一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置及方法
2024-02-04 06:56:15
專利名稱：一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置及方法
技術領域：
本發明涉及電子信息設備的輸入領域，特別是涉及一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置及方法。
背景技術：
我國目前採用的盲文編碼方案主要是「漢語雙拼盲文」，該方案可在兩方盲符內表示漢語聲、韻、調三要素，整個體系包括字母表、標點符號、同意分化法、簡寫法、亞音定字法等，同時也採用分詞連寫規則。盲文編碼方案以「盲符」為基本結構，一個盲符由六個點(H )組成,簡稱一「方」。通過六個點上有凸點或無凸點進行排列組合，就可以表達相應的代碼。
盲文的書寫和閱讀比較特殊，盲文的書寫俗稱點字，點字時，先把特殊的紙張壓在點字模板的上下二層之間，然後在點字模板的導引下，按照盲文編碼方案，利用特殊的點字筆，從右向左進行點字，從而在紙張的反面留下凸點；閱讀時，則把帶有凸點的紙張翻過來，用手從左向右觸摸紙張上的凸點來進行閱讀。隨著我國信息化水平的不斷提高，電子信息設備已經在人們的工作、學習和生活中得到廣泛應用。但是，目前幾乎所有的電子信息產品，其輸入/輸出方式都是針對普通人設計的，沒有考慮到殘障人士的應用需求，盲人無法像正常人那樣享受信息技術帶來的便利。信息產品的現狀造成了盲人和正常人之間的信息鴻溝不斷擴大，使盲人在信息化社會中的生存和發展能力受到進一步制約，無法真正融入到正常的社會生活中。為了解決盲人在電子信息設備上輸入漢字的問題，國內外相關廠商推出了一些相關產品。歸納起來主要有兩種，一種是用普通計算機上的漢字輸入方法輸入盲文。現公開的一種盲人用的漢語智能計算機系統，主要由能夠上網的個人計算機主機，與該主機各接口相連的麥克風、音箱或耳機、掃描儀、盲人用點顯器、印表機組成的硬體及設置在所說主機及相關硬體中的軟體模塊構成。該發明使盲人在使用計算機時充分發揮聽、說、摸能力，有選擇性地更自然、更方便地操作計算機。使得交互過程更加人性化、智能化。給盲人文檔處理，與正常人交流，盲校教師教學提供了工具。現還公開了一種運行於Windows平臺的盲漢對照編輯排版系統及編輯排版方法。該盲漢對照編輯排版系統由盲文輸入裝置，漢盲自動轉換器，盲漢自動轉換器，語音導航器，印表機，盲文刻印機，顯示器，點顯器，盲漢對照編輯排版裝置所組成。該系統具有多種輸入和輸出功能，可以實現高準確度的漢語與盲文的自動翻譯轉換，盲漢對照的「所見即所得」的排版，盲文自動校對，同時針對盲文用戶提供自動語音跟隨功能，從而大大提高了盲文排版的效率和實用性。該盲漢對照編輯排版方法通過分行、分頁和對開等格式化排版、自動對照、同步編輯、智能校對等步驟，實現了盲文編輯排版工作的自動化，為盲文出版工作提供了便利。但是，顯然現有的這些輸入方法對盲人而言，使用起來是非常困難的。另一種方法是在標準鍵盤上定義6個鍵，對應於盲文六個凸點，用兩隻手進行操作，左右手的三個指頭分別對應盲符的左右三個點。現公開的一種集合符號電腦鍵盤及其信號輸入系統編碼設計。它是以對應鍵的一次按鍵組成一個相應的集合符號的方式生成並表示輸入的符號信息和操作信號的新型電腦鍵盤形式以及用於此種鍵盤信號輸入的系統編碼設計。這種鍵盤輸入方式與盲符相對應，相對來說盲人不需要花太多時間來學習，但由於操作的時候經常需要幾個手指頭同時按鍵，還是很不方便，完全掌握還是需要相當的時間，輸入速度也不可能太快
發明內容
為了解決上述技術問題,本發明的目的在於提供一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置及方法，其結構簡單、容易批量生產、通用性強、成本低、使用方便。本發明提供的一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置，包括微型按鈕開關陣列模塊，用於實現盲文的點字輸入，即當按下某個微型按鈕開關時，所述微型按鈕開關閉合；編碼電路模塊，用於檢測所述微型按鈕開關陣列模塊中每個開關的閉合狀態，獲取每個開關的位置信息並定義為盲符點位置信息；盲文點字處理程序模塊，用於將所述盲符點位置信息轉換為盲符編碼。進一步的，所述盲文輸入裝置還包括微處理器模塊，用於控制所述盲文輸入裝置的工作；存儲器模塊，用於保存輸入的所述盲符編碼信息；通信接口模塊，用於與其他設備之間交換所述盲符編碼信息。其中所述微型按鈕開關陣列模塊，是由若干個盲符點字單元組成；每一個盲符點字單元由六個微型按鈕開關組成，且所述六個微型按鈕開關按3行2列進行排列，與一方盲符的六個盲符點位置一一對應。進一步的，所述盲文點字處理程序模塊包括盲符點位編碼表模塊，用於描述所述盲符點位置信息與所述盲符編碼的對應關係;初始化模塊，用於對所述盲文輸入裝置進行初始化設置，調入所述盲符點位編碼表模塊；讀點位模塊，用於當使用者在所述盲文輸入裝置上按下某個微型按鈕開關時，讀取並保存該開關位置所對應的盲符點位置信息，並判斷到一方點位輸入結束時，調用點位到編碼轉換模塊進行處理；點位到編碼轉換模塊，用於將屬於同一方的所述所有的盲符點位置信息讀出，並計算出相應的二進位值，依據所述盲符點位編碼表模塊得到所述二進位值所對應的盲符編碼。其中，所述盲符點位編碼表模塊，是一個二列的電子表格，其第一列存放盲符點位置信息的二進位值，第二列存放的是對應的盲符編碼，盲符點位二進位值與盲符編碼的對應關係採用國家標準。進一步的，所述盲文點字處理程序模塊還包括數據交換模塊，用於將存儲在存儲器中的所述盲符編碼信息通過通信接口模塊發送給連接的相關設備。為實現本發明目的，還提供一種基於微型按鈕開關的盲文輸入方法，包括步驟1，使用者在盲文輸入裝置上點字，即按下某個微型按鈕開關時，所述微型按鈕開關閉合；步驟2，編碼電路檢測在點字輸入時所述微型按鈕開關陣列中每個開關的閉合狀態，並獲取每個開關的位置信息並定義為盲符點位置信息；步驟3，盲文點字處理程序將盲符點位置信息轉換為盲符編碼。進一步的，步驟I包括
步驟11，運行初始化模塊，調入盲符點位編碼表；步驟12，運行讀點位模塊，等待使用者點字輸入；步驟13，判斷使用者是否按鍵點字，如果是執行步驟2，如果不是則執行步驟12.進一步的，步驟3包括步驟31，讀點位模塊讀取當前盲符點位置信息並保存，然後判別保存的所述當前盲符點位置信息與之前保存的當前盲符點位置信息是否屬於同一方，如果是同一方，執行步驟12，否則進入步驟32;步驟32，點位到編碼轉換模塊讀出所有保存的盲符點位置信息，並計算出這些點位所表示的二進位值；步驟33，依據所述二進位值和盲符點位編碼表得到對應的盲符編碼；步驟34，保存所述盲符編碼，執行步驟12，等待新的輸入。本發明的有益效果是本發明的盲文輸入裝置，是以微處理器為控制部件，以微型按鈕開關組成的陣列，再經過編碼電路和盲文點字處理程序，從而實現了盲文的點字輸入功能，具有通用性強、成本低、使用方便等優點，符合盲人平時書寫盲文的使用習慣，有廣泛的應用前景。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖I為本發明盲文輸入裝置電路示意圖；圖2為本發明盲文點字處理程序結構示意圖；圖3為本發明盲文點字處理過程流程具體實施例方式本發明針對目前現有的盲文輸入方法所存在的問題，提出了一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置，其基本原理是利用印刷電路板的製作方式，在裝置中部署一批微型按鈕開關陣列，這些開關陣列與裝置中的編碼電路相連結，當使用者按鍵點字時，開關就會閉合，按不同的按鈕開關就相當於在不同的位置點字，通過編碼電路就可以得到開關的編碼信息，也就是點位信息，最後通過盲文點字處理程序將盲符點位信息轉換成盲文編碼，從而實現了盲文的點字輸入功能。下面結合圖Ia詳細說明本發明的盲文輸入裝置盲文輸入裝置，是本發明的主要組成部分。如圖I所示，本發明提供的一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置，包括微型按鈕開關陣列模塊，用於實現盲文的點字輸入，即當按下某個微型按鈕開關時，所述微型按鈕開關閉合；編碼電路模塊，用於檢測所述微型按鈕開關陣列模塊中每個開關的閉合狀態，並獲取每個開關對應的位置信息；盲文點字處理程序模塊，用於將所述盲符點位置信息轉換為盲符編碼。進一步的，所述盲文輸入裝置還包括微處理器模塊，用於控制所述盲文輸入裝置的工作；存儲器模塊，用於保存輸入的所述盲符編碼； 通信接口模塊，用於與其他設備之間交換所述盲符編碼；電源管理模塊，用於為裝置提供工作電源。下面詳細說明的各個硬體模塊部分以及連接關係。I.微處理器模塊所述盲文輸入裝置中的微處理器(MCU)，是裝置的核心部件，用於控制整個裝置的工作，本例中選用AVR的ATmegal28單片機。ATmegal28是一種基於AVR RISC結構的8位低功耗CMOS微處理器。ATmegal28具有如下特點32個通用工作寄存器、53個通用I/O 口線、128K字節的系統內可編程Flash、4K字節的EEPR0M、4K字節的SRAM、實時時鐘RTC、4個靈活的具有比較模式和PWM功能的定時器/計數器(T/C)、兩個USART、面向字節的兩線接口 TWI、8通道10位ADC、具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器、SPI串行埠、與IEEE 1149. I規範兼容的JTAG測試接口，以及六種可以通過軟體選擇的省電模式。ATmegal28的引腳可以分為，一是電源Vcc和地GND ; 二是I/O埠，共有7組(AY)，其中的5組(Al)為8位雙向I/O 口，第六組埠(F)為8位的模擬輸入口(ADC)，同時也可以作為雙向I/O 口，第七組埠(G)為5位雙向I/O 口 ；三是其他控制信號埠。2.微型按鈕開關陣列模塊所述盲文輸入裝置中的微型按鈕開關陣列，是在印刷電路板上，按一定間距排列的多個盲符點字單元，每個單元由六個微型按鈕開關組成，並按3行2列進行排列，與一方盲符的6個點對應。裝置中的盲符點字單元的數量是根據用戶的需要進行安排的，本例中安排了八個盲符點字單元，上下二行各四個。由於每一個盲符點字單元有6個開關，因此合計共有48個開關，這些開關陣列通過印刷電路與編碼電路連接。本例中，將每一列的微型按鈕開關的一端相連，共有8根[4(方/列)*2(點/方列)]列線，然後將每一根列線與編碼電路的列輸入端連接；再將每一行的微型按鈕開關的另一端相連，共有6根[2 (方/行)*3 (點/方行)]行線，然後再將每一根行線與編碼電路的行輸入端連接。所述的微型按鍵開關，可以根據需要選用幾寸合適的按鈕開關。本例中選用了日本NIKKAI公司的G3B15系列的微型按鈕開關。3.編碼電路模塊所述盲文輸入裝置中的編碼電路，負責對開關陣列進行編碼。編碼電路可以選用專門的編碼晶片，按照行/列輸入進行設計，每個行/列的輸入端與每個微型按鈕開關的二端相連，從而組成開關編碼電路。本例中，由於選用的通用微處理器單元(MCU)為ATmegal28單片機，它本身帶有53個通用I/o 口，所以編碼電路直接使用了 ATmegal28單片機上的14個通用I/O 口(ΡΑ(Γ7，ΡΒ0~5)，這樣節省了專門的編碼器件。這14個通用I/O 口(ΡΑ(Γ7，ΡΒ(Γ5)中，ΡΑ(Γ7作為編碼電路的列線，共有8條；ΡΒ(Γ5作為編碼電路的行線，共有6條；這樣可組成48 (8*6)的編碼電路。4.通信接口模塊所述盲文輸入裝置中的通信接口，負責實現與其他設備的連接與數據交換，並通過該接口為裝置提供電源。本例中，採用了 CP2102晶片，它是一種高度集成的USB轉UART(RS_232)的控制器，可以實現USB的控制功能以及與RS-232的轉換。本例中，CP2102晶片的USB埠引腳連接一個標準插口，用於同其他設備之間的通信。UART(RS-232)埠引腳連接ATmegal28點片機的UART(RS-232)埠引腳上。5.電源管理模塊所述盲文輸入裝置中的電源電路，負責為裝置提供工作電源。本例中沒有採用獨立的電源，而是直接利用USB接口所提供的電源，將ATmegal28的電源引腳Vcc和地的引腳GND可以直接與USB的電源正極及地相連接。如圖2所示，下面說明本發明的盲文點字處理程序模塊的組成。盲文點字處理程序模塊包括4個子模塊初始化模塊、讀點位模塊、點位到編碼轉換模塊以及數據交換模塊，還包括盲符點位編碼表模塊。其中所述盲符點位編碼表模塊，用於描述點位與編碼的對應關係。所述盲符點位編碼表,是按照盲文編碼國家標準，建立的一個二列的表格，第一列是點位的二進位值，第二列是該代碼所表示的符號。例如拼音方案中的前四個聲母表示為[3-b]、[15-p]、[13-m]、[11-f]。較佳地，所述編碼為拼音編碼，點位與拼音編碼的對應關係採用國家標準，如GB/T15720-1995。所述初始化模塊，用於對盲文輸入裝置進行初始化設置，調入盲符點位編碼表。所述讀點位模塊，用於讀取裝置中的開關信息(點字信息)，當接收到輸入信號時，讀取並保存該點位的點字信息。讀點位模塊不保存全部的輸入點位，只是用6個存儲單元來保存一方的點位，也就是說它只保留當前一方盲符的坐標點位，等到讀到下一方的點位時，它就把已有保存的點位轉換成了編碼，不再保留這方的點位，而是用這6個存儲單元來保存下一方的點位。當使用者在點字時，讀點位模塊讀取和保存輸入的數據(點位)，並判斷到一方輸入結束時，調用點位到編碼轉換模塊進行處理。點位到編碼轉換模塊，是將屬於同一方的所有點位數據讀出，計算出其二進位值，然後通過該二進位值在盲符編碼表進行查找，從而得到該二進位值所對應的盲符編碼，再將該盲符編碼保存在存儲器中。所述數據交換模塊，是在必要時將存儲在存儲器中的盲符編碼信息發送給連接的相關設備。如圖Ib所不,本發明的一種基於微型按鈕開關的盲文輸入方法,包括步驟1，使用者在盲文輸入裝置上點字，即按下某個微型按鈕開關時，所述微型按鈕開關閉合；步驟2，編碼電路檢測在點字輸入時所述微型按鈕開關陣列中每個開關的閉合狀態，並確定每個開關的位置信息；步驟3，盲文點字處理程序模塊，用於將盲符點位置信息轉換為盲符編碼。如圖3所示，為文點字處理程序的工作過程，即本發明的盲文點字處理流程圖，具體包括下列步驟步驟SI，先運行初始化模塊，調入盲符點位編碼表； 步驟S2，運行讀點位模塊，等待使用者的點字輸入；步驟S3，判別是否有輸入，當接收到輸入信號時，進入步驟S4，否則重複步驟S2 ；步驟S4，讀取當前的開關數據，並保存；步驟S5，判別當前的數據與之前保存的數據是否屬於同一方，如果是同一方，重複步驟S2，否則進入步驟S6 ；步驟S6，取出所有保存的點位，並計算出這些點位所表示的二進位值，然後進入步驟S7 ；步驟S7，根據步驟6所計算得到的二進位值，通過查盲符點位編碼表，從而得到對應的盲符編碼，再進入步驟S8。步驟S8，將盲符編碼保存在存儲器中，並重複步驟S2，等待新的輸入。本發明的盲文輸入裝置，是基於微型按鈕開關陣列來實現的。當使用者用手按動開關陣列中的某個開關時，該開關就閉合，按不同的按鈕開關就相當於在不同的盲符位置點字，通過編碼電路可以得到開關的編碼信息，也就是盲符點的點位信息，再通過盲文點字處理程序將盲符點位信息轉換成盲文編碼，從而實現盲文的點字輸入功能。其具有通用性強、成本低、使用方便等優點，符合盲人平時書寫盲文的使用習慣，有著非常廣泛的應用前
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-5^ O當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置，其特徵在於，包括 微型按鈕開關陣列模塊，用於實現盲文的點字輸入，即當按下某個微型按鈕開關時，所述微型按鈕開關閉合； 編碼電路模塊，用於檢測所述微型按鈕開關陣列模塊中每個開關的閉合狀態，獲取每個開關對應的位置信息並定義為盲符點位置信息； 盲文點字處理程序模塊，用於將所述盲符點位置信息轉換為盲符編碼。
2.如權利要求I所述的盲文輸入裝置，其特徵在於，所述盲文輸入裝置還包括 微處理器模塊，用於控制所述盲文輸入裝置的工作； 存儲器模塊，用於保存輸入的所述盲符編碼； 通信接口模塊，用於與其他設備之間交換所述盲符編碼。
3.如權利要求I所述的盲文輸入裝置，其特徵在於， 所述微型按鈕開關陣列模塊，是由若干個的盲符點字單元組成，且每一個盲符點字單元由六個微型按鈕開關組成，並按3行2列進行排，與一方盲符的六個盲符點位置一一對應。
4.如權利要求I所述的盲文輸入裝置，其特徵在於，所述盲文點字處理程序模塊包括 盲符點位編碼表模塊，用於描述所述盲符點位置信息與所述盲符編碼的對應關係； 初始化模塊，用於對所述盲文輸入裝置進行初始化設置，調入所述盲符點位編碼表模塊； 讀點位模塊，用於當使用者在所述盲文輸入裝置上按下某個微型按鈕開關時，讀取並保存該開關位置所對應的盲符點位置信息，並判斷到一方點位輸入結束時，調用點位到編碼轉換模塊進行處理； 點位到編碼轉換模塊，用於將屬於同一方的所述所有的盲符點位置信息讀出，並計算出相應的二進位值，依據所述盲符點位編碼表模塊得到所述二進位值所表示的盲符編碼。
5.如權利要求4所述的盲文輸入裝置,其特徵在於,所述盲符點位編碼表模塊,是一個二列的電子表格，其第一列存放盲符點位置信息的二進位值，第二列存放的是對應的盲符編碼，盲符點位二進位值與盲符編碼的對應關係採用國家標準。
6.如權利要求I所述的盲文輸入裝置，其特徵在於，所述盲文點字處理程序模塊還包括:數據交換模塊，用於將存儲在存儲器中的所述盲符編碼通過通信接口模塊發送給連接的相關設備。
7.一種盲文計算機點字輸入方法，其特徵在於，包括 步驟1，使用者在盲文輸入裝置上點字，即按下某個微型按鈕開關時，所述微型按鈕開關閉合； 步驟2，編碼電路檢測在點字輸入時所述微型按鈕開關陣列中每個開關的狀態，獲取每個開關的位置信息並定義為盲符點位置信息； 步驟3，盲文點字處理程序將所述盲符點位置信息轉換為盲符編碼。
8.如權利要求7所述的盲文輸入方法，其特徵在於，所述步驟I包括 步驟11，運行初始化模塊，調入盲符點位編碼表； 步驟12，運行讀點位模塊，等待使用者點字輸入； 步驟13，判斷使用者是否按鍵點字，如果是執行步驟2，如果不是則執行步驟12。
9.如權利要求7所述的盲文輸入方法，其特徵在於，所述步驟3包括 步驟31，讀點位模塊讀取當前盲符點位置信息並保存，然後判別保存的所述當前盲符點位置信息與之前保存的當前盲符點位置信息是否屬於同一方，如果是同一方，執行步驟,12，否則進入步驟32 ； 步驟32，點位到編碼轉換模塊讀出所有保存的盲符點位置信息，並計算出這些點位所表示的二進位值； 步驟33，依據所述二進位值和盲符點位編碼表得到對應的盲符編碼； 步驟34，保存所述盲符編碼，執行步驟12，等待新的輸入。
全文摘要
本發明提供一種基於微型按鈕開關的盲文輸入裝置及方法，使用者按動裝置上的某個微型按鈕，該微型按鈕開關閉合，形成一個盲符點上的開關迴路，裝置上的處理器得到該盲符點的位置信息，並將盲符點位置信息轉換成盲符編碼。本發明以微處理器為控制部件，以微型按鈕組成盲文點字陣列，再經過編碼電路和盲文點字處理程序，從而實現了盲文的計算機點字輸入功能，具有通用性強、成本低、使用方便等優點，符合盲人平時書寫盲文的使用習慣，有廣泛的應用前景。
文檔編號G06F3/01GK102880291SQ20121032854
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者錢躍良, 王向東, 張博寧, 趙希君 申請人:中國科學院計算技術研究所