(lián)接，總控制信號源的控制指令信號由最高一級的多選一型子控制電路輸入。
在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為便于進(jìn)行控制，對于鍵盤中專用于與其它按鍵配合同時使用的少數(shù)特定功能按鍵——如上述通用鍵盤中的“Ctrl”、“Alt”按鍵，或其它特殊或?qū)Ｓ眯玩I盤中的類似功能鍵，或是鍵盤中為操作和/或控制需要所設(shè)置的所謂“鑰匙”鍵或扭，與其信號端所并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)可以由單獨(dú)設(shè)置的多選一型控制電路進(jìn)行控制。
在上述結(jié)構(gòu)形式電子開關(guān)的具體實施中，所說的與操作鍵盤上按鍵的信號端相并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)中可以進(jìn)一步采用的結(jié)構(gòu)形式，作為可供參考的方式之一，是直接采用以其各相應(yīng)輸出端與操作鍵盤中的對應(yīng)按鍵信號端分別直接并聯(lián)連接的多選一型控制電路所形成的模擬開關(guān)形式。除此以外，也可以作為參考的另一種方式，是將所說的該并聯(lián)形式的開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)置為繼電器結(jié)構(gòu)的形式，其中，該繼電器的兩控制端與操作鍵盤中對應(yīng)按鍵的信號兩端相并聯(lián)，繼電器的控制線圈電路分別與所說的多選一型控制電路的對應(yīng)輸出端聯(lián)接。
對于在上述各種形式電子開關(guān)中所說的多選一型控制電路，雖然可以采用傳統(tǒng)方式或最新推出等多種形式的電路結(jié)構(gòu)，但一般以采用可具備有上述所要求的多選一功能的數(shù)據(jù)選擇器和/或譯碼器等集成電路形式，特別是以目前可以方便得到的能具有所要求功能的集成電路中選用最為方便。例如，實施時可供選擇參考的這些機(jī)場電路結(jié)構(gòu)可包括有如CMOS類型中的CD4051、CD4067、CD4512、CD4016等，或是TTL類型中的74SL151、74LS150、74LS251、74LS152等目前常用的8選一或16選一型數(shù)據(jù)選擇器；或是如CMOS類型中的CD4555，TTL類型中的74LS137、74LS138、74LS154、74LS159等常用的譯碼器(地址選擇器)等。
由于上述結(jié)構(gòu)形式電子開關(guān)中所說的各開關(guān)結(jié)構(gòu)是與目前所用的操作鍵盤中相應(yīng)按鍵的信號端相并聯(lián)，因此這種設(shè)置方式對原有鍵盤的操作和使用不會有絲毫影響，可以按原來方式繼續(xù)在鍵盤上進(jìn)行各種所希望和/或需要的操作。同時，由于在按鍵的信號端分別并聯(lián)了可由多選一型控制電路進(jìn)行控制和操作的開關(guān)結(jié)構(gòu)后，可以通過將在鍵盤上需要經(jīng)常進(jìn)行的某些固定順序和/或程式化的按鍵敲擊操作順序和/或要求編成程序，作為操作或控制指令輸入控制各開關(guān)結(jié)構(gòu)的多選一控制電路，從而使相應(yīng)按鍵的原有開關(guān)按所編程序進(jìn)行開/關(guān)動作，即可實現(xiàn)等同于人工對鍵盤敲擊的自動操作。由此不僅可以進(jìn)一步提高自動化程度，并可以降低操作人員的工作強(qiáng)度以及人工鍵盤操作中出現(xiàn)的錯誤率，還可以顯著減少鍵盤故障的出現(xiàn)和損壞，延長鍵盤的使用壽命。
按照上述內(nèi)容，在不脫離本實用新型上述基本技術(shù)思想的前提下，根據(jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，對其內(nèi)容還可以有多種形式的修改、替換或變更。
以下結(jié)合由附圖所示實施例的具體實施方式
，對本實用新型的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于以下的實例。凡基于本實用新型上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實用新型的范圍。


圖1是本實用新型電子開關(guān)的框圖結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是可與圖1框圖對應(yīng)的一種電子開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是可與圖1框圖對應(yīng)的另一種電子開關(guān)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
圖1所示的是本實用新型電子開關(guān)的結(jié)構(gòu)框圖，雙點(diǎn)劃線中的部分即為本實用新型的電子開關(guān)，其左邊示意為用于與本實用新型電子開關(guān)相并聯(lián)的原有操作鍵盤3；其右邊是作為向本實用新型電子開關(guān)輸入總控制指令信號的控制信號源5的計算機(jī)或PC機(jī)。本實用新型的電子開關(guān)中設(shè)置有可分別與操作鍵盤3中進(jìn)行并聯(lián)的相應(yīng)按鍵的信號端4并聯(lián)連接的開關(guān)結(jié)構(gòu)1，并通過至少一個多選一型的控制電路2對所并聯(lián)的各開關(guān)結(jié)構(gòu)1進(jìn)行控制。其中，各開關(guān)結(jié)構(gòu)1分別與對應(yīng)的多選一型控制電路2中的相應(yīng)輸出端聯(lián)接，多選一型控制電路2的工作由來自總控制信號源5的控制指令信號控制。
圖2所示是可以作為本實用新型電子開關(guān)的一種電路結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)中所說的與鍵盤并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)1為直接采用由多選一型控制電路所形成的模擬開關(guān)的形式。在圖2中，根據(jù)鍵盤按鍵的數(shù)量，設(shè)置有若干個8選1型集成電路模擬開關(guān)U11、U12……，該8選1型集成電路模擬開關(guān)可以在CD4051、AD7501、MC14051、CC4051等芯片中選用，其中所用的各模擬電路芯片可以相同或是不同。各芯片的輸出端分別一一對應(yīng)地并聯(lián)在鍵盤中各按鍵的信號端上。圖中各芯片中所標(biāo)識的VEE為負(fù)電源，INH為輸入使能，A、B、C為開關(guān)選擇信號輸入，X0-X7為摹擬開關(guān)輸入，X為摹擬開關(guān)輸出。必需與其它按鍵配合而同時使用的專用功能鍵，則由單獨(dú)的模擬開關(guān)芯片U6控制。以CD4051芯片模擬開關(guān)為例，其開關(guān)的接通電阻約為180Ω，由于鍵盤各按鍵的上端均有4.7k的上拉電阻6，故180Ω的接通電阻產(chǎn)生的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)在低電平以下，保證實現(xiàn)開關(guān)的接通，每個CD4051構(gòu)成一組8個電子開關(guān)，A、B、C為組內(nèi)的選擇控制信號，當(dāng)A、B、C為適當(dāng)?shù)慕M合時，被選中的模擬開關(guān)接地，相當(dāng)于相對應(yīng)的原鍵盤按鍵被按下。另將一個由74LS138或其它適當(dāng)型號芯片的多選一型控制電路作為3-8線譯碼器Y1，其中所標(biāo)識的X、Y、Z為組選擇信號，Y0-Y7為譯碼器輸出，E1、E2為低電平使能信號，E3為高電平使能。其各輸出端接至對應(yīng)的C4051使能信號INH上。該74LS138的三個輸入信號X、Y、Z成一定組合時，相應(yīng)的輸出選通端變成低電平，從而選通相應(yīng)的模擬開關(guān)組。而該組具體哪一個開關(guān)被接通又由這時的A、B、C控制信號決定。這樣，74LS138由3個輸入信號X、Y、Z選擇8組模擬開關(guān)，每組模擬開關(guān)由其3個選擇信號A、B、C選通8個開關(guān)，故A、B、C和X、Y、Z共6個信號可直接控制8×8＝64個電子開關(guān)。以醫(yī)療用的瓦里安直線加速器的操作鍵盤為例，其共有45個鍵，上述形式的電路完全可滿足其實際需要，對于瓦里安鍵盤上用于與別的鍵一同配合使用的“運(yùn)動使能”功能鍵，則以單獨(dú)安排的一組模擬開關(guān)U6控制。此模擬開關(guān)的A、B、C輸入接低電平，選通端始終為X0，數(shù)字信號W直接控制其INH端，當(dāng)W為低時，開關(guān)X0導(dǎo)通，相當(dāng)于運(yùn)動使能鍵被按下。圖3所示的是實現(xiàn)本實用新型電子開關(guān)時可以采用的另一種電路結(jié)構(gòu)形式。其結(jié)構(gòu)中所說的與鍵盤并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)1為繼電器。此電子開關(guān)結(jié)構(gòu)是在原鍵盤上的每個按鍵的信號觸點(diǎn)兩端均并聯(lián)一個繼電器形式的開關(guān)結(jié)構(gòu)1。由于繼電器導(dǎo)通后可直接短路原開關(guān)，故與圖2所示的電路結(jié)構(gòu)相比，此方式特別適用于原按鍵無上拉電阻或電流較大的情況。各繼電器線圈的一端接Vcc電源，另一端接上述同樣的多選一型控制電路芯片U21、U22……(圖3中所示的為選用74LS138譯碼器芯片，其各連接端標(biāo)識的含義同圖2)的一路輸出，各74LS138芯片分別為依次排布的電子開關(guān)組，其輸入信號A、B、C成一定組合時，選通其對應(yīng)的輸出端，其輸出變低，則其上所接的繼電器吸合，開關(guān)導(dǎo)通，按鍵按下。電子開關(guān)的上一級的組選擇器Y1由另一個仍選用74LS138譯碼器芯片形式的多選一型集成電路組成，其輸出接至上述各末級74LS138芯片的各使能信號端B1，低電平有效，在其輸入信號X、Y、Z成一定組合時，對應(yīng)輸出變低，則選中各末級74LLS138芯片中的一組開關(guān)，此時的A、B、C選中該組內(nèi)的一個開關(guān)。需與其它按鍵配合同時使用的功能鍵，也仍由一單獨(dú)設(shè)置的模擬開關(guān)芯片U6進(jìn)行控制。仍以上述醫(yī)療用的瓦里安直線加速器的操作鍵盤為例，同樣用6條信號線，也可以實現(xiàn)64個開關(guān)的控制。需單獨(dú)接通的運(yùn)動使能信號同樣也是由一個輸入信號W控制。
權(quán)利要求1.用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是有分別與操作鍵盤中需進(jìn)行并聯(lián)控制的相應(yīng)按鍵的信號端并聯(lián)連接的開關(guān)結(jié)構(gòu)，并通過至少一個多選一型的控制電路對各并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，其中各開關(guān)結(jié)構(gòu)分別與對應(yīng)的多選一型控制電路的相應(yīng)輸出端聯(lián)接，多選一型控制電路的工作由來自總控制信號源的控制指令信號控制。
2.如權(quán)利要求1所述的用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是所說的多選一型控制電路為由至少兩組多選一型的子控制電路組成的分級控制結(jié)構(gòu)形式，其中所說的與操作鍵盤的按鍵信號端相并聯(lián)的各開關(guān)結(jié)構(gòu)分別與相應(yīng)的末級多選一型子控制電路的對應(yīng)輸出端聯(lián)接，下一級的多選一型子控制電路的輸入端和與其相鄰的相應(yīng)上一級多選一型子控制電路的相應(yīng)輸出端聯(lián)接，總控制信號源的控制指令信號由最高一級的多選一型子控制電路輸入。
3.如權(quán)利要求1所述的用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是所說的操作鍵盤中專用于與其它按鍵配合同時使用的功能型按鍵的信號端所并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)由單獨(dú)設(shè)置的多選一型控制電路進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是所說的與鍵盤按鍵的信號端相并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)為以其各相應(yīng)輸出端與操作鍵盤中的對應(yīng)按鍵信號端分別直接并聯(lián)連接的多選一型控制電路所形成的模擬開關(guān)形式。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是所說的與鍵盤按鍵的信號端相并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)為繼電器式結(jié)構(gòu)，其兩控制端與操作鍵盤中對應(yīng)按鍵的信號兩端相并聯(lián)，繼電器結(jié)構(gòu)的控制線圈電路分別與所說的多選一型的控制電路的對應(yīng)輸出端聯(lián)接。
6.如權(quán)利要求1至3之一所述的用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是所說的多選一型控制電路為集成電路形式。
7.如權(quán)利要求6所述的用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是所說的多選一型集成電路可以采用相同形式或不同形式的數(shù)據(jù)選擇器和/或譯碼器類型的集成電路。
專利摘要本實用新型涉及一種用于與操作鍵盤并聯(lián)的電子開關(guān)，其特征是有分別與操作鍵盤中需進(jìn)行并聯(lián)控制的相應(yīng)按鍵的信號端并聯(lián)連接的開關(guān)結(jié)構(gòu)，并通過至少一個多選一型的控制電路對各并聯(lián)的開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，其中各開關(guān)結(jié)構(gòu)分別與對應(yīng)的多選一型控制電路的相應(yīng)輸出端聯(lián)接，多選一型控制電路的工作由來自總控制信號源的控制指令信號控制。其可以使對鍵盤的敲擊動作，特別是對于需經(jīng)常在鍵盤上進(jìn)行某些固定順序或程式化的操作能進(jìn)一步提高自動化程度，既可以降低操作人員的工作強(qiáng)度和/或出現(xiàn)誤操作的頻率，也有利于減少鍵盤的故障及損壞，延長使用壽命。
文檔編號H03K17/56GK2609282SQ0323299
公開日2004年3月31日 申請日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月24日
發(fā)明者潘宇 申請人:潘宇