專利名稱：用于與操作鍵盤并聯的電子開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種可用于與操作鍵盤，特別是與經常需按某些固定順序和/或程式化進行操作的鍵盤進行并聯，以進一步提高自動化程度的電子開關。
背景技術：
通過鍵盤操作向計算機輸入指令以實現各種控制操作在許多領域中都已普遍采用。在工業或醫療等不少領域中，在通過鍵盤和計算機進行控制操作時，許多情況下在鍵盤上經常需要進行的操作，是按所規定的程序或要求對鍵盤中某些固定化的特定按鍵進行的一系列程式化的敲擊。例如以對腫瘤治療設備中的醫療直線加速器進行的操作為例，其操作鍵盤是醫務人員與治療設備控制計算機間的交互接口，用于輸入病人的治療參數和操縱機器進行各種調整運動的相關指令。在實際使用過程中，醫務人員需在鍵盤上逐一鍵入治療病人的參數值，并操縱直線加速器運動到所需的規定位置，最后再按下鍵盤上的“出束”按鈕讓機器工作，以達到治療病人的目的。其中在鍵盤上的不少操作都是按特定要求所進行的程式化擊鍵操作，且每治療一個病人，醫務人員需要按鍵30-100次，甚至更多。因此由人工按鍵操作難免出錯，且醫務人員勞動強度大。此外，對于鍵盤上這些經常被使用的高頻使用鍵，其出現故障需維修甚至因其損壞而導致整個鍵盤報廢的情況并不少見，不必要地造成浪費，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上就是一個機械的通斷開關，通過人工的敲按使其閉合導通而起作用，且絕大多數按鍵在時間上互斥的，即，除極少數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行。因此，對鍵盤中需經常被按程式化敲擊使用的按鍵進行改造是可能的。
實用新型內容基于上述對操作鍵盤按鍵的本質是機械開關的認識，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常在鍵盤上按一些固定順序和/或程式化進行敲擊操作的鍵盤進行并聯，以進一步提高自動化程度的電子開關，并降低操作人員的工作強度和/或誤操作的出現頻率，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的電子開關的結構中，有分別與操作鍵盤中需進行并聯控制的相應按鍵的信號端并聯連接的開關結構，并通過至少一個多選一型的控制電路對各并聯的開關結構進行控制，其中各開關結構分別與對應的多選一型控制電路的相應輸出端聯接，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常進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，由通用或專用的計算機、PC機等設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按編程內容自動向被操縱或控制的設備輸出。
對于上述結構形式的電子開關，除對在少數領域中使用的專用和/或按鍵數量較少的小型鍵盤，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外，對于按鍵數量較多——例如計算機的通用鍵盤，或者只用一個多選一型控制電路的輸出連接端數量不能滿足需要時，本實用新型上述結構形式電子開關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構形式。即其中所說的與操作鍵盤按鍵的信號端相并聯的各開關結構分別與相應的末級多選一型子控制電路的對應輸出端聯接，下一級多選一型子控制電路的輸入端和與其相鄰的相應上一級多選一型子控制電路中的相應輸出端聯接，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。
在上述結構的基礎上，為便于進行控制，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，或其它特殊或專用型鍵盤中的類似功能鍵，或是鍵盤中為操作和/或控制需要所設置的所謂“鑰匙”鍵或扭，與其信號端所并聯的開關結構可以由單獨設置的多選一型控制電路進行控制。
在上述結構形式電子開關的具體實施中，所說的與操作鍵盤上按鍵的信號端相并聯的開關結構中可以進一步采用的結構形式，作為可供參考的方式之一，是直接采用以其各相應輸出端與操作鍵盤中的對應按鍵信號端分別直接并聯連接的多選一型控制電路所形成的模擬開關形式。除此以外，也可以作為參考的另一種方式，是將所說的該并聯形式的開關結構設置為繼電器結構的形式，其中，該繼電器的兩控制端與操作鍵盤中對應按鍵的信號兩端相并聯，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輸出端聯接。
對于在上述各種形式電子開關中所說的多選一型控制電路，雖然可以采用傳統方式或最新推出等多種形式的電路結構，但一般以采用可具備有上述所要求的多選一功能的數據選擇器和/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場電路結構可包括有如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選一型數據選擇器；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。
由于上述結構形式電子開關中所說的各開關結構是與目前所用的操作鍵盤中相應按鍵的信號端相并聯，因此這種設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在鍵盤上進行各種所希望和/或需要的操作。同時，由于在按鍵的信號端分別并聯了可由多選一型控制電路進行控制和操作的開關結構后，可以通過將在鍵盤上需要經常進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結構的多選一控制電路，從而使相應按鍵的原有開關按所編程序進行開/關動作，即可實現等同于人工對鍵盤敲擊的自動操作。由此不僅可以進一步提高自動化程度，并可以降低操作人員的工作強度以及人工鍵盤操作中出現的錯誤率，還可以顯著減少鍵盤故障的出現和損壞，延長鍵盤的使用壽命。
按照上述內容，在不脫離本實用新型上述基本技術思想的前提下，根據本領域的普通技術知識和慣用手段，對其內容還可以有多種形式的修改、替換或變更。
以下結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容再作進一步的詳細說明。但不應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容所實現的技術均屬于本實用新型的范圍。
圖1是本實用新型電子開關的框圖結構示意圖。
圖2是可與圖1框圖對應的一種電子開關的電路結構示意圖。
圖3是可與圖1框圖對應的另一種電子開關的電路結構示意圖。
具體實施方式
圖1所示的是本實用新型電子開關的結構框圖，雙點劃線中的部分即為本實用新型的電子開關，其左邊示意為用于與本實用新型電子開關相并聯的原有操作鍵盤3；其右邊是作為向本實用新型電子開關輸入總控制指令信號的控制信號源5的計算機或PC機。本實用新型的電子開關中設置有可分別與操作鍵盤3中進行并聯的相應按鍵的信號端4并聯連接的開關結構1，并通過至少一個多選一型的控制電路2對所并聯的各開關結構1進行控制。其中，各開關結構1分別與對應的多選一型控制電路2中的相應輸出端聯接，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的一種電路結構形式。其結構中所說的與鍵盤并聯的開關結構1為直接采用由多選一型控制電路所形成的模擬開關的形式。在圖2中，根據鍵盤按鍵的數量，設置有若干個8選1型集成電路模擬開關U11、U12……，該8選1型集成電路模擬開關可以在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地并聯在鍵盤中各按鍵的信號端上。圖中各芯片中所標識的VEE為負電源，INH為輸入使能，A、B、C為開關選擇信號輸入，X0-X7為摹擬開關輸入，X為摹擬開關輸出。必需與其它按鍵配合而同時使用的專用功能鍵，則由單獨的模擬開關芯片U6控制。以CD4051芯片模擬開關為例，其開關的接通電阻約為180Ω，由于鍵盤各按鍵的上端均有4.7k的上拉電阻6，故180Ω的接通電阻產生的電壓遠遠在低電平以下，保證實現開關的接通，每個CD4051構成一組8個電子開關，A、B、C為組內的選擇控制信號，當A、B、C為適當的組合時，被選中的模擬開關接地，相當于相對應的原鍵盤按鍵被按下。另將一個由74LS138或其它適當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，相應的輸出選通端變成低電平，從而選通相應的模擬開關組。而該組具體哪一個開關被接通又由這時的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，每組模擬開關由其3個選擇信號A、B、C選通8個開關，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。以醫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“運動使能”功能鍵，則以單獨安排的一組模擬開關U6控制。此模擬開關的A、B、C輸入接低電平，選通端始終為X0，數字信號W直接控制其INH端，當W為低時，開關X0導通，相當于運動使能鍵被按下。圖3所示的是實現本實用新型電子開關時可以采用的另一種電路結構形式。其結構中所說的與鍵盤并聯的開關結構1為繼電器。此電子開關結構是在原鍵盤上的每個按鍵的信號觸點兩端均并聯一個繼電器形式的開關結構1。由于繼電器導通后可直接短路原開關，故與圖2所示的電路結構相比，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組，其輸入信號A、B、C成一定組合時，選通其對應的輸出端，其輸出變低，則其上所接的繼電器吸合，開關導通，按鍵按下。電子開關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，對應輸出變低，則選中各末級74LLS138芯片中的一組開關，此時的A、B、C選中該組內的一個開關。需與其它按鍵配合同時使用的功能鍵，也仍由一單獨設置的模擬開關芯片U6進行控制。仍以上述醫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64個開關的控制。需單獨接通的運動使能信號同樣也是由一個輸入信號W控制。
權利要求1.用于與操作鍵盤并聯的電子開關，其特征是有分別與操作鍵盤中需進行并聯控制的相應按鍵的信號端并聯連接的開關結構，并通過至少一個多選一型的控制電路對各并聯的開關結構進行控制，其中各開關結構分別與對應的多選一型控制電路的相應輸出端聯接，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.如權利要求1所述的用于與操作鍵盤并聯的電子開關，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構形式，其中所說的與操作鍵盤的按鍵信號端相并聯的各開關結構分別與相應的末級多選一型子控制電路的對應輸出端聯接，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上一級多選一型子控制電路的相應輸出端聯接，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.如權利要求1所述的用于與操作鍵盤并聯的電子開關，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的開關結構由單獨設置的多選一型控制電路進行控制。
4.如權利要求1至3之一所述的用于與操作鍵盤并聯的電子開關，其特征是所說的與鍵盤按鍵的信號端相并聯的開關結構為以其各相應輸出端與操作鍵盤中的對應按鍵信號端分別直接并聯連接的多選一型控制電路所形成的模擬開關形式。
5.如權利要求1至3之一所述的用于與操作鍵盤并聯的電子開關，其特征是所說的與鍵盤按鍵的信號端相并聯的開關結構為繼電器式結構，其兩控制端與操作鍵盤中對應按鍵的信號兩端相并聯，繼電器結構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輸出端聯接。
6.如權利要求1至3之一所述的用于與操作鍵盤并聯的電子開關，其特征是所說的多選一型控制電路為集成電路形式。
7.如權利要求6所述的用于與操作鍵盤并聯的電子開關，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據選擇器和/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的電子開關，其特征是有分別與操作鍵盤中需進行并聯控制的相應按鍵的信號端并聯連接的開關結構，并通過至少一個多選一型的控制電路對各并聯的開關結構進行控制，其中各開關結構分別與對應的多選一型控制電路的相應輸出端聯接，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，特別是對于需經常在鍵盤上進行某些固定順序或程式化的操作能進一步提高自動化程度，既可以降低操作人員的工作強度和/或出現誤操作的頻率，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 優先權日2003年1月24日
發明者潘宇 申請人:潘宇