專利名稱：鍵盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鍵盤技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種鍵盤，特別地涉及一種能夠感知按鍵壓力大小的鍵盤。
技術(shù)背景作為一種常用的輸入設(shè)備，鍵盤目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)設(shè)備、PDA 設(shè)備、移動終端設(shè)備等多種電子設(shè)備中，目前最常用的鍵盤多采用矩陣鍵盤 電路。以5個(gè)按鍵鍵盤為例，矩陣鍵盤電路的原理圖如圖1所示，從該電路 原理圖中可以看出，該鍵盤電路包括5行行線和5行列線，當(dāng)按鍵A、 B、 C、 D和E中某一個(gè)按鍵被按下時(shí)，觸發(fā)該鍵盤電路的中央處理器實(shí)現(xiàn)按鍵中斷。 中央處理器根據(jù)上述鍵盤電路的輸出查詢哪一列對應(yīng)的哪一行按鍵被按下， 從而確定相應(yīng)的鍵值，然后根據(jù)確定的鍵值進(jìn)行相應(yīng)的功能操作。上述的矩陣鍵盤電路原理簡單，主要檢測和操作功能均由中央處理器來 完成，但是利用該鍵盤實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互時(shí)，對于操作者在不同時(shí)期的按鍵力量 大小不能進(jìn)行有效地采集，由此根據(jù)按鍵力量所反應(yīng)出來的操作者的意圖和 情緒并不能有效地得到及時(shí)反應(yīng)。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種鍵盤，能夠感知鍵盤中按鍵力 的大小。本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種鍵盤，包括按鍵單元和中央處理器，所述的按鍵單元包括按鍵和 鍵盤電路，所述的鍵盤電路輸出端與中央處理器連接，中央處理器根據(jù)接收 到的鍵盤電路輸出信號確定鍵值，所述的鍵盤電路印制在撓性印制電路板上; 該鍵盤還包括設(shè)置在按鍵下、當(dāng)按鍵按下時(shí)與按鍵接觸的壓電傳感器和壓力 檢測電路，所述的壓力檢測電路與所述壓電傳感器和所述中央處理器連接， 將壓力傳感器接收到壓力后產(chǎn)生的電信號進(jìn)行處理后輸入中央處理器，所述 中央處理器根據(jù)接收到的上述信號和確定的鍵值執(zhí)行相應(yīng)的操作。
進(jìn)一步地，所述的壓電傳感器為壓電陶瓷片。進(jìn)一步地，所述的壓力檢測電路包括A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的A/D轉(zhuǎn)換電 路將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后輸出至中央處理器。更進(jìn)一步地，所述的壓力檢測電路還包括電荷放大電路，所述的電荷放 大電路設(shè)置在壓電傳感器與A/D轉(zhuǎn)換電路之間，將壓電傳感器輸出的電信號 放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換電路。再進(jìn)一步地，所述的壓力檢測電路還包括多路模擬選擇電路，所述的多 路模擬選擇電路設(shè)置在電荷放大電路與A/D轉(zhuǎn)換電路之間，且還與中央處理 器連接，所述的多路模擬選擇電路接收電荷放大電路輸出的放大電信號，并 按照中央處理器輸出的選通信號選通一路輸出至A/D轉(zhuǎn)換電路。更進(jìn)一步地，所述的壓力檢測電路還包括多路模擬選擇電路，所述的多 路模擬選擇電路設(shè)置在壓電傳感器與A/D轉(zhuǎn)換電路之間，且還與中央處理器 連接，所述的多路模擬選擇電路接收壓電傳感器輸出的電信號，并按照中央 處理器輸出的選通信號選通一路輸出至A/D轉(zhuǎn)化電路的輸入端。本實(shí)用新型具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)(1) 壓電傳感器和原有按鍵單元層疊安裝，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；(2) 壓電傳感器可以選用壓電陶瓷片，而壓電陶瓷片厚度很薄，且體積 很小，因而不會增加鍵盤的高度與體積，使得該鍵盤可以適用于超薄手機(jī)等 對鍵盤高度和體積有嚴(yán)格要求的設(shè)備中；(3) 該鍵盤電路硬件結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；(4) 該鍵盤通過對按鍵力大小的采集，能夠獲知用戶按鍵時(shí)的情緒、意 圖等，有效地實(shí)現(xiàn)用戶與上層設(shè)備的情感互動。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中矩陣鍵盤電路的原理圖； 圖2為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中鍵盤電路的原理圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地介紹，但不作為對 本實(shí)用新型的限定。一種鍵盤包括設(shè)置在撓性印制電路(Flexible printed circuit, FPC)板上
的按鍵單元、與按鍵單元中每個(gè)按鍵對應(yīng)的壓電陶瓷片、壓力檢測電路以及 中央處理器，壓電陶瓷片緊貼著按鍵單元中的按鍵的下表面設(shè)置，當(dāng)按鍵按 下時(shí)，可以將按鍵壓力傳遞到壓電陶瓷片上。上述的按鍵單元與現(xiàn)有技術(shù)中的按鍵單元結(jié)構(gòu)一樣，包括按鍵和鍵盤電路，僅僅是將鍵盤電路印制在FPC 板上，F(xiàn)PC板能夠在不破壞其本身電路結(jié)構(gòu)的情況下將使用者對鍵盤操作的 按鍵壓力直接傳遞給壓電陶瓷片；上述鍵盤中的鍵盤電路仍然可以采用現(xiàn)有 技術(shù)中的矩陣鍵盤電路，而中央處理器可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的方法來實(shí)現(xiàn)對 按下按鍵鍵值的采集。參考圖2所示，仍以5個(gè)按鍵的鍵盤為例，說明該鍵盤的工作原理，圖中 SA、 SB、 SC、 SD、 SE分別表示與按鍵A、 B、 C、 D、 E所對應(yīng)的壓電陶瓷片， 從圖2可以看出，中央處理器通過現(xiàn)有技術(shù)的方法可以采集到按下按鍵的鍵 值，而電荷放大電路、多路模擬選擇電路、A/D轉(zhuǎn)換電路共同組成壓力檢測 電路，壓電陶瓷片的輸出端與電荷放大電路輸入端連接，電荷放大電路的輸 出端與多路模擬選擇電路連接，且多路模擬選擇電路還與中央處理器以及 A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)化電路的輸出端與中央處理器連接。上述壓力檢測電路的工作原理如下以A鍵按下為例，當(dāng)A鍵按下后，中 央處理器依照現(xiàn)有的方法檢測到鍵值，并根據(jù)該鍵值給多路模擬選擇電路發(fā) 送控制選通信號，選通多路模擬選擇電路中按鍵A所對應(yīng)的開關(guān)電路，與此 同時(shí)，對按鍵A的壓力通過壓電陶瓷片轉(zhuǎn)化為電信號后，經(jīng)過電荷放大電路 將該電信號進(jìn)行放大，然后通過多路模擬選擇電路中選通的開關(guān)電路將該模 擬信號傳送至A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路將接收到的信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸 出至中央處理器，中央處理器根據(jù)輸入值判斷按鍵壓力的大小，并結(jié)合獲取 的鍵值執(zhí)行相應(yīng)的操作。對于上述中央處理器執(zhí)行的相應(yīng)操作是根據(jù)中央處理器中預(yù)先存儲的策 略進(jìn)行的，該策略根據(jù)鍵值和按鍵壓力大小確定。對所述控制策略作一解釋 性說明上述的中央處理器判斷出按鍵壓力大小后，根據(jù)人手按鍵力量的大小和當(dāng)前按鍵操作所要進(jìn)行的內(nèi)容進(jìn)一步確定相關(guān)的互動操作，例如當(dāng)用戶在進(jìn)行游戲時(shí)，根據(jù)按鍵壓力的大小可以推斷出用戶當(dāng)前的情緒狀態(tài)，然 后按照按鍵壓力的大小可以對游戲內(nèi)容中的力量、叫聲的大小、跳躍的高度
等等產(chǎn)生一系列預(yù)先設(shè)置的互動操作，這樣就使人在游戲時(shí)的情感、力量和 意識都得到了表現(xiàn)，更好地實(shí)現(xiàn)了人機(jī)互動。需要說明的是在上述實(shí)施例中，電荷放大電路是可以省略的，由此要 求A/D轉(zhuǎn)換電路和中央處理器對較小的信號具有較高的采樣精度和靈敏度； 在另一實(shí)施例中，還可以省略多路模擬選擇電路，而將壓電陶瓷片輸出的電 信號直接經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行變換后輸入中央處理器，但此時(shí)中央處理器需要更多的外部接口來接收信號；當(dāng)然，再在一個(gè)實(shí)施例中同時(shí)省略電荷放 大電路和多路模擬選擇電路也是可以的。還需要指出的是上述實(shí)施例中檢測鍵值的按鍵電路是選用矩陣鍵盤電路，但是也可以選用其他的鍵盤電路來獲取鍵值，與本發(fā)明的壓電傳感器、壓力檢測電路相配合，從而確定按鍵力的大??；在其他實(shí)施例中，本發(fā)明所提到的壓電陶瓷片也可以由其他壓電傳感器所代替。上述實(shí)施例中所提及的電荷放大電路、多路模擬選擇電路以及A/D轉(zhuǎn)換電路均可以選用現(xiàn)有技術(shù)中 的各種集成電路實(shí)現(xiàn)，中央處理器可以選用CPU實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種鍵盤，包括按鍵單元和中央處理器，所述的按鍵單元包括按鍵和鍵盤電路，所述的鍵盤電路輸出端與中央處理器連接，中央處理器根據(jù)接收到的鍵盤電路輸出信號確定鍵值，其特征在于，所述的鍵盤電路印制在撓性印制電路板上；該鍵盤還包括設(shè)置在按鍵下、當(dāng)按鍵按下時(shí)與按鍵接觸的壓電傳感器和壓力檢測電路，所述的壓力檢測電路與所述壓電傳感器和所述中央處理器連接，將壓力傳感器接收到壓力后產(chǎn)生的電信號進(jìn)行處理后輸入中央處理器，所述中央處理器根據(jù)接收到的上述信號和確定的鍵值執(zhí)行相應(yīng)的操作。
2. 如權(quán)利要求l所述的鍵盤，其特征在于，所述的壓電傳感器為壓電陶 瓷片。
3. 如權(quán)利要求1所述的鍵盤，其特征在于，所述的壓力檢測電路包括 A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的A/D轉(zhuǎn)換電路將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后 輸出至中央處理器。
4. 如權(quán)利要求3所述的鍵盤，其特征在于，所述的壓力檢測電路還包括 電荷放大電路，所述的電荷放大電路設(shè)置在壓電傳感器與A/D轉(zhuǎn)換電路之間， 將壓電傳感器輸出的電信號放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換電路。
5. 如權(quán)利要求4所述的鍵盤，其特征在于，所述的壓力檢測電路還包括 多路模擬選擇電路，所述的多路模擬選擇電路設(shè)置在電荷放大電路與A/D轉(zhuǎn) 換電路之間，且還與中央處理器連接，所述的多路模擬選擇電路接收電荷放 大電路輸出的放大電信號，并按照中央處理器輸出的選通信號選通一路輸出 至A/D轉(zhuǎn)換電路。
6. 如權(quán)利要求3所述的鍵盤，其特征在于，所述的壓力檢測電路還包括 多路模擬選擇電路，所述的多路模擬選擇電路設(shè)置在壓電傳感器與A/D轉(zhuǎn)換 電路之間，且還與中央處理器連接，所述的多路模擬選擇電路接收壓電傳感 器輸出的電信號，并按照中央處理器輸出的選通信號選通一路輸出至A/D轉(zhuǎn) 化電路的輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鍵盤，包括按鍵單元和中央處理器，所述的按鍵單元包括按鍵和鍵盤電路，所述的鍵盤電路輸出端與中央處理器連接，中央處理器根據(jù)接收到的鍵盤電路輸出信號確定鍵值，所述的鍵盤電路印制在撓性印制電路板上；該鍵盤還包括設(shè)置在按鍵下、當(dāng)按鍵按下時(shí)與按鍵接觸的壓電傳感器和壓力檢測電路，所述的壓力檢測電路與所述壓電傳感器和所述中央處理器連接，將壓力傳感器接收到壓力后產(chǎn)生的電信號進(jìn)行處理后輸入中央處理器，所述中央處理器根據(jù)接收到的上述信號和確定的鍵值執(zhí)行相應(yīng)的操作。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；且硬件電路可靠性高；通過對按鍵力大小的采集，能夠有效地實(shí)現(xiàn)用戶與上層設(shè)備的情感互動。
文檔編號G06F3/023GK201035519SQ20072010341
公開日2008年3月12日 申請日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者朱保玉 申請人:聯(lián)想移動通信科技有限公司