专利名称：桌面显示和输入的简洁系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机的显示和输入系统的结构，特别是桌面计算机系统的显示和键盘输的设备子系统，属计算机输入输出技术领域。
实现商用和家用桌面计算机系统一般操作的输入设备，主要是键盘和鼠标主要的输出设备是显示器。在正常安装的情况下，这些设备都需要各自使用一条电缆线，与计算机的主机相连接。由于这些电缆的存在，使得计算机与这些设备之间的连接变得复杂零乱，给使用者带来了许多不便。部分简化的方式是使用无线通信的连接方案，如红外无线键盘、射频无线键盘以及无线鼠标。对于鼠标，由于是单向无线通信，所以无线解决方案已经比较完善；但是对于键盘，因信号是双向传输，即需要把键盘字符的标准ASCII码传输到计算机，还要把计算机反馈的键盘工作状态的指示灯(如“Num Lock”等)信号送回键盘系统，因此现有的技术方案，在许多方面均不完善。
无论红外无线键盘还是射频无线键盘，绝大部分都是收发一体的结构，在无线键盘中既有无线数据发送单元，又有无线数据接收单元；指示灯表示键盘工作状态的指示灯，如同有线键盘一样安装在键盘上。这种无线键盘的结构虽然解除了电缆的制约，但依然存在以下缺点第一，为实现双向通信，无线键盘系统内需要安装两套无线数据收发单元模块，增加了产品的成本；第二，无线数据接收单元模块必须始终处于等待接收的状态，以保证键盘操作功能的及时反馈指示，并且指示灯在发光期间也要消耗一部分电能，所以致使键盘的功耗较大，缩短电池的工作时间，增加电池消耗量而增加了用户的使用成本；第三，废旧电池是一种严重污染环境的垃圾物，大量消耗也就意味着增加了对环境的污染，至少增加了污染环境的可能性，或者垃圾处理的工作量，因此不利于保护我们生活的环境。另外，红外无线键盘还有方向性的问题，对无线键盘与红外收发器之间的位置要求比较严格，给使用者造成不便。
申请号为011200006的中国专利申请所公布的一种无线键盘方案，将键盘工作状态指示灯安装在无线键盘的射频接收部分，并使用光电池替代化学电池作为键盘的主要电源，基本上解决了上述问题。但这种结构又带来了新的问题第一，指示键盘当前工作状态的指示灯，安装在无线键盘系统的射频接收器上，这就需要将无线键盘的接收器安放在使用者容易看到的位置——桌面上，使得使用者能够看得到，这就又限制了接收器在桌面上的摆位，占用桌面面积；第二，无线接收器使用电缆与计算机连接，又对摆放的位置有限制，其结果不但没有减少电缆的数量，反而使系统更加复杂零乱。
本发明的目的就是针对上面无线键盘的不足之处，公开了一种简洁的桌面显示和输入系统，应用于现有的计算机系统，最大限度地减小计算机外部设备与主机之间连接的复杂程度，使用户在观察显示器的同时就能够看到键盘的工作状态；同时减小键盘部分的功耗，降低用户的使用成本。
实现本发明目的的技术方案，是将无线键盘键位信号的接收部分，安装在显示器壳体内部，通过电缆线与计算机的键盘接口相连接；键盘工作状态指示灯，与所述无线键盘接收部分相连接，其显示端安装在显示器的前面板上。所述的显示器可以是CRT显示器，也可以是LCD显示器。
本发明使用一条组合电缆与计算机连接，该电缆包含有独立的两组电缆，分别是显示器与计算机连接的电缆和无线键盘的接收部分与计算机相连接的电缆，电缆的终端分别连接在标准显示器插头和标准键盘插头。
与现有的无线键盘相比，本发明有如下优点第一，由于本发明将无线键盘的信号接收部分从键盘中分离了出去，键盘内的电源仪为键盘内由单片机系统构成的键位扫描电路和无线发射电路供电，这样就大大降低了键盘的功耗，减少了电池的用量，降低了用户的使用成本并有利于环保；第二；驱动键盘工作状态指示灯的信号，直接由无线键盘系统的接收部分与计算机通过标准键盘接口相连接的电缆提供，这样就省略了另外一套无线收发单元，因而降低了系统的成本；第三，对于一般使用者而言，键盘输入必定显示在显示器上，或通过显示器表现其操作的结果，因此无线键盘工作状态指示灯安装在显示器的面板上，最方便使用者观察；第四，由于无线键盘的接收部分与显示器集成在一体，不存在接收部分摆位的问题，使得系统的连接更简洁。
另外，如果本发明与申请号为01120000.6的中国专利申请所公布的光能无线键盘方案相结合，将最大限度地展现上述优点。
下面结合附图来说明本发明的具体结构方案。
图1本发明系统各设备之间的相互位置和安装示意2无线键盘接收部分在液晶显示器内一种安装结构的剖面示意3一种无线接收电路板的安装结构图4无线键盘系统的结构方框5电缆转接电路的原理6转接电缆接口的结构图从图1可以看到，本系统主要由无线键盘110和显示器101构成，无线键盘的接收部分105，即使用者操作键盘所产生的ASCII码信号的接收部分(后面所涉及的无线键盘接收部分，含意与此相同)，安装在显示器的内部，图中的示例是安装在显示器的右下角。这部分实际的安装位置可以根据显示器内部的实际结构选择合适的位置安装，如显示屏幕的左边、右边以至于上边，只要保证键盘工作状态指示灯106的发光面(显示面)安装在显示器的面板上，即显示屏幕102所在的面板上。当然，上述接收部分的位置，在很大程度上决定了键盘工作状态指示灯106在面板102上的安装位置；尤其是当指示灯直接安装在这个接收部分的电路板上时，指示灯106会跟随接收部分在显示屏幕周围的安装位置，其显示面安装显示屏幕的左边、右边或上边。
在图中示例的无线键盘，是利用光能供电的射频无线键盘，表面安装有光电池板111，其基本原理和结构见申请号为01120000.6的中国专利申请。无线键盘的接收部分105用虚线表示，表示该部分安装在显示器壳体的内部，与无线键盘构成一个完整的输入设备。按照现在最普及的PC计算机用Windows键盘的标准，键盘工作状态指示灯106包含有3个指示灯，它们分别是“Num Lock”、“Caps Lock”和“Scroll Lock”指示灯。图中112表示射频无线键盘110与接收部分105之间通信的射频无线电波，103是显示器的工作或调节指示灯的显示端，不限于图中所画出的两个，其数量根据显示器的设计而定，104是显示器调节以及开关按钮，同样不限于图中所给出的4个。107是一条组合电缆，该电缆既包含有各自独立的两条电缆，分别是显示器与计算机连接的标准电缆和无线键盘的接收部分与计算机相连接的标准电缆，如图所示，在电缆的终端分开，分别连接在标准显示器插头108和标准键盘插头109上，使得显示器能够连接到显示卡、无线键盘的接收部分能够连接到计算机主板上。现有的标准键盘插头一般6芯圆形插头，但虽着USB接口设备的逐步普及，该插头可以使用USB插头。显示器和无线键盘接收部分分别与计算机相连接的电缆，既可以是两条平行或绞合的独立电缆。也可以是封装在同一护套内的一根多芯组合电缆。
连接无线键盘接收部分和计算机键盘接口之间的电缆，还可以有另外一种形式。按照标准，显示器与显示卡之间的接口是一个15芯的D形接插口。在这个15芯的接口中，第4、9、12和15引脚是空脚，没有与任何电路连接。这样，我们就可以使用这几根引脚引出无线键盘接收部分的计算机接口。图5的电路给出了一种形式，其中501是从显示器方向引出的引线或接口，方框中的数字是每一条引脚的标号，502是连接到显示卡方向的接口，同样标出了引脚标号，503是连接计算机主板的键盘接口，504表示全部芯线505的护套或外皮。在接口501一端，从引脚4、9、12、15中选定三条引脚，分别连接到无线键盘接收部分的电源、指示灯反馈信号输入、按键信号输出端，地线端与显示器共地，而后再连接到键盘插口上。如果还考虑到RESET端(不是必须，因本发明中该信号无法传送到键盘中，只能在所述接收部分起作用)，可以使用第四条空脚连接。图5中选择了15脚作RESET输入，用虚线表示，其它三条分别用于电源等上述连接。
为了保证最好的兼容性，本发明按照图5的电路设计了一个转接电缆接口，如图6所示。该转换电缆接口包含有两个15芯的D型对接插口和一个标准键盘接口；其中一个插口603适于连接从显示器方向引出的引线601及接口602，即图5中的引线或接口501，另一个插口607适于连接计算机显示卡的接口，在插口603与607之间连接有一组电缆604，该电缆的一端的芯线，按照显示器信号接口的标准，与插口603中的引脚相连接，电缆604的另一端分支为两条电缆605和606，其中电缆605的芯线按照显示器信号接口的标准与插口607中的引脚相连接，即图5中的接口502；电缆分支606内至少包含4条芯线，分别与插口603内、对应接口602的第4、9、12、15引脚中选定的三条引脚的引脚相连接，另一端连接到键盘插口上。如果使用本发明的简洁系统，则使用该转接电缆接口，将显示器信号和无线键盘信号通过显示器接口607和键盘接口608，分别连接到计算机相应的接口上；如果不使用无线键盘，则插头602既可以直接连接到显示卡的接口上，也可以通过转接电缆连接到显示卡上，这时键盘接口空置不用。
图2展示了本发明在LCD(液晶显示器)内部安装的一种结构的剖面结构示意图。图中，201是液晶显示器的前面板，102与图1中的标号相同，在此附加表示液晶显示板，203是显示器内部、安装显示电路元件的印刷电路板，202是显示器的后盖板，通过万向轴209与显示器支架和底座208安装在一起。这些部分构成了一台液晶显示器的主要部分。无线键盘接收部分的印刷电路板204，如同图1所示的位置，安装在显示器的下方，通过螺钉、卡口等紧固件(图中未画出)，安装在显示器内部。无线键盘工作状态指示灯205一般使用发光管，安装电路板204上，本示例给出的是表面安装的指示灯，因此需要使用用光学材料构成的导光柱206，其中一端即显示端，嵌入在面板上，另一端伸出到发光管的发光面前方，将发光管的光线传输到显示器的面板上。这里指示灯的名称与前述的相同，分别是“Num Lock”、“Caps Lock”和“Scroll Lock”三个。
由于液晶显示器比较薄，其内部的空间一般也比较小，尤其是前后方向的尺寸，因此对图中无线键盘接收部分204的尺寸要求也比较严格。为了尽量减小电路板204的尺寸，本实施例中采用了双层电路板的结构，即在主电路板的一面加装另外一片电路板207，这两片电路板之间通过焊接或插接的导电针实现连接，类似一般无线寻呼机内的双板结构。这种结构不仅能够缩小接收部分的特定方向的尺寸，还容易将射频和数字电路分开安装，减小模拟电路与数字电路之间的干扰。
尽管LCD显示器的内部尺寸在前后方向上比较小，但在其它方向上则比较大，因此射频无线键盘接收部分的电路板还可以有其它的结构方式。例如如图3所示，在水平方向的电路板301上安装上一片垂直方向的电路板302，两片电路板之间的电路可以使用用板——板连接的接插件303来连接，或者用柔性印刷导线、普通导线，以及电路板的导电铜箔之间的直接焊接等方式实现连接。由于电路板之间的连接有非常多的结构和方式，因此根据实际情况实施设计。实施者可以根据显示器内部可供使用空间的大小，来选用图2或图3所示结构。当然，如果集成电路的集成度较高，或者在有足够的空间的情况下，使用一片电路板就能构成无线键盘的接收部分。
图1、图2中的指示灯也可以使用插孔安装的通用发光管，如图3中的发光管304，这样有可能将发光管的发光面，即显示端直接伸出到显示器面板的孔内，可以省略导光柱206。
图2给出的是使用液晶显示器来构成本发明的系统。但本发明也可以使用在目前仍占主导地位的CRT(阴极射线管)显示器上，其基本原理和结构，与在液晶显示器上使用或安装的方式相同，无线键盘的接收部分安装在阴极射线管周围的空间内，根据实际情况设定电路板的尺寸、位置，以及指示灯的安装方式。
关于本发明无线键盘方面的基本原理和结构，可参考前述申请号为01120000.6的中国专利申请以及其它资料和产品。图4也给出了最基本的原理方框图。图中，401、402、403和404分别是键盘部分的按键接点电路、用于键盘扫描和ASCII码生成的微处理器、无线发射模块、发射天线，这些部分均安装在键盘内部。无线接收部分由天线405、无线接收模块406、接收数据处理和传输模块407、标准键盘接口408、连接电缆409构成，其中409中的虚线也是上述非必需的RESET信号线。本图中使用射频信号410实现键盘操作数据(ASCII码)的传输。图中的LED1、LED2、LED3分别是前述的键盘工作状态指示灯“Num Lock”、“Caps Lock”和“Scroll Lock”。
由于本发明的显示器和无线键盘这两个部分之间没有电路连接，因此对显示器和无线键盘没有特殊的要求，可以使用各种显示器和无线键盘组合构成。如显示器可以使用LCD显示器，也可以使用CRT(阴极射线管)显示器；无线键盘同样有很宽的选择范围，如示例中的光能射频无线键盘，也可以使用普通的射频无线键盘。如果不考虑红外线方向性的问题，或者用户对方向性要求不高，红外无线键盘也可以选择使用，这时红外接收管应当安装在显示器外壳的表面上。这种宽广的选择性，为本发明的实施提供了多种方案可供组合、选择。
权利要求
1.一种用于计算机系统的桌面显示和输入系统，由显示器和无线键盘构成，其特征在于所述无线键盘键位信号的接收部分，安装在显示器壳体内部，通过电缆线与计算机的键盘接口相连接键盘工作状态指示灯，与所述无线键盘接收部分相连接，其显示端安装在显示器的前面板上。
2.根据权利要求1所述的显示和输入系统，其特征在于所述的显示器是液晶显示器。
3.根据权利要求1所述的显示和输入系统，其特征在于所述的显示器是阴极射线管显示器。
4.根据权利要求1所述的显示和输入系统，其特征在于所述的无线键盘，是表面安装有光电池板的光能供电射频无线键盘。
5.根据权利要求1所述的显示和输入系统，其特征在于所述无线键盘的接收部分，安装在显示器显示屏幕的旁边。
6.根据权利要求1所述的显示和输入系统，其特征在于与所述无线键盘的接收部分连接的键盘工作状态指示灯，其显示端安装在显示器显示屏幕的旁边。
7.根据权利要求1所述的显示和输入系统，其特征在于所述无线键盘的接收部分，通过一组独立的电缆，该组电缆与显示器的信号电缆绞合或封装在一起，构成一条组合电缆。
8.根据权利要求1或7所述的显示和输入系统，其特征在于所述与计算机标准键盘接口相连接的电缆，通过显示器与计算机显示卡之间相连接的15芯D形接口[602]引出；从接口[602]的第4、9、12、15引脚中选定三条引脚，分别连接到无线键盘接收部分的电源、指示灯反馈信号输入、按键信号输出端，无线键盘的地线端与显示器信号线共地；与上述连接方式对应，在系统与计算机连接的通道上，还包含有一套转换电缆接口；该转换电缆接口包含有两个15芯的D型对接插口和一个标准键盘接口；其中一个插口[603]适于连接从显示器方向引出的接口[602]，另一个插口[607]适于连接计算机显示卡的接口，在插口[603]与[607]之间连接有组合电缆[604]，该电缆的一端的芯线，按照显示器信号接口的标准，与插口[603]中的引脚相连接，电缆[604]的另一端分支为两条电缆[605]和[606]，其中电缆[605]的芯线按照显示器信号接口的标准与插口[607]中的引脚相连接；电缆分支[606]内至少包含4条芯线，分别与插口[603]内、对应接口[602]的第4、9、12、15引脚中选定的三条引脚的引脚相连接，另一端连接到键盘插口上。
全文摘要
本发明提供了一种基于无线键盘设备的简洁桌面显示和输入系统的结构方案，其主要实施方案是将无线键盘键位信号的接收部分，安装在LCD或CRT显示器内部，通过一组独立的电缆线，与计算机的键盘接口连接；键盘状态指示灯与所述的接收部分相连接，其显示端安装在显示器的前面板上。这组电缆线可以通过显示器信号线的D形插头输出，而后通过转换电缆接口，连接到计算机的显示器接口和键盘接口上。
文档编号G06F3/00GK1400517SQ0112356
公开日2003年3月5日 申请日期2001年8月2日 优先权日2001年8月2日
发明者刘新斌 申请人:北京汇冠科技有限公司