专利名称：用于与操作键盘并联的电子开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种可用于与操作键盘，特别是与经常需按某些固定顺序和/或程式化进行操作的键盘进行并联，以进一步提高自动化程度的电子开关。
背景技术：
通过键盘操作向计算机输入指令以实现各种控制操作在许多领域中都已普遍采用。在工业或医疗等不少领域中，在通过键盘和计算机进行控制操作时，许多情况下在键盘上经常需要进行的操作，是按所规定的程序或要求对键盘中某些固定化的特定按键进行的一系列程式化的敲击。例如以对肿瘤治疗设备中的医疗直线加速器进行的操作为例，其操作键盘是医务人员与治疗设备控制计算机间的交互接口，用于输入病人的治疗参数和操纵机器进行各种调整运动的相关指令。在实际使用过程中，医务人员需在键盘上逐一键入治疗病人的参数值，并操纵直线加速器运动到所需的规定位置，最后再按下键盘上的“出束”按钮让机器工作，以达到治疗病人的目的。其中在键盘上的不少操作都是按特定要求所进行的程式化击键操作，且每治疗一个病人，医务人员需要按键30-100次，甚至更多。因此由人工按键操作难免出错，且医务人员劳动强度大。此外，对于键盘上这些经常被使用的高频使用键，其出现故障需维修甚至因其损坏而导致整个键盘报废的情况并不少见，不必要地造成浪费，增高了成本。
对于操作键盘而言，由于其各按键的功能作用在本质上就是一个机械的通断开关，通过人工的敲按使其闭合导通而起作用，且绝大多数按键在时间上互斥的，即，除极少数的专用功能键需要与别的按键同时按下被使用外，如计算机通用键盘中的“Ctrl”、“Alt”等按键，或其它专用键盘中的某些特定功能键外，其余的各按键在同时按下时是无效的，其有效的信号输出只允许按敲击的先后顺序进行。因此，对键盘中需经常被按程式化敲击使用的按键进行改造是可能的。
实用新型内容基于上述对操作键盘按键的本质是机械开关的认识，本实用新型将针对上述的情况，提供一种可用于与操作键盘，特别是适用于对需经常在键盘上按一些固定顺序和/或程式化进行敲击操作的键盘进行并联，以进一步提高自动化程度的电子开关，并降低操作人员的工作强度和/或误操作的出现频率，而且有利于减少键盘的故障和损坏，延长键盘的使用寿命。
本实用新型用于与操作键盘并联的电子开关的结构中，有分别与操作键盘中需进行并联控制的相应按键的信号端并联连接的开关结构，并通过至少一个多选一型的控制电路对各并联的开关结构进行控制，其中各开关结构分别与对应的多选一型控制电路的相应输出端联接，多选一型控制电路的工作由来自总控制信号源的控制指令信号控制。所说的该总控制信号源的控制指令信号，可以为将需要在键盘上经常进行的某些固定的击键顺序和/或程序化的按键敲击要求编程后作为操作控制指令，由通用或专用的计算机、PC机等设备输入该多选一型的控制电路，即可以使这些等同于在键盘上按所需的击键顺序和/或程序化的按键敲击所能完成的信号输出实现按编程内容自动向被操纵或控制的设备输出。
对于上述结构形式的电子开关，除对在少数领域中使用的专用和/或按键数量较少的小型键盘，或者是所用的该多选一型的控制电路具有数量足够多的输出连接端，可以通过直接采用一个多选一型的控制电路即可实现外，对于按键数量较多——例如计算机的通用键盘，或者只用一个多选一型控制电路的输出连接端数量不能满足需要时，本实用新型上述结构形式电子开关中所说的多选一型控制电路，可以采用由至少两组多选一型的子控制电路组成的分级控制的结构形式。即其中所说的与操作键盘按键的信号端相并联的各开关结构分别与相应的末级多选一型子控制电路的对应输出端联接，下一级多选一型子控制电路的输入端和与其相邻的相应上一级多选一型子控制电路中的相应输出端联接，总控制信号源的控制指令信号由最高一级的多选一型子控制电路输入。
在上述结构的基础上，为便于进行控制，对于键盘中专用于与其它按键配合同时使用的少数特定功能按键——如上述通用键盘中的“Ctrl”、“Alt”按键，或其它特殊或专用型键盘中的类似功能键，或是键盘中为操作和/或控制需要所设置的所谓“钥匙”键或扭，与其信号端所并联的开关结构可以由单独设置的多选一型控制电路进行控制。
在上述结构形式电子开关的具体实施中，所说的与操作键盘上按键的信号端相并联的开关结构中可以进一步采用的结构形式，作为可供参考的方式之一，是直接采用以其各相应输出端与操作键盘中的对应按键信号端分别直接并联连接的多选一型控制电路所形成的模拟开关形式。除此以外，也可以作为参考的另一种方式，是将所说的该并联形式的开关结构设置为继电器结构的形式，其中，该继电器的两控制端与操作键盘中对应按键的信号两端相并联，继电器的控制线圈电路分别与所说的多选一型控制电路的对应输出端联接。
对于在上述各种形式电子开关中所说的多选一型控制电路，虽然可以采用传统方式或最新推出等多种形式的电路结构，但一般以采用可具备有上述所要求的多选一功能的数据选择器和/或译码器等集成电路形式，特别是以目前可以方便得到的能具有所要求功能的集成电路中选用最为方便。例如，实施时可供选择参考的这些机场电路结构可包括有如CMOS类型中的CD4051、CD4067、CD4512、CD4016等，或是TTL类型中的74SL151、74LS150、74LS251、74LS152等目前常用的8选一或16选一型数据选择器；或是如CMOS类型中的CD4555，TTL类型中的74LS137、74LS138、74LS154、74LS159等常用的译码器(地址选择器)等。
由于上述结构形式电子开关中所说的各开关结构是与目前所用的操作键盘中相应按键的信号端相并联，因此这种设置方式对原有键盘的操作和使用不会有丝毫影响，可以按原来方式继续在键盘上进行各种所希望和/或需要的操作。同时，由于在按键的信号端分别并联了可由多选一型控制电路进行控制和操作的开关结构后，可以通过将在键盘上需要经常进行的某些固定顺序和/或程式化的按键敲击操作顺序和/或要求编成程序，作为操作或控制指令输入控制各开关结构的多选一控制电路，从而使相应按键的原有开关按所编程序进行开/关动作，即可实现等同于人工对键盘敲击的自动操作。由此不仅可以进一步提高自动化程度，并可以降低操作人员的工作强度以及人工键盘操作中出现的错误率，还可以显著减少键盘故障的出现和损坏，延长键盘的使用寿命。
按照上述内容，在不脱离本实用新型上述基本技术思想的前提下，根据本领域的普通技术知识和惯用手段，对其内容还可以有多种形式的修改、替换或变更。
以下结合由附图所示实施例的具体实施方式
，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本实用新型上述内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。
图1是本实用新型电子开关的框图结构示意图。
图2是可与图1框图对应的一种电子开关的电路结构示意图。
图3是可与图1框图对应的另一种电子开关的电路结构示意图。
具体实施方式
图1所示的是本实用新型电子开关的结构框图，双点划线中的部分即为本实用新型的电子开关，其左边示意为用于与本实用新型电子开关相并联的原有操作键盘3；其右边是作为向本实用新型电子开关输入总控制指令信号的控制信号源5的计算机或PC机。本实用新型的电子开关中设置有可分别与操作键盘3中进行并联的相应按键的信号端4并联连接的开关结构1，并通过至少一个多选一型的控制电路2对所并联的各开关结构1进行控制。其中，各开关结构1分别与对应的多选一型控制电路2中的相应输出端联接，多选一型控制电路2的工作由来自总控制信号源5的控制指令信号控制。
图2所示是可以作为本实用新型电子开关的一种电路结构形式。其结构中所说的与键盘并联的开关结构1为直接采用由多选一型控制电路所形成的模拟开关的形式。在图2中，根据键盘按键的数量，设置有若干个8选1型集成电路模拟开关U11、U12……，该8选1型集成电路模拟开关可以在CD4051、AD7501、MC14051、CC4051等芯片中选用，其中所用的各模拟电路芯片可以相同或是不同。各芯片的输出端分别一一对应地并联在键盘中各按键的信号端上。图中各芯片中所标识的VEE为负电源，INH为输入使能，A、B、C为开关选择信号输入，X0-X7为摹拟开关输入，X为摹拟开关输出。必需与其它按键配合而同时使用的专用功能键，则由单独的模拟开关芯片U6控制。以CD4051芯片模拟开关为例，其开关的接通电阻约为180Ω，由于键盘各按键的上端均有4.7k的上拉电阻6，故180Ω的接通电阻产生的电压远远在低电平以下，保证实现开关的接通，每个CD4051构成一组8个电子开关，A、B、C为组内的选择控制信号，当A、B、C为适当的组合时，被选中的模拟开关接地，相当于相对应的原键盘按键被按下。另将一个由74LS138或其它适当型号芯片的多选一型控制电路作为3-8线译码器Y1，其中所标识的X、Y、Z为组选择信号，Y0-Y7为译码器输出，E1、E2为低电平使能信号，E3为高电平使能。其各输出端接至对应的C4051使能信号INH上。该74LS138的三个输入信号X、Y、Z成一定组合时，相应的输出选通端变成低电平，从而选通相应的模拟开关组。而该组具体哪一个开关被接通又由这时的A、B、C控制信号决定。这样，74LS138由3个输入信号X、Y、Z选择8组模拟开关，每组模拟开关由其3个选择信号A、B、C选通8个开关，故A、B、C和X、Y、Z共6个信号可直接控制8×8＝64个电子开关。以医疗用的瓦里安直线加速器的操作键盘为例，其共有45个键，上述形式的电路完全可满足其实际需要，对于瓦里安键盘上用于与别的键一同配合使用的“运动使能”功能键，则以单独安排的一组模拟开关U6控制。此模拟开关的A、B、C输入接低电平，选通端始终为X0，数字信号W直接控制其INH端，当W为低时，开关X0导通，相当于运动使能键被按下。图3所示的是实现本实用新型电子开关时可以采用的另一种电路结构形式。其结构中所说的与键盘并联的开关结构1为继电器。此电子开关结构是在原键盘上的每个按键的信号触点两端均并联一个继电器形式的开关结构1。由于继电器导通后可直接短路原开关，故与图2所示的电路结构相比，此方式特别适用于原按键无上拉电阻或电流较大的情况。各继电器线圈的一端接Vcc电源，另一端接上述同样的多选一型控制电路芯片U21、U22……(图3中所示的为选用74LS138译码器芯片，其各连接端标识的含义同图2)的一路输出，各74LS138芯片分别为依次排布的电子开关组，其输入信号A、B、C成一定组合时，选通其对应的输出端，其输出变低，则其上所接的继电器吸合，开关导通，按键按下。电子开关的上一级的组选择器Y1由另一个仍选用74LS138译码器芯片形式的多选一型集成电路组成，其输出接至上述各末级74LS138芯片的各使能信号端B1，低电平有效，在其输入信号X、Y、Z成一定组合时，对应输出变低，则选中各末级74LLS138芯片中的一组开关，此时的A、B、C选中该组内的一个开关。需与其它按键配合同时使用的功能键，也仍由一单独设置的模拟开关芯片U6进行控制。仍以上述医疗用的瓦里安直线加速器的操作键盘为例，同样用6条信号线，也可以实现64个开关的控制。需单独接通的运动使能信号同样也是由一个输入信号W控制。
权利要求1.用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是有分别与操作键盘中需进行并联控制的相应按键的信号端并联连接的开关结构，并通过至少一个多选一型的控制电路对各并联的开关结构进行控制，其中各开关结构分别与对应的多选一型控制电路的相应输出端联接，多选一型控制电路的工作由来自总控制信号源的控制指令信号控制。
2.如权利要求1所述的用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是所说的多选一型控制电路为由至少两组多选一型的子控制电路组成的分级控制结构形式，其中所说的与操作键盘的按键信号端相并联的各开关结构分别与相应的末级多选一型子控制电路的对应输出端联接，下一级的多选一型子控制电路的输入端和与其相邻的相应上一级多选一型子控制电路的相应输出端联接，总控制信号源的控制指令信号由最高一级的多选一型子控制电路输入。
3.如权利要求1所述的用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是所说的操作键盘中专用于与其它按键配合同时使用的功能型按键的信号端所并联的开关结构由单独设置的多选一型控制电路进行控制。
4.如权利要求1至3之一所述的用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是所说的与键盘按键的信号端相并联的开关结构为以其各相应输出端与操作键盘中的对应按键信号端分别直接并联连接的多选一型控制电路所形成的模拟开关形式。
5.如权利要求1至3之一所述的用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是所说的与键盘按键的信号端相并联的开关结构为继电器式结构，其两控制端与操作键盘中对应按键的信号两端相并联，继电器结构的控制线圈电路分别与所说的多选一型的控制电路的对应输出端联接。
6.如权利要求1至3之一所述的用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是所说的多选一型控制电路为集成电路形式。
7.如权利要求6所述的用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是所说的多选一型集成电路可以采用相同形式或不同形式的数据选择器和/或译码器类型的集成电路。
专利摘要本实用新型涉及一种用于与操作键盘并联的电子开关，其特征是有分别与操作键盘中需进行并联控制的相应按键的信号端并联连接的开关结构，并通过至少一个多选一型的控制电路对各并联的开关结构进行控制，其中各开关结构分别与对应的多选一型控制电路的相应输出端联接，多选一型控制电路的工作由来自总控制信号源的控制指令信号控制。其可以使对键盘的敲击动作，特别是对于需经常在键盘上进行某些固定顺序或程式化的操作能进一步提高自动化程度，既可以降低操作人员的工作强度和/或出现误操作的频率，也有利于减少键盘的故障及损坏，延长使用寿命。
文档编号H03K17/56GK2609282SQ0323299
公开日2004年3月31日 申请日期2003年1月24日 优先权日2003年1月24日
发明者潘宇 申请人:潘宇