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漢字速錄鍵盤設(shè)計(jì)
引導(dǎo)語：漢字速錄作為一個新興行業(yè)近年來有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但在市場上仍然以手寫速錄為主，而數(shù)字化是當(dāng)今世界的主流。國外已經(jīng)普及了拉丁文字的速錄機(jī)，可是由于漢字的特殊性。下面就來跟著小編一起學(xué)習(xí)一下吧!
該技術(shù)在國內(nèi)并不是很成熟，高速錄入各種漢字和符號等信息(以達(dá)到會議記錄的要求)，我們平時使用的微機(jī)通用鍵盤是無法完成的，主要原因是通用鍵盤采用串行處理，無法多鍵并擊，只能逐一錄入。要想提高速度，就必須使用專用的鍵盤，本文介紹的該專用鍵盤的研發(fā)心得采用的是允許多鍵并擊(1～16個鍵)的技術(shù)，可處理并行輸入的數(shù)據(jù)，所以其輸入漢字的速度快，專業(yè)錄入員漢字輸入速度可達(dá)到180～600漢字份，這樣可達(dá)到會議記錄的要求。其它國家文字的輸入也可以采用此方法，只要有合適的編碼。本鍵盤有多種文字和符號的輸入功能，如中文、英文、標(biāo)點(diǎn)符號、數(shù)字等。(此鍵盤已投入批量生產(chǎn)，其最大的特點(diǎn)是輸入速度快，工作穩(wěn)定可靠，可與各種通用微機(jī)配套使用。)配上本鍵盤后，PC機(jī)原裝鍵盤和本鍵盤可同時使用，兩人可分別使用兩個鍵盤對同一個文件進(jìn)行操作，大大的加快了輸入和編輯的速度，是專業(yè)錄入人員的必備設(shè)備。
1 漢字速錄鍵盤的設(shè)計(jì)思想
由于速錄機(jī)主要是以語音作為信息來源，所以，鍵盤的編碼以漢語拼音方案為基礎(chǔ)。我們知道，漢語拼音共有21個聲母，35個韻母，若混合編碼，不便于記憶和使用。借鑒了5筆區(qū)位的思想，對聲韻母分別進(jìn)行編碼，互相不重合。而4個鍵可以有A14=24種組合，5個鍵有A15=120種組合，如果分別用4個鍵來唯一標(biāo)識所有聲母，用5個鍵來標(biāo)識韻母，那么我們至少需要9個鍵。
根據(jù)拼音的拼合規(guī)律和人體工程學(xué)的研究將200多個音節(jié)有效地壓縮在十幾個鍵位上，左、右鍵盤各12個鍵，完全對稱(左、右鍵的鍵名都一樣)，輸入漢字采用多鍵并擊的方法，每次按下鍵的個數(shù)為l～16個，左鍵盤最多8個，右鍵盤最多8個。該鍵盤與PC機(jī)的串行口連接，可以和標(biāo)準(zhǔn)鍵盤同時使用。還可以輸入英文(大、小寫)、阿拉伯?dāng)?shù)字和一些常用的符號等，但這些字符要經(jīng)過左、右鍵盤的配合來完成。
1.1 系統(tǒng)對硬件的要求
1)必須能夠同時識別多鍵并擊的情況，鍵盤上按鍵位置的排列要符合人體工程學(xué)。
2)與主機(jī)通信采用串行接口。
3)鍵盤設(shè)計(jì)一個電源指示燈和一個串行數(shù)據(jù)通信指示燈。
4)鍵盤電源使用主機(jī)(PC機(jī))的電源，電源電壓+5V。
5)鍵盤按鍵使用高質(zhì)量的按鍵，以便能夠保證長期擊打的可靠性。
6)在電路設(shè)計(jì)中使用內(nèi)嵌式單片機(jī)，鍵盤管理程序和拼音字庫都存在單片機(jī)內(nèi)的閃存中。
7)在設(shè)計(jì)中盡量簡化硬件的設(shè)計(jì)，能用軟件完成的功能不使用硬件，以便增加速錄鍵盤的靈活性和降低產(chǎn)品的成本。
1.2 系統(tǒng)對軟件的要求
1)軟件對鍵盤所有按鍵進(jìn)行掃描，配合硬件解決多鍵并擊的問題。
2)當(dāng)有鍵按下時產(chǎn)生該鍵或該組按鍵或者該兩組鍵的拼音碼或字母等符號代碼。
3)將拼音碼或字母等符號代碼通過串行口送主機(jī)。
4)對鍵盤各個部分進(jìn)行控制。
2 硬件部分的設(shè)計(jì)及工作原理
根據(jù)系統(tǒng)對硬件部分的要求，硬件部分的原理圖如圖1所示。
2.1 電路結(jié)構(gòu)
對多鍵并擊的處理，在每個鍵上串一個二極管，這樣可使多鍵并擊時不會出現(xiàn)串鍵問題，但在軟件上還需要作相應(yīng)的處理。關(guān)于鍵盤按鍵的排列，關(guān)于主機(jī)與鍵盤的通信;主機(jī)與鍵盤的通信采用RS-232串口。由于單片機(jī)的串口是TTL電平，與RS-232串口標(biāo)準(zhǔn)不一樣，因此主機(jī)與鍵盤之間通信需要用Icl 232(TTL與RS-232轉(zhuǎn)換電路)完成轉(zhuǎn)換。串口轉(zhuǎn)換電路的選擇;目前一般有兩種轉(zhuǎn)換電路，一種是要使用雙電源的電路，由于其使用電源多，電路也較復(fù)雜，所以沒有采用。另一種是只使用+5V單電源的ICL 232，由于此電路結(jié)構(gòu)簡單，所以采用了此電路。關(guān)于電源指示和通信指示，分別用一個發(fā)光二極管完成電源和通信的指示，當(dāng)電源指示燈Dl亮?xí)r，表示+5V電源正常。當(dāng)通信指示燈D2亮?xí)r表示鍵盤與主機(jī)正在進(jìn)行串行通信。為了使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制芯片選用了內(nèi)嵌式單片機(jī)，在其內(nèi)部有20k的閃存。電路原理圖如圖l所示;全部電路由兩塊集成電路和一些配套元件組成，其中單片機(jī)中閃存部分用來存儲程序和字庫，片中的RAM存放一些中間處理的數(shù)據(jù)，片中的CPU對鍵盤各部分進(jìn)行控制。ICL 232用于TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。
2.2 電路工作原理
主機(jī)通電后鍵盤自動啟動，單片機(jī)運(yùn)行其控制程序，對鍵盤進(jìn)行掃描，當(dāng)有鍵按下時消除鍵抖動，將鍵盤代碼輸入到單片機(jī)中，通過內(nèi)嵌的軟件轉(zhuǎn)換成拼音碼或ASCII碼。然后把這些代碼從單片機(jī)的串口TXD端輸入到ICL 232的TIin，待轉(zhuǎn)換成RS一232電平標(biāo)準(zhǔn)后，通過ICL232的TIout端輸出送主機(jī)的RS-232串口。最后計(jì)算機(jī)用專用軟件對輸入的信息進(jìn)行處理，將漢字或其它字符顯示在屏幕上。
3 軟件部分的設(shè)計(jì)
根據(jù)用戶的要求，軟件部分事實(shí)上要解決兩個問題，第一，每按下一組按鍵會產(chǎn)生一組按鍵碼，如何將按鍵碼編碼轉(zhuǎn)換成一個漢語拼音的編碼，并把該編碼輸入到PC機(jī)中，這一部分由內(nèi)嵌至單片機(jī)中的程序完成。第二，如何將漢語拼音轉(zhuǎn)換成文字輸入到字處理軟件中，比如說常用的MicrosoftWord。第二個問題我們可有多種選擇，借助現(xiàn)有的軟件和拼音輸入法或自行編寫一個字處理軟件均可。這里我主要介紹第一個問題的解決方案。
這里，我們可從程序的流程上分步解決問題。
1)由于是多鍵并擊，會同時有多個按鍵碼輸入到單片機(jī)中，這些按鍵碼進(jìn)入CPU的時間不同，可能組成多種漢字，這就需要我們首先要把每個漢字的按鍵碼正確的區(qū)分開，去除誤操作，分別組成正確的鍵盤碼。當(dāng)然，我們可對鍵盤左右兩部分的按鍵編碼進(jìn)行分類，左邊按鍵碼為0X，右邊的為lX(X=l、2、3……)，然后，依次轉(zhuǎn)換按鍵碼。
2)將按鍵碼轉(zhuǎn)換成所對應(yīng)的輸出碼，這可有多種方式。經(jīng)過試驗(yàn)，我們選擇建立一個字庫，存放全部的鍵代碼和給主機(jī)傳送的拼音碼、大小寫英文、阿拉伯?dāng)?shù)字和一些常用的符號等的ASCII碼。這樣的優(yōu)點(diǎn)是程序簡單，幾乎不產(chǎn)生誤碼，缺點(diǎn)是占用空間大，但相對于20k的存儲空間來說微不足道。由于單側(cè)輸入一個漢字最多需要8鍵同擊，故在本字庫中，共分成8個庫，一字庫、二字庫、…、八字庫。如四字庫就是4鍵同擊時，到此字庫中查找。這樣可以加快查找速度。
3)查找所得到得輸出碼(包含漢字的拼音碼和其它字符的擴(kuò)展ASCII碼)，可通過串口與主機(jī)通信，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，再重新掃描鍵盤。
4 鍵盤的基本使用方法
鍵盤的使用方法由劉永森先生提供，鍵盤的布局、使用方法已經(jīng)申請了國家專利。鍵盤按鍵的鍵名只有12個，所以不管是英文還是拼音都無法全部直接輸入，只能采用組合的方法輸入。
4.1 英文字母的輸入
4.1.1 大寫英文字母的輸入
輸入大寫英文時;左手按住YE不放，右手按A，左、右手同時放開，輸入主機(jī)的為大寫英文字母A。如右手按住ZY，則輸入主機(jī)的為C等。
4.1.2 小寫英文字母的輸入
輸入小寫英文字母時;左手按住YEO不放，右手按A，則鍵入主機(jī)的為a。右手按B，則輸入主機(jī)的為b等。
4.2 阿拉伯?dāng)?shù)字的輸入
左邊按住YU不放，右手擊B、D、G、Z、U等，分別輸入主機(jī)的為l、2、3、4、5等。
4.3 漢字的輸入
當(dāng)需要輸入一個漢字時，可單手操作任意一側(cè)，同時按下該漢字的拼音中聲、韻母所對應(yīng)的鍵或鍵的組合，由程序分析并輸出字符編碼;當(dāng)需要輸入兩個漢字時，左右手可在同一時刻分別錄入兩個漢字的拼音所對應(yīng)的鍵的組合。一般是詞雙手擊，單個的字單手擊，單手擊時可不分左右手。標(biāo)點(diǎn)不得與字或詞雙手同擊。
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