目前市場上各種新型電腦鍵盤琳瑯滿目，您很難相信它們竟然起源于根本不通電的機械式打字機。現在，您可以買到人體工程學鍵盤，這些鍵盤與帶有普通方形按鍵的扁平矩形鍵盤完全不同。有些造型時尚的鍵盤可以發光、卷起或折疊，有些鍵盤則會向您提供為自己需要的命令和快捷鍵設定程序的功能。

但是，無論外觀如何花哨，大部分鍵盤采用的技術都相似，它們使用開關和電路將用戶的擊鍵動作轉換為計算機可以理解的信號。在本文中，我們將探討鍵盤技術以及不同的鍵盤布局、選項和設計。

鍵盤基礎知識

鍵盤的主要功能是用作輸入設備。通過鍵盤，人們可以鍵入文檔、使用擊鍵快捷方式、訪問菜單、玩游戲和執行各種其他任務。鍵盤上布置的按鍵將會因以下因素而不同：制造商、設計針對的操作系統以及鍵盤是連接到臺式機還是作為筆記本電腦的一部分。不過，對于大部分鍵盤，這些按鍵（也稱作鍵帽）的大小和形狀都是相同的，而且不管這些按鍵表示何種語言或字母，鍵距和布局也都類似。

大部分鍵盤擁有80到110個按鍵，包括：

• 輸入鍵
• 數字小鍵盤
• 功能鍵
• 控制鍵

輸入鍵包括字母表的各個字母，通常與打字機的鍵盤布局相同。據說，這種QWERTY布局（因其前六個字母而得名）有助于避免人們使用機械式打字機輸入時造成金屬臂碰撞和卡住。雖然有人對此傳言表示質疑，但是無論這個傳言是否屬實，QWERTY布局自從計算機鍵盤問世以來的很長時間一直都是鍵盤的標準布局。

鍵盤還可以有各種其他的輸入鍵排列方式。最廣為人知的是以發明者奧格斯特·多冉柯(August Dvorak)命名的Dvorak鍵盤。Dvorak存局將所有的元音安排于鍵盤的左側，而將常見的輔音安排于鍵盤的右側。所有最常用的字母都分布在基準行上，基準行是您開始鍵入字母時放置手指的主要行。喜歡使用Dvorak布局的人們認為，這種布局能夠提高他們的打字速度并減少疲勞。其他鍵盤布局還包括ABCDE、XPeRT、QWERTZ和AZERTY。每種布局都是由鍵盤的前幾個字母來命名的。其中，QWERTZ 和AZERTY鍵盤排列方式在歐洲應用廣泛。

數字小鍵盤是最近幾年才添加到計算機鍵盤中的。隨著計算機在商務環境中的應用日益增加，人們對快速數據錄入的需要也隨之增加。由于大部分數據都是數字，因此在鍵盤上增加了一組與加法機和計算器上的布置相同的17個鍵。

1986年，IBM公司對基本鍵盤進行了擴展，增加了功能鍵和控制鍵。應用程序和操作系統可以向功能鍵指定特定的命令，控制鍵還可以提供光標和屏幕控制。四個箭頭鍵呈倒T型分布在輸入鍵和數字小鍵盤的中間，可用來在屏幕上小幅移動光標。

其他常用控制鍵包括：

• Home
• End
• Insert
• Delete
• Page Up
• Page Down
• Ctrl
• Alt
• Esc

Windows鍵盤還增加了另外一些控制鍵：兩個Windows或啟動鍵和一個應用程序鍵。另一方面，Apple鍵盤增加了命令（也稱為“蘋果”）鍵。針對Linux用戶研發的鍵盤的特點是具有Linux特定熱鍵，包括一個標記有企鵝“Tux”（Linux公司的徽標/吉祥物）的按鍵。

鍵盤的內部構造

鍵盤很像一臺微縮的計算機，它擁有自己的處理器和在該處理器之間傳輸數據的電路，這個電路的很大一部分組成了鍵矩陣。

鍵矩陣是位于鍵下方的一種電路網格。在所有的鍵盤（除了電容式鍵盤，我們將在下一節討論這種鍵盤）中，每個電路在每個按鍵所處的位置點下均處于斷開狀態。當您按下某個鍵時，此按鍵將按下了開關，從而閉合電路，使得少量電流可以通過。開關的機械作用會導致某種振動（稱作回彈），處理器可以過濾掉這種振動。如果您按下某鍵并保持住，則處理器認為您是在反復按下該鍵。

一旦處理器發現某處電路閉合，它就將該電路在鍵矩陣上的位置與其只讀存儲器（ROM）內的字符映射表進行對比。字符映射表的基本功能就是比較圖或查詢表。它會告訴處理器每個鍵在矩陣中的位置，以及每次擊鍵或者擊鍵組合所代表的含義。例如，字符映射表會告訴處理器單獨按下a鍵對應于小寫字母“a”，而同時按下Shift鍵和a鍵對應于大寫字母“A”。

計算機也可以使用不同的字符映射表取代鍵盤中原來使用的映射表。當人們鍵入的語言使用的字母與鍵盤上的英文字母表示不同的含義時，這項技術就非常有用。即使人們使用的鍵盤實際上采用的是QWERTY布局，也可以將計算機設置為按照Dvorak布局來解釋他們的鍵擊。另外，操作系統和應用程序還可以進行鍵盤輔助功能設置，使人們可以更改鍵盤的特性來克服自身在使用鍵盤方面的某些障礙。

鍵盤開關

鍵盤應用了很多開關技術。電容式開關由于不需要像大多數其他鍵盤技術那樣在物理上形成一個閉合電路，因此可看作是非機械開關。相反，電流會持續通過所有鍵矩陣部分。每個按鍵都帶有一個彈簧，并且在底部裝有一個小底盤。當您按下某個鍵時，其底盤就會向下方的底盤逐漸靠攏。當兩個底盤十分靠近時，通過矩陣的電流量就會發生變化。處理器將檢測到這一變化，并將其解釋為按下了相應位置的按鍵。使用電容式開關的鍵盤雖然有些貴，但是它比任何其他鍵盤都具有更長的壽命。另外，由于兩個表面并不會實際接觸，因此也不會出現回彈問題。

鍵盤中使用的所有其他類型的開關本質上都是機械式的。每種鍵盤都提供不同級別的聽覺和觸覺響應，即擊鍵時所產生的聲音和感覺。機械式按鍵開關包括：

• 橡膠墊圈
• 薄膜
• 金屬觸點
• 泡沫元件

橡膠墊圈開關的應用非常普遍。它們采用小型的彈性橡膠墊圈，中間為硬碳芯。當您按下某個鍵時，鍵底部的柱塞將按壓橡膠墊圈，橡膠墊圈的碳芯又按壓鍵矩陣下的堅硬平面。只要您按住該鍵，碳芯就會閉合電路；當您松開該鍵時，橡膠墊圈彈回原來的形狀，迫使鍵也回復到原來不受壓的位置。使用橡膠墊圈開關的鍵盤價格便宜，觸感良好，另外，由于鍵矩陣覆蓋了一層橡膠，因此還具有相當的抗濺灑和抗腐蝕能力。

薄膜鍵盤并沒有在每個鍵上設置開關，而是采用了從一端伸展到另一端的連續薄膜。當您按某個鍵時，薄膜上印制的圖案就會閉合電路。一些薄膜鍵盤甚至使用一個印有代表每個鍵的圖案的平面代替了鍵帽。薄膜鍵盤的觸感不好，而且由于沒有裝配其他機械組件，也無法發出有些人喜歡在鍵入時聽到的擊鍵聲。不過，這種鍵盤的造價通常不低。

金屬觸點和泡沫元件鍵盤現在越來越少見。金屬觸點式開關具有一個裝有彈簧的按鍵，而按鍵柱塞的底部有一個金屬片。當按下某個鍵時，該金屬片就會連通電路的兩部分。泡沫元件開關的設計原理與此基本相同，只不過在柱塞底部和金屬片之間加了一層泡沫塑料，改善了觸感。這兩種技術都能產生很好的觸感和好聽的擊鍵聲，而且造價便宜。但問題是，其中的觸點相對于使用其他技術的鍵盤更容易磨損或腐蝕。另外，也缺少能夠防止塵土或液體直接接觸鍵矩陣電路的屏障。

很多不同的制造商都采用了這些標準技術，但有少數制造商開發了各式各樣的非傳統鍵盤。我們將在下一節了解一些非傳統鍵盤。

非傳統鍵盤

針對傳統鍵盤設計的很多改進都是為了使鍵盤更安全或更易于使用。例如，許多人認為長期使用鍵盤會導致類似腕管綜合癥的重復性應激損傷，盡管科學研究證明并非如此。人體工程學鍵盤的設計旨在使人的雙手在打字時能保持更為自然的姿勢，從而避免損傷。盡管這類鍵盤可以防止人們的雙手處于“螳螂爪式”的姿勢，但是科學研究并不認為這樣就可以有效地避免損傷。

最簡單的人體工程學鍵盤就像是從中間分成兩截的傳統鍵盤，可以使得人的雙手分開更遠并使手腕和前臂保持在一條線上。更為復雜的設計是使鍵盤的兩個部分彼此之間以及與放置鍵盤的表面之間形成不同的角度。一些鍵盤的設計更為特別，它們將鍵盤的兩個部分分別安置在椅子的兩個扶手上或使它們與桌面完全垂直。此外，還有其他一些類似數據手的鍵盤，但這看上去一點也不像鍵盤了。

有些改進盡管不一定符合人體工程學原理，但可以使鍵盤更易于攜帶、用途更廣或造型更為時尚：

• Das鍵盤的鍵盤為純黑設計，各個鍵的阻尼進行了加權分配，要求力量較強的手指多用力按鍵，而力量較弱的手指可以少用力按鍵。
• 虛擬激光鍵盤可在任意平面上投影出一個虛擬鍵盤。成功使用鍵盤時，人的手指只要穿過投影表面上的紅外線束，傳感器就會將其解釋為一個鍵擊。
• 高觸感折疊鍵盤非常柔韌，可以折疊起來裝進背包或手袋。

  開啟藍色背光的鍵盤

  關閉藍色背光的鍵盤

  
  
• 類似離子發光鍵盤的發光鍵盤采用發光二極管或電致發光薄膜使光透過按鍵或按鍵之間的空隙發光。

  Optimus鍵盤的可編程熱鍵

• Optimus鍵盤在按鍵內使用了有機發光二極管（OLED）。用戶可以改變每個鍵所代表的字母、命令或動作，并且OLED可以隨之改變而顯示新信息。

除了虛擬激光鍵盤擁有自己的傳感系統之外，其他鍵盤都采用與傳統鍵盤相同的技術與計算機進行通信。下面我們將了解這種技術。

從鍵盤到計算機

當您鍵入時，鍵盤內的處理器會對鍵矩陣進行分析，確定應將哪些字符發送到計算機。它先將這些字符保存在自己的存儲器緩沖區內，然后再發送這些數據。

許多鍵盤都是通過帶有PS/2或 USB（通用串行總線）接頭的電纜連接到計算機的，筆記本電腦則采用內部接頭。無論使用何種類型的接頭，電纜都必須能夠向鍵盤輸電，同時還必須將信號從鍵盤傳回計算機。

無線鍵盤則是通過紅外（IR）、射頻（RF）或者藍牙連接與計算機相連。紅外和射頻連接與遙控器的原理相同。無論使用何種信號，無線鍵盤都需要一個接收器（內置或者插入到USB端口）來與計算機通信。由于無線鍵盤與計算機沒有物理連接，因此需要連接交流電源或者使用電池作為電源。

無論是通過纜線連接還是無線連接，來自鍵盤的信號都由計算機的鍵盤控制器進行監視。這是一種集成電路（IC），不僅可以處理所有來自鍵盤的數據，并且還會將這些數據轉發給操作系統。當操作系統（OS）獲得通知鍵盤有數據輸入時，它會查看這些鍵盤數據是否為系統命令。Windows計算機中的Ctrl-Alt-Delete組合鍵（用于重啟系統）就是一個極好的系統命令的例子。然后，操作系統將鍵盤數據傳送給當前的應用程序。

應用程序確定鍵盤數據是否為一條命令，例如Alt-f組合鍵將在Windows程序中打開“文件”菜單。如果數據不是一條命令，應用程序則將這些數據當作內容來接受，它們可以是從輸入文件、輸入URL到執行運算的任何操作的內容。如果當前的應用程序不接受鍵盤數據，它將直接忽略這些信息。從擊鍵到將內容輸入到應用程序的整個過程幾乎可以在瞬間完成。

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