专利名称：方便加减法的电子计算器面板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及某种算具，特别涉及中国珠算盘和袖珍电子计算器。
技术背景 珠算是我国发明的，是我国的文化瑰宝。公元1971年，一位美国的年轻工程师研制成第一台袖珍电子计算器(以下简称电子计算器)以来，电子计算器便以其强大的自动运算功能在世界各地迅速地为人们所接受，并一步步取代着中国珠算盘。然而，古老的中国珠算盘却以其独特的魅力在科学技术日新月异的今天，仍牢牢地占领着大量的市场，仍在经济核算工作中起着其他算具难以替代的作用。因此，很多核算人员不厌其烦愿意同时拥有这两种算具，各取其长。研究发现，用算盘做加减法时比电子计算器更快，进一步研究更快更方便的原因发现第一，算盘拨数入盘，是从左到右的直线动作，而电子计算器的数据输入却经常是迂回动作。例如7319，在算盘上拨数入盘很方便，而在电子计算器输入这个数据时，却需做两次对角线的交叉按键，这是由电子计算器数字键的排列方式或相互间的排列方位决定的。
第二，算盘在做加减法时，珠动数出。而电子计算器除了完成数据输入外还要按加号键、减号键、等号键才能得出最终答案。
第三，由于算盘的每一档代表着一个数位。某数的置数和读数均在其对应的档上进行，置数时发生错误可以即刻或过后在该档上方便地改正，并不影响最终结果的正确性。而电子计算器上输入某数时，要逐一按键，一旦发生错误，难以发觉，更不能按数位或按档位方便地单独改正。
第四，由于算盘的每一档代表着一个数位。在累加累减和加减混合运算中，为避免始终从高位向低位运算的“空手移动”及“视线空移”所造成的浪费时间的缺点，可以采用运算顺序从左向右，接着从右向左，又从左向右……如此循环往复来回运算的“穿梭运算法”。例如17265.18+3067.78可先将被加数从高位到低位，即从左向右置数，再将加数从低位向高位，即从右向左置数。而电子计算器只能从高位向低位逐一置数，并且在置数过程中，其视线和手指按照被置入的数在键盘上来回移动寻找键位，加重了视力的负担，加速了大脑的疲劳。然而中国珠算所特有的“五升十进制”不仅保持了一般数学中记数的“十进制”而且还多了一个“五升制”，即满五向上升珠，它的主要优点在于使操作者能够快速而准确地识别在一个档位上聚集的算珠示数的含义。可以设想如果没有“五升制”，当用一串算珠表示8、9时，在一般情况下不是一眼就能看出的，而是需要数一数才能作出判断。“五升制”反映在拨珠计算过程中，要比没有“五升制”制的算盘简便的多，是中国珠算盘能够延续至今的重要原因之一。显然，“五升制”的五个算珠排列与电子计算器十个置数键的排列相比，在置数方面能够做到更快更准。
第五，由于算盘上的每一档代表着一个数位。从左向右以十倍关系递减，这与阿拉伯数的数位关系相一致，符合长期以来人们读数、写数(或者置数)是从左向右的心理习惯和动作习惯。而电子计算器上没有档，也就没有这方面的优势。
第六，算盘是以“空档”表示零的，省略了拨珠动作。而电子计算器必须通过按键将零输入。例如算盘上拨15000，只需拇指、食指同时在前后两档拨上一颗下珠和一颗上珠即可，而电子计算器必须按键5次才能完成该数的输入。
第七，算盘上置数是“拨”的动作，而电子计算器是“按”的动作，“拨”比“按”更符合天生的指关节构成，因此其指法更符合人机工程学，是人性化的指法。
综上所述，算盘有许多优点，这些优点归根结底是由算盘的结构特征决定的，更具体的是由“档及算珠的排列”规则决定的，“档”是一个相对独立的单元，它同时负责对应数位的置数、读数和运算功能，但其运算会因“进位”和“借位”而涉及相邻的高位档，这个运算过程必须有人脑的判断并配合手工完成，这是算盘最大的缺点，特别是乘法和除法(以及乘方、开方等高级运算)计算速度远不如电子计算器。从根本上讲，算盘的缺点是无“自动运算功能”决定的。相反，电子计算器最大的优点是具有自动运算功能，能方便快捷地进行乘法和除法以及更高级运算。但是在置数、读数、修改数据、加减法方面不如算盘方便。从根本上讲，电子计算器的缺点是“数字键的排列”(不如档及算术的排列)决定的。
算盘和电子计算器的优点和缺点在至今为止的相当长的一段时间同时存在，这是不争的事实，虽然电子计算器具有强大的自动运算功能的优势及其一系列优点，然而正是这些优势禁锢了人们的思想，束缚了电子计算器技术的进一步开发，使它从诞生到至今的时间里用其做加减法时仍然不及算盘。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种在做加减法时不比算盘慢甚至略快于算盘的方便加减法的电子计算器面板，该面板具有背景技术中所述的算盘的优势。
本实用新型的目的是通过下述方案实现的。
从根本上和技术上讲，本实用新型的方便加减法的电子计算器面板主要是利用“算盘的档及算珠的排列”规则对电子计算器的面板，更具体的是置数键进行排列，使之具有算盘的置数优势和读数优势来达到上述目的的。
具体地讲，本实用新型的方便加减法的电子计算器面板包括键盘和显示装置，所述的键盘或面板上安置有置数装置，所述的置数装置是按照需要由若干个置数单元组成，所述的若干个置数单元在键盘或面板上是按照中国珠算盘的“档的排列”规则或方位一一对应排列的；所述的若干个置数单元在键盘或面板上从左到右依次等距平行并整齐地排列在同一水平直线上，所述的每个置数单元代表着一个数位，负责对应数位的置数。
所述的每一个置数单元均由5或6或7或9或10个具有相同个数的置数键在键盘或面板上从上到下排列在同一垂直线上组成。
所述的每一个置数单元是由5个具有通过上、下拨的方式输入正数信号和负数信号这两种信号能力的置数键组成，所述的这5个置数键在键盘或面板上是按照“上一下四，，算盘的每一档上的5个算珠的排列规则或方位一一对应并整齐地排列的；所述的这5个置数键中，靠下方的4个置数键依次等距排列，最上方的一个置数键与其下方紧邻的置数键的距离大于靠下方的4个置数键中任意两个紧邻的置数键的距离。
所述的显示装置包括有若干个显示单元，其数目与所述的若干个置数单元的数目相等，所述的每一个置数单元均对应有一个显示单元，所述的每一个显示单元代表着一个数位，负责对应置数单元或对应数位的输入计算数据、储存计算数据和运算结果(包括小数点)的输出显示；所述的每一个置数单元与其对应的显示单元在键盘或面板上安置在同一条从上到下的垂直线上，组成一个同时具有置数和数据显示功能的二功能单元，该二功能单元代表着一个数位，负责对应数位的置数和数据显示，某一数位的置数和读数均在对应的二功能单元进行，并且所述的每一个显示单元在键盘或面板上等距地排列在同一水平直线上。
所述的显示单元是由对应的置数单元的全部置数键组成，所述的全部置数键是由透明或半透明材料制成，其内部安置有发光体，该全部的发光体是按照输出信号的有或无决定发光或不发光，所述的每一个二功能单元的读数由其所属的置数键的发光或不发光的明暗组合表示。
所述的键盘或面板上包含有若干个小数点设置键，其数目与所述的若干个置数单元的数目相等，所述的每一个置数单元均对应有一个小数点设置键，该小数点设置键的信号可以确定被置入数中的个位数的个位属性功能或对应置数单元的个位属性功能；所述的每一个小数点设置键在键盘或面板上从左到右等距地排列在同一水平直线上，相互紧邻的小数点设置键的中心距等于相互紧邻的置数单元的中心距。
本实用新型与现有技术相比的优点与中国珠算盘相比，具有自动运算功能，及由此带来的乘除法及更高级运算的速度大幅提高；加减法无须手工进退位，所以同时也提高了加减法的运算速度；无须背口诀培训，省时、省力、省心。
与电子计算器相比，具有中国珠算盘档及算珠的结构优势，及由此带来的加减法运算速度大幅提高，“键动数出”；置数时省略了拨零的动作，所以乘除法的运算速度也有提高；具有背景技术中提到的优点。
所以，方便加减法的电子计算器面板的性能等于甚至优于电子计算器面板和算盘的综合性能。
图1是中国珠算盘的“上二下五”七珠大算盘示意图；图2是中国珠算盘的“上一下五”算盘示意图；图3是中国珠算盘的“上一下四”算盘示意图；图4和图5分别是方便加减法的计算器面板的主示图和与其对应的立体图。
具体实施例
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
参见图3是“上一下四”算盘的示意图，其中1表示上珠，2表示左边，3表示框边，4表示下边，5表示右边，6表示下珠，7表示档，8表示梁，9表示上边。
参见图4和图5分别是本实用新型的方便加减法的电子计算器面板的主示图和与之对应的立体图，图4中的1表示上键，相当于上珠，代表数字5和-5；2、3、4、5、8和9分别是虚设的左边、框边、下边、右边、梁和上边，目的是照顾操作者的使用算盘的习惯和心理需要，也为了本发明的说明需要，它应根据市场的决定取舍。6表示四个下键相当于四个下珠；7表示一个二功能单元相当于档，它由一个置数单元10和对应的显示单元11组成，负责对应数位和对应置数单元的置数和数据显示，这样的二功能单元与置数单元一样多；10表示一个上键和四个下键组成的一个置数单元，这样的置数单元按照需要有若干个，每个置数单元代表着一个数位，负责对应数位的置数；11表示显示一个单元，每一个显示单元代表着一个数位，负责对应置数单元的数据显示(包括小数点显示)，这样的显示单元与置数单元一样多。
本实施例中，显示单元仅显示对应置数单元的最近一次运算结果(清零后显示的第一次置数的数据)，这样就与算盘做加减法时“珠动数出”保持一致，如果愿意当然可以方便地增加一个辅助显示单元，用于最近一次输入数据的显示。上述显示单元不仅可以用七段数字显示，还可以用算盘的算珠表示数字的方法，利用其图示在显示单元，比如，数字6可以显示一个上珠和一个下珠，一上一下排列，中间用一短横线表示隔开，或干脆用对应置数单元的五个置数键(一个上键四个下键)，利用其明暗组合来表示本置数单元的数据及读数，显然这种明暗组合是与算盘的示数规则一致的，比如，显示数字6，置数单元的一个上键与其紧邻的一个下键为“明”，其余为“暗”，或者相反，均能表示数字6的含义。显然这种显示方式要求置数键为透明或半透明或有通电变色的能力，这就要求置数键内部必须安置有通电后发光的发光体，并按照需要由输出信号决定其明暗(颜色)的组合。
12表示辅助显示屏，可以显示出错、溢出、正数、负数等提示信号，还可以辅助显示七段数字表示的运算结果，方便不同使用者的习惯。
13是小数点的设置键，每个置数单元对应有一个小数点的设置键，它与置数单元一样多，可以用来确定被置入数中的个位数的个位属性或对应置数单元的个位属性。
面板或键盘上还根据需要设置了若干个相关的指令键，其他功能键等，本实施例中的置数键均为朝着与梁垂直的方向上下拨动输入置数信号的，这与算盘的拨珠方向一致。为了方便，本实施例的拨键并不象算盘上的算珠那样，有时候拨动一个算珠可能会涉及其他算珠一并沿档运动，(比如，空盘时置入数字4是四个下珠同时朝梁的方向移动)，而是每一个置数键均是绕着一个与梁的方向平行的固定轴做上、下的周向运动，这种运动不会涉及到相邻的拨键，这种上和下的周向运动产生的位移可以用来控制印刷电路板相关的开关触点的闭与合，使之产生加信号和减信号，每一个置数键均对应有两个触点开关，有控制两种信号的能力，比如，5+4＝9，全盘清零即按动ON/C键后，选定某置数单元作为个位，将其上键以食指朝梁的方向拨动一次后便离开，上键即回复到中间的起始位置，即已经输入了数字5，同时对应显示单元显示5的信号，如果继续把本单元最下面的一个数字键向上拨动一次，本显示单元会直接显示两数和的信号9，这样拨动两次便完成了5+4＝9的操作，中间不需要按加号和等号，做到了与算盘一样“珠动数出”，如果在该置数单元再加上3，只须将该置数单元的从上向上数的第三个下置数键向梁的方向拨动一次，对应的显示单元会立即显示2的信号，左邻的显示单元也会显示进位信号1，即显示装置的两相邻的显示单元从左到右分别显示1和2，即9+3＝12，这里无须人工进位，算盘上的“五升十进制”均有内部电路自动运算并显示。减法也一样，比如上例的结果12，在个位数字2所显示的二功能单元上将上键朝背离梁的方向拨动一次，通过内部电路会直接向左边的高位借1，以12-5＝6，并将6的信号显示在本单元的显示单元上，而左邻的高一位的显示单元从1变成0。总之，这里的累加、累减或加减综合运算与算盘的操作一样简单，与算盘的“珠动数出”一样“键动数出“，不仅如此，方便加减法的电子计算器面板的加减只用到珠算中的直接的加和直接的减的口诀，及其对应的拨珠(及拨键)的操作，而珠算中补五的加和破五的减，进十的加和退十的减，破五进十的加和退十补五的减的口诀在现代算盘中没有用处，也不能用，其相关的操作也不能用，它们均被自动运算功能所代替，因此算盘式电子计算器的加减运算更简化，更快，显然乘除法是要用到指令键乘号、除号和等号的，虽然这一点比加减法增加了操作次数，但相比算盘的乘除而言，自动运算，自动显示带来的便捷远远大于指令键操作带来的不便，而被置入数中的0与算盘一样无须置数，因此，其乘除运算会比电子计算器略快。以上的操作与算盘的操作一样，置数时要选定好档位，均在对应的置数单元进行。而小数点设置键可以方便的确定数位，但必须在依次置完个位数后将对应的置数单元的小数点设置键按动一下，确定个位数，并输入小数点信号，由内部电路自动根据这一区别信号完成无须选定档位的，不对位的另一种操作和运算模式，可以满足不同操作者的使用习惯。
内部电路作为“机芯”，其自动运算功能已被人们作为一项现成的功能来使用，事实上，在满足本实用新型的目的或在算盘的档和算珠的结构模式和操作模式下，在本实用新型的技术方案的框架或范围内支持电路肯定不只一种，一般的电子技术人员在利用自由公知的电子技术，特别是数字电子技术，在本实用新型下完成支持电路是没有问题的，它可以做成普通型、函数型(科学型)和程式型，这里就不赘述。但应注意的是，算盘是“五升十进制”，而方便加减法的电子计算器面板在置入数字6、7、8、9或-6、-7、-8、-9时是上键与一个下键配合起来同时或几乎同时置数来代替的，这时内部电路可能会同时接收上键的信号和一个下键的信号，因此，最好是每一个置数单元对应有一个加减运算的电路单元，该单元不仅具有置数的功能，还具有累加、累减运算的功能，重要的是，一个下键信号同时进入时能保证正常接受，运算显示正确，因此最好采用补9码的一位8421码加/减运算器，改进成一个累加/减器，并对其输入端做适当的改变，以满足6、7、8、9或-6、-7、-8、-9的信号输入。该电路单元还可以用一个具有累加/减器功能的时序电路代替，当然它必须满足上述功能。总之，由于引进了电子技术，其功能可以方便的扩展和升级，比如，每个单元可以增加一个清零键，增加一个最近置入数的清除键(当然这还可以通过置入最近一次置入数的相反数的方式清除)，通过功能变换键将所有的置数键，无论是上拨还是下拨，均变成只能置正数(加法)或负数(减法)，使累加运算或累减运算更加便捷。所有的功能键均可采用拨键的形式以满足指法的单一性，方便操作。
本实用新型不限于上述实施方式，凡是利用算盘的档的排列结构和规则，以档为一个置数或读数的单元为原型的，以本实用新型的置数单元的排列规则和排列结构，以置数单元代表一个数位的置数，不论其置数单元本身的形状、结构和构造如何变化，均将落于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种方便加减法的电子计算器面板，包括键盘和显示装置，其特征在于所述的键盘或面板上安置有置数装置，所述的置数装置是按照需要由若干个置数单元组成，所述的若干个置数单元在键盘或面板上是按照中国珠算盘的“档的排列”规则或方位一一对应排列的；所述的若干个置数单元在键盘或面板上从左到右依次等距平行并整齐地排列在同一水平直线上，所述的每个置数单元代表着一个数位，负责对应数位的置数。
2.根据权利要求1所述的方便加减法的电子计算器面板，其特征在于，所述的每一个置数单元均由5或6或7或9或10个具有相同个数的置数键在键盘或面板上从上到下排列在同一垂直线上组成。
3.根据权利要求2所述的方便加减法的电子计算器面板，其特征在于所述的每一个置数单元是由5个具有通过上、下拨的方式输入正数信号和负数信号这两种信号能力的置数键组成，所述的这5个置数键在键盘或面板上是按照“上一下四”算盘的每一档上的5个算珠的排列规则或方位一一对应并整齐地排列的；所述的这5个置数键中，靠下方的4个置数键依次等距排列，最上方的一个置数键与其下方紧邻的置数键的距离大于靠下方的4个置数键中任意两个紧邻的置数键的距离。
4.根据权利要求1所述的方便加减法的电子计算器面板，其特征在于所述的显示装置包括有若干个显示单元，其数目与所述的若干个置数单元的数目相等，所述的每一个置数单元均对应有一个显示单元，所述的每一个显示单元代表着一个数位，负责对应置数单元或对应数位的输入计算数据、储存计算数据和运算结果(包括小数点)的输出显示；所述的每一个置数单元与其对应的显示单元在键盘或面板上安置在同一条从上到下的垂直线上，组成一个同时具有置数和数据显示功能的二功能单元，该二功能单元代表着一个数位，负责对应数位的置数和数据显示，某一数位的置数和读数均在对应的二功能单元进行，并且所述的每一个显示单元在键盘或面板上等距地排列在同一水平直线上。
5.根据权利要求4所述的方便加减法的电子计算器面板，其特征在于，所述的显示单元是由对应的置数单元的全部置数键组成，所述的全部置数键是由透明或半透明材料制成，其内部安置有发光体，该全部的发光体是按照输出信号的有或无决定发光或不发光，所述的每一个二功能单元的读数由其所属的置数键的发光或不发光的明暗组合表示。
6.根据权利要求1所述的方便加减法的电子计算器面板，其特征在于所述的键盘或面板上包含有若干个小数点设置键，其数目与所述的若干个置数单元的数目相等，所述的每一个置数单元均对应有一个小数点设置键，该小数点设置键的信号可以确定被置入数中的个位数的个位属性功能或对应置数单元的个位属性功能；所述的每一个小数点设置键在键盘或面板上从左到右等距地排列在同一水平直线上，相互紧邻的小数点设置键的中心距等于相互紧邻的置数单元的中心距。
专利摘要方便加减法的电子计算器面板，包括键盘和显示装置，键盘上按算盘的“档的排列”方位一一对应排列着若干个置数单元。置数单元均由5个具有通过上、下拨的方式输入正、负数信号能力的置数键组成，这5个置数键按“上一下四”算盘的每一档上的5个算珠的排列方位一一对应排列。每个置数单元均对应有一个显示单元，它们在面板上安置在同一条垂直线上。每个置数单元与其对应的显示单元代表着一个数位，负责该数位的置数和读数。通过对电子计算器面板算盘化的改进，最终使用了该面板的电子计算器，不仅具有自动运算功能，同时还具有算盘的特征和优点，成为一个合二为一的新算具——算盘式电子计算器，解决了用电子计算器做加减法没有算盘快的问题。
文档编号G06C1/00GK2771931SQ200420057910
公开日2006年4月12日 申请日期2004年12月22日 优先权日2004年12月22日
发明者叶博飞 申请人:叶博飞