Система ввода и вывода информации для ЭВМ

Система ввода и вывода информации для ЭВМ
Полезная модель относится к области тифлотехники и предназначена для ввода буквенно - цифровой информации и управляющих команд в ЭВМ человеком с ограниченными физическими возможностями по зрению (оператором), а также вывода этой информации.
Система ввода и вывода информации для ЭВМ, описанная в настоящей заявке, позволяет организовать эффективный интерфейс между оператором и ЭВМ и может использоваться для ввода символов в коде Брайля, команд дисковой операционной системы (DOS или Windows), а также ввода команд редактора текстов и другого прикладного программного обеспечения.
В предлагаемой системе для ввода данных используют звуковое и осязательное восприятие информации. При этом актуальной является задача повышения скорости и точности ввода информации, а также возможность коррекции ошибок.
Известна система ввода данных для инвалидов, управляющих пишущими машинками с обычной клавиатурой, машинками для письма по Брайлю, а также другими машинами, имеющими программное управление, содержащая ручные манипуляторы, источники электроэнергии и исполнительные механизмы пишущих или других машинок, при этом управляющие органы ручных манипуляторов в зависимости от физических воздействий пальцев рук связывают в определенной последовательности источники электроэнергии и исполнительные механизмы пишущих или других машинок и управляют вводом, а также выводом данных, например на печать 1.
ввода информации из - за возможности ошибочных действий оператора при отсутствии обратной связи, позволяющей контролировать ввод данных.
Наиболее близкой к предлагаемой системе является система (прототип) ввода и вывода информации для ЭВМ, содержащая клавиатуру для ввода символов по системе Брайля, осязательное поле индикации вводимых символов, устройство вывода и ЭВМ, причем клавиатура для ввода символов по системе Брайля связана управляющими сигналами с осязательным полем индикации вводимых символов и ЭВМ, а осязательное поле индикации вводимых символов и устройство вывода соединено с ЭВМ 2.
Недостатком этой системы является низкая скорость ввода информации в системе из - за необходимости полного набора вводимой информации, а также невысокая точность ввода информации, обусловленная отсутствием возможности оперативного восприятия ошибочных действий оператора.
Цель полезной модели - увеличение скорости ввода информации за счет сокращения числа вводимых символов, а также повышение точности ввода информации посредством осязательной и звуковой индикации набора и возможности оперативной коррекции неправильно введенных символов.
Для достижения поставленной цели в систему ввода и вывода информации для ЭВМ, содержащую клавиатуру для ввода символов по системе Брайля, осязательное поле индикации вводимых символов, устройство вывода и ЭВМ, причем клавиатура для ввода символов по системе Брайля связана информационными управляющими сигналами с осязательным полем индикации вводимых символов и ЭВМ, а осязательное поле индикации вводимых символов и устройство вывода соединены с ЭВМ, введены блок предсказания вводимых символов, блок звуковой индикации вводимых символов и визуальное поле индикации вводимых
символов, причем блоки предсказания вводимых символов и звуковой индикации вводимых символов, а также визуальное поле индикации вводимых символов подключены к ЭВМ.
Предлагаемая система ввода и вывода информации для ЭВМ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 - 3. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемой системы. Клавиатура для ввода символов по системе Брайля показана на фиг. 2, таблица Брайля представлена на фиг. 3.
Система ввода и вывода данных для ЭВМ (фиг. 1) содержит клавиатуру 1 для ввода символов по системе Брайля, осязательное поле индикации вводимых символов 2, визуальное поле индикации вводимых символов 3, блок предсказания вводимых слов 4, блок звуковой индикации вводимых символов 5, ЭВМ 6 и устройство вывода 7.
В качестве клавиатуры 1 для ввода символов по системе Брайля может использоваться специальная клавиатура 3. Клавиатура 1 для набора символов по системе Брайля (фиг. 2) содержит основание 8, опоры для кистей рук 9, шесть овальных клавиш для набора символов по системе Брайля 10, овальную клавишу «Пробел 11, индикаторную кнопку признака режима «Прописной 12, индикаторную кнопку признака режима «Цифровой 13, овальную функциональную клавишу «Забой 14 , овальнзто функциональную клавишу «Вывод 15.
Предлагаемая система ввода и вывода информации для ЭВМ работает следующим образом.
С клавиатуры 1 оператор вводит символы кода Брайля,- команды редактирования, команды операционной системы либо команды другого прикладного программного обеспечения. Команды с клавиатуры вводят путем активирования определенных клавиш либо комбинаций клавиш, однако возможен также ввод команд с помощью набора последовательности символов в режиме командной строки. Каждому символу в коде Брайля на клавиатуре 1 соответствует одновременное нажатие определенной комбннации нз шестн овальных клавнш для набора символов 10 в сочетании с кнопками признака режима «Прописной 12 и признака режима «Цифровой 13.
Команда в режиме командной строки вводится путем набора последовательности символов, соответствующих синтаксису этой команды. Преобразование кода символа по системе Брайля в значение символа осуществляется по заранее составленной таблице, записанной в память ЭВМ. Каждой из шести клавищ для набора символов 10 по системе Брайля клавиатуры 1 присваивается вес, численно равный числу два в степени, соответствующей номеру нажатой клавиши. Символ будет определяться суммой весов клавиш, нажатых при наборе данного символа. Например, если для набора некоторого символа х выбирались клавиши с номерами п/П2,... из набора клавиш то код этого символа k(x) вычисляется по следующей формуле
ад  .
Входом таблицы, по которой определяются вводимые символы является код символа k(x), а выходом сам символ х. Общий объем таблицы составляет 2  64 байт. Часть адресов в таблице остается пустыми, т. е. не соответствующими ни одному символу. Такие адреса в таблице могут заполняться символом ошибки, например, символом #, либо использоваться для упрощенного ввода команд.
Осязательное поле индикации вводимых символов 2 представляет собой дисплей Брайля. Дисплей Брайля состоит из отдельных точек изображения символа, объединенных в прямоугольную матрицу. Символы на осязательном поле индикации вводимых символов 2 изображаются в коде Брайля согласно таблицы на фиг. 3. Каждая точка изображения может находиться в двух состояниях: включенное (выпуклое) и выключенное (плоское). Состояния точек воспринимаются оператором тактильно. Конструктивно точки могут быть выполнены в виде пуансонов.
,
перемещаемых с помощью электромагнита 4. Символ или команда, введенные с клавиатуры 1 оператором, отображаются на осязательном поле индикации вводимых символов 2 в виде рельефно - точечного изображения. Это позволяет оператору в случае необходимости тактильно контролировать правильность вводимых символов.
Помимо этого, ввод символов или команд сопровождается голосовым сигналом, который воспроизводится блоком звуковой индикации вводимых символов 5. Например, при вводе буквы а голосом произносится буква а, при вводе команды Забой голосом произносится слово забой и т.д.
Дублирование вводимых символов и команд с помощью осязательной и звуковой индикации позволяет использовать систему в учебных целях, например, для обучения азбуке Брайля начинающих операторов.
С помощью звукового сопровождения ввода символов и команд оператор может дополнительно контролировать правильность набора символов и команд на клавиатуре 1, что повыщает точность ввода информации в ЭВМ.
Блок звуковой индикации 5 может быть выполнен с использованием специальных аппаратных средств, однако при этом часть аппаратных средств или даже все аппаратные средства могут быть реализованы с привлечением оборудования ЭВМ: процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), звуковой платы, звуковых колонок. В таком случае сокращается объем дополнительных аппаратных средств системы ввода и вывода информации и блок звуковой индикации 5 реализуется программно - аппаратным путем на мультимедийном компьютере. Звуковые файлы, соответствующие различным звуковым сигналам, записаны на НЖМД. При определении символа или команды, введенной с клавиатуры 1, необходимый звуковой файл загружается с НЖМД в ОЗУ, далее звуковая плата осуществляет
синтез аналогового звукового сигнала, который воспроизводится звуковыми колонками. Процессор управляет воспроизведением звуковых сигналов в соответствии с программой, хранящейся в ПЗУ.
Сократить время ввода в ЭВМ слов и словосочетаний позволяет блок предсказания вводимых слов 4. Слова языка имеют существенную избыточность, благодаря чему можно однозначно восстанавливать многие из этих слов после ввода последовательности первых букв слов. Например, для ввода слова яблоко достаточно ввести буквосочетание ябл, а блок предсказания вводимь 1х слов 4 с помощью блока звуковой индикации 5 воспроизводит голосом слово яблоко, в случае, если слово, которое предполагается ввести в ЭВМ совпадает со звуковым сигналом, оператору достаточно нажать комбинацию клавиш для подтверждения ввода слова, В качестве такой комбинации подтверждения ввода слова можно использовать, например, одну из запрещенных комбинаций клавиш 10 клавиатуры 1. В противном случае можно продолжить ввод слова с клавиатуры и сигнал подтверждения правильности звукового сигнала может быть введен позже. В случае ввода слова яблоко число вводимых символов может быть сокращено в два раза.
Аналогично блоку звуковой индикации 5, блок предсказания вводимых слов 4 может быть также реализован программно - аппаратным путем с использованием оборудования ЭВМ. В НЖМД ЭВМ хранится словарь слов и словосочетаний, а также звуковых файлов, соответствующих этим словам или словосочетаниям. Перед началом работы этот словарь переписывают из НЖМД в ОЗУ ЭВМ. При наборе слова или словосочетания на клавиатуре 1, осуществляют поиск набранной последовательности символов (букв) в словаре. В случае, когда число вхождений указанной последовательности символов в словаре становится меньшим или равным выбранному порогу (обычно 1..3) звуковые файлы возможных вариантов слов или словосочетаний воспроизводят голосом. Далее one9 хД/5 4/ - /  5
ратор осуществляет выбор необходимого слова или словосочетания путем ввода команды подтверждения звукового сигнала с клавиатуры 1.
Вводимые с клавиатуры 1 символы и команды, помимо всего, отображаются  визуальном поле индикации вводимых символов 3. Визуальное поле индикации вводимых символов 3 представляет собой окно ввода текстовой информации на экране монитора ЭВМ. Оно может использоваться при необходимости для контроля правильности вводимой информации, например, слабовидящим оператором или сторонним зрячим лицом.
В  неверного набора с клавиатуры 1 кода символа по системе Брайля, т.е. набора кода, которому не соответствует ни один из символов, представленных на фиг. 3, а также команды ЭВМ, по таблице символов определяется символ ощибки #, раздается характерный звуковой сигнал ошибки (например, произносится слово ошибка), в визуальное поле индикации вводимых символов 3 на экране монитора и в осязательное поле индикации вводимых символов 2 ничего не записывают и, соответственно, название символа не произносят.
Нажатие клавиши «Пробел 11 в комбинации с одной или несколькими символьными клавишами 10 позволяет значительно увеличить число различных вводимых символов и команд и расширяет функциональные возможности системы.
Для ввода команд редактирования текста, например команды «Забой слова, осуществляется одновременное нажатие правой клавиши «Пробел 11 и четвертой, считая сверху вниз и . слева направо, символьной клавиши 10. При этом происходит сброс ранее набранного ошибочного слова, и система готова для набора нового слова.
Аналогичным образом осушествляют упрощенный ввод команд операционной файловой системы и других команд. Например, ввод команды записи файла «Save может осуществляться одновременным нажатием левой клавиши «Пробел 11 и третьей символьной клавиши 10. При
CC/i-f ЭТОМ, в зависимости от содержимого адреса файла, файл может выводиться на печать, записываться на жесткий или гибкий диск, отправляться по электронной почте и т. д.
При активировании оператором клавиш клавиатуры 1, соответствующей любой из трех команд Забой, Пробел и Вывод воспроизводится звуковой сигнал, соответствующий названию команды: например, для команды Пробел произносится буквосочетание пр, для команд Забой и Вывод может произноситься полное название этих команд, поскольку эти команды при работе обычно используются значительно реже остальных и полное их произношение несущественно влияет на скорость ввода символов по сравнению с сокращенным.
Для вывода на устройство вывода набранной информации, активируют клавишу, соответствующую команде Вывод. В качестве устройства вывода можно использовать, например, принтер для плоской печати, принтер для рельефно - точечной печати, модем и т.д.
Для реализации предлагаемой системы немаловажное значение имеет реализация возможности звукового (голосового) сопровождения событий, связанных с активированием клавиш клавиатуры 1.
В описываемой системе используется IBM PC совместимая ЭВМ под управлением операционной системы Windows - 95 и выше с установленной звуковой платой и динамиком. Запись файлов голосового сопровождения осуществляют заранее, например, с микрофона и при этом может использоваться стандартная функция звукозаписи операционной системы, как описано в 5.
Для обработки событий, связанных со звуковыми файлами и выводом информации в осязательное поле индикации вводимых символов 2 и визуальное поле индикации вводимых символов 3 может использоваться среда визуального программирования Delphi 6.
ДГуГД/ З//
сказания позволяет существенным образом повысить скорость ввода информации в ЭВМ.
Кроме того, в системе применяется мультимедийная ЭВМ, и часть функций системы может быть реализована программно - аппаратным путем. Это уменьшает сложность предлагаемой системы.
В системе используют осязательную и звуковую индикацию вводимых символов, что позволяет оперативно контролировать правильность ввода информации. Помимо этого, в системе имеется звуковая индикация ошибочного набора кода символа по системе Брайля и возможность коррекции ошибочно введенного символа, что в совокупности повышает точность вводимых данных за счет снижения ошибок оператора.
Также к преимуществам системы следует отнести возможность быстрого расширения и изменения набора вводимых символов, например, оперативная смена языка азбуки.
Достигаемым техническим результатом предлагаемой системы ввода и вывода информации для ЭВМ является повышение скорости ввода информации в ЭВМ, упрощение системы, а также повышение точности ввода информации.
Источники информации:
1.Айк Кэйфэфиэн. Система связи для инвалидов. Патент СССР № 296311, кл. В 41 J 3/32, опубл. 1971.
2.Устройство ввода и вывода данных для ЭВМ. Патент ЕПВ № О 061 595, кл. G 09 В 21/00, G 06 F 3/00, опубл. 1982.
3.Кухарев А. Д., Соколова Г. И., Квашенников В. В., Гришин Ю. К. Клавиатура для набора символов по системе Брайля. Свидетельство на полезную модель N 23211, кл. G 09 В 21/00, G 06 F 3/02, опубл. 2002,
4.Кухарев А. Д., Блинов А. А., Гршшш Ю. К. Устройство для набора рельефно - точечного изображения. Патент РФ № 2142881, кл. В 41 J 3/38, опубл. 1999.
5.Богумирский Б, Энциклопедия Windows 98 - Спб. Питер Ком., 2000г., стр. 328.
6.Архангельский А. Я. Программирование в Delphi 5 - М.: ЗАО Издательство БИНОМ, 2000г., стр. 883.
Авторы:Г  А. Д. Кухарев
,/7
В. В. Квашенников
Г. И. Соколова
Ю. К. Гришин