汉字键盘设计原理及使用方法 本发明属于信息处理机汉字信息输入键盘设计原理及其使用方法领域。
随着计算机多媒体技术和电讯领域新技术日新月异的发展，对信息处理机的键盘小型化设计大有必要，本发明汉字键盘可应用在电子记事本、汉字编程控制器等多种汉字信息输入设备之中，计算器、电话机等采用该键盘设计则可增加其多种不同功能。
本文根据申请人孟菀桐于1996年7月8日向中国专利局提出的发明专利申请《汉字键盘输入标音方案及其键盘设计原理》，(申请号：96106767.5)提出汉字和汉字构件以汉语读音信息编码键盘输入时，所使用汉字键盘的设计原理、键盘实施例及使用方法即汉字编码输入方法。
一、键盘设计原理所依据现代汉语10个定理：
1、汉语拼音字母声母j、q、x与zh、cb、sh或z、c、s的线性无关定理；
2、汉语拼音字母声母g、k、h与j、q、x的线性无关定理；
3、现代汉语语音中韵母ei、eng、ê无对应汉字公理；
4、汉语拼音字母韵母er与ei或eng的线性无关定理；
5、汉语拼音字母声母r与韵母eng或ei的线性无关定理；
6、汉字汉语拼音字母编码时字母定位数字键位的非韵母定义键位定理；
7、汉字汉语拼音字母编码时汉字声调键位的非韵母定义键位定理；
8、35个汉语拼音字母集合{b、p、n、f、d、t、n、l、g、k、h、j、q、x、zh、ch、sh、r、z、c、s、a、o、e(ê)、ai、ei、ao、ou、an、en、ang、eng(er)、i、u、ü}，化分为子集合数小于35且大于0时，子集合字母元素排列的任意性定理；
9、35个汉语拼音字母集合化分子集合数与小于35的自然数集合一一对应定理；
10、汉语拼音字母韵母i、u、ü的组成汉语语音节的能产性常量元韵母定理。
仅以定理2为例，证明如次：
证明：
在汉字的现代汉语语音集合中，有ga(ka、ha)语音元素，而无ja、qa、xa语音元素；有juan(quan、xuan)语音元素，而无güan、küan、hüan语音元素；……，同理：穷举尽现代汉语语音集合的全体语音元素而得证此定理正确。
二、汉字10类键盘实施例及其编码方法：
1、汉字9键位键盘：
(1)键位图：
7 8 9
ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng(er) i(y)/u(w)/ü(y)
4四声 5 6
zh/ch/s/r z/c/s a/o/e
1一声 2二声 3三声
b/p/m/f d/t/n/l g/k/h
j/q/x
O轻声
Enter
②编码方法：
①汉语拼音字母的码元定义：
1.声母码元定义：
(下“+”符号前后数字键先后按下，符号“+”为非码元，以下各类键盘相同。)
b＝1 p＝1+2 m＝1+3 f＝1+4
d＝2 t＝2+2 n＝2+3 l＝2+4
g＝3 k＝3+2 h＝3+3
j＝3 q＝3+2 x＝3+3
zh＝4 ch＝4+2 sh＝4+3 r＝4+4
z＝5 c＝5+2 s＝5+3
2.韵母码元定义：
a＝6 o＝6+2 e＝6+3
ai＝7 ei/er＝7+2 ao＝7+3 ou＝7+4
an＝8 en＝8+2 ang＝8+3 eng/er＝8+4
i/y＝9 u/w＝9+2 ü/y＝9+3
②编码举例：
说明：汉字只用声母和韵母i、u、ü拼音编码时，对应字母码元最后加“Enter”键结束编码；汉字声调符号定义，轻声、阴平、阳平、上声、去声，分别用数字键0、1、2、3、4编码，余下列各种类键盘类同。
1.汉字全拼音声调编码；汉字的全拼音音节组字母用其对应码元编码后加该汉字声调键，再加重码字对应的选择序号键。
例如，“洋为中用”的编码为“98322、927241、4928411、938341” 。
2.汉字全拼音编码：汉字的全拼音音节组字母用其对应码元编码后，再加重码字对应的选择序号键。
例如，“古为今用”的编码为“39203、92721、39821、93831”。
2、汉字10键位键盘：
(i)键位图：
1 8 9
ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng(er) i/u/ü
4四声 5 6
zh/ch/sh/r z/c/s a/o/e
1一声 2二声 3三声
d/t/n/l g/k/h j/q/x
0轻声
b/p/m/f
Enter
(2)编码方法：
①汉语拼音字母的码元定义规律同上1、(2)之①。
②编码举例类比同上1、(2)之②。
3、汉字10键位兼容汉语拼音韵母u/ü不区分键盘：
(1)键位图：
7 8 9
ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng(er) i(y)
4四声 5 6
z/c/s u(w)/ ü(y) a/o/e
j/q/x
i一声 2二声 3三声
d/t/n/l g/k/h zh/ch/sh/r
0轻声
b/p/m/f
Enter
(2)编码方法：
①汉语拼音字母的码元定义规律同上1、(2)之①。
②编码举例：汉语拼音字母韵母码元ü＝5或ü＝5+2均可编码，余类比同上1、(2)之②。
4、汉字11键位键盘：
(1)键位图：
7 8 9
ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng(er) i(y)
4四声 5 6
a/o/e u(w) ü(y)
1一声 2二声 3三声
g/k/h zh/ch/sb/r z/c/s
j/q/x
0轻声
b/p/m/f d/t/n/l
Enter
(2)编码方法：
①汉语拼音字母的码元定义规律除d＝.t＝.+2 n＝.+3 l＝.+4，余同上1、(2)之①。
②编码举例类比同上1、(2)之②。
5、汉字12键位键盘：
(1)键位图：
1一声 2二声 3三声
b/p/m/f d/t/n/l g/k/h
4四声 5 6
j/q/x zh/ch/sh/r z/c/s
7 8 9
a/o/e ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng(er)
* 0轻声 #
i(y) u(w) ü(y)
Enter
(2)编码方法：
①汉语拼音字母码元定义规律除i/y＝* u/w＝0 ü/y＝#，余同上1、(2)之①。
②编码举例类比同上1、(2)之②。
6、汉字12键位兼容不区分zh/z、ch/c、sh/s键盘：
(1)键位图：
1一声 2二声 3三声
b/p/m/f d/t/n/l g/k/h
j/q/x
4四声 5 6
zh/ch/sh/r z/c/s zh(z)/ch(c)/sh(s)/r
7 8 9
a/o/e ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng(er)
* 0轻声 #
i(y) u(w) ü(y)
Enter
(2)编码方法：
①汉语拼音字母的码元定义规律除zh/z＝6、ch/c＝6+2、sh/s＝6+3、r＝6+4等亦可用于读音模糊汉字编码，余同上1、(2)之①。
②编码举例类比同上1、(2)之②。
7、汉字13键位兼容不区分zh/z、ch/c、sh/s键盘：
(1)键位图：
0轻声 1一声 2二声 3三声 4四声
b/p/m/f d/t/n/l g/k/h j/q/x zh/ch/sh/r
5 6 7 8 9
z/c/s a/o/e ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng zh(z)/ch(c)/sh(s)/r
A B C
i(y) u(w) ü(y)
Enter
(2)编码方法：
①汉语拼音字母的码元定义规律除i/y＝A u/w＝B ü/y＝C，余类比同上1、(2)之①。
②编码举例类比同上1、(2)之②。
8、汉字14键位兼容不区分zh/z、ch/c、sh/s键盘：
(1)键位图：
0轻声 1一声 2二声 3三声 4四声
b/p/m/f d/t/n/l g/k/h j/q/x zh/ch/sh/r
5 6 7 8 9
z/c/s zh(z)/ch(c)/sh(s)/r a/o/e ai/ei(er)/ao/ou an/en/ang/eng
A B C D
i(y) u(w) ü(y) Enter
(2)编码方法类比同上1、(2)之①、②。
9-1.12键位电话号码盘汉语拼音字母键盘：
(1)键位图：
1一声 2二声 3三声
b/D/ai/AN p/T/ei/er/EN m/N/ao/ANG
AI/an EI/ER/en A0/ang
4四声 5 6
f/L/ou/ENG g/j/ZH/a k/q/CH/o
OU/eng/er
7 8 9
h/x/SH/e i/2/(y) u/C/(w)
* 0轻声 #
r ü/S/(y) Enter
(2)编码方法：
①汉语拼音字母的码元定义如下，其中符号码元“*”键先按下，“+”符号后的数字码元键后按下。
b＝1 a＝5
p＝2 o＝5
m＝3 e/ê＝7
f＝4 ai＝1
d＝*+1 ei＝2
t＝*+2 ao＝3
n＝*+3 ou＝4
l＝*+4 an＝*+1
g＝5 en＝*+2
k＝6 ang＝*+3
h＝7 eng＝*+4
j＝5 er＝2
q＝6 i/y＝8
x＝7 u/w＝9
zh＝*+5 ü/y＝0
ch＝*+6
sh＝*+7
r＝*
z＝*+8
c＝*+9
s＝*+0
②编码举例说明：汉语拼音字母声母r为汉字拼音音节首字母而用码元“*”键结束该汉字编码外，其余汉字仍用符号“#”(Enter)键结束汉字地编码。
汉字用全拼音声调编码或全拼音编码方法同上1、(1)之②。
③汉字全拼音编码举例：
“汉字文化博大精深源远流长”以单字编码(下列汉字码最后位码元为编码汉字输出时重码字的选择序号。)：
“7*12 *884 922 7951 165 *151 58*42
*7*22 89*17 89*16 *4841 *6*32”。
汉语拼音字母韵母“ai、ei、ao、ou、an、en、ang、eng”的码元也可按键位图中所标示作如下定义：
ai＝*+1、ei/er＝*+2、ao＝*+3、ou＝*+4、an＝1、en＝2、ang＝3、eng/er＝4，而设计出拼音字母的其他各种不同定义的码元和多种键位布局的种种汉字键盘。
9-2.12键位电话号码盘汉语注音字母键盘：
(1)键位图：
1一声 2二声 3三声
ㄅ/ㄉ/ㄞ/ㄢ ㄆ/ㄊ/ㄟ(ㄦ)/ㄣ ㄇ/ㄋ/ㄠ/ㄤ
4四声 5 6
ㄉ/ㄌ/ㄡ/ㄥ(ㄦ) ㄍ/ㄐ/ㄓ/ㄚ ㄎ/ㄑ/ㄔ/ㄛ
7 6 9
ㄏ/ㄒ/ㄕ/ㄜ(ㄝ) ㄧ/ㄗ ㄨ/ㄘ
* 0轻声 #
ㄖ ㄩ/ㄙ Enter
(2)编码方法：
①汉语注音字母的码元定义如下，符号码元“*”键先按下，符号“+”后的数字码元键后按下；“/”符号后的括号“()”内的码元为也是一组注音字母的码元定义。
ㄅ＝1/(*+1) ㄚ＝5
ㄆ＝2/(*+2) ㄛ＝6
ㄇ＝3/(*+3) ㄜ/せ＝7
ㄈ＝4/(*+4) ㄞ＝1/(*+1)
ㄉ＝*+1/(1) ㄟ＝2/(*+2)
ㄊ＝*+2/(2) ㄠ＝3/(*+3)
ㄋ＝*+3/(3) ㄡ＝4/(*+4)
ㄌ＝*+4/(4) ㄢ＝*+1/(1)
ㄍ＝5 ㄅ＝*+2/(2)
ㄎ＝6 ㄤ＝*+3/(3)
厂＝7 ㄥ＝*+4/(4)
ㄐ＝5 ㄦ＝2/(*+4)
ㄑ＝6 ㄧ ＝B
ㄒ＝7 ㄨ＝9
ㄓ＝*+5 ㄩ＝0
ㄔ＝*+6
ㄕ＝*+7
ㄖ＝*
ㄗ＝*+8
ㄘ＝*+9
ㄙ＝*+0
②编码举例说明：
1.汉字使用全注音声调编码或全注音编码方法，按照注音字母的汉字注音规则。汉字“日”只用注音字母声母“ㄖ”注音，其编码规定为“ㄖ”的码元“*”键加符号“#”(Enter)键结束编码；
2.汉字注音音节由声母“ㄖ”和韵母组成，用“*”键结束该汉字编码；
3.汉字只用声母“ㄓ、ㄔ、ㄕ、ㄖ、ㄗ、ㄘ、ㄙ”、韵母“ㄧ、ㄨ、ㄩ、”或只用声母和韵母“ㄧ、ㄨ、ㄩ”注音时，其汉字编码码元后加符号“#”(Enter)键结束该汉字编码。
余同上9-2.(2)之②。
③汉字全注音编码举例：
“汉字文化博大精深源远流长”以单字缩码，其中“字”(ㄗ)的编码为“*8#4”，余类比同9-2.(2)之③的编码举例说明。
9-3.12键位具有“Shift”键功能汉字键盘；
(1)键位图：
1A/i 2ai/EI(ER) 3，
g/j/2 b/2H d“”
4O/u 5ao/OU 6：
k/q/C p/CH t ；
7E/ü 8an/EN 9。
h/x/S m/SH n？
* Oang/ENG #
Shift F/R/l Enter
(2)编码方法：
①码元定义：
1.汉语拼音字母：b＝2 p＝5 m＝8 f＝*+0 d＝3 t＝6 n＝9 1＝0 g/j＝1 k/q＝4 h/x＝7zh＝*+2 ch＝*+5 sh＝*+8 r＝*＝0 z＝*+1 c＝*+4 s＝*+7a＝*+1 o＝*+4 e＝*+7 ai＝2 ei＝*+2 ao＝5 ou＝*+5an＝8 en＝*+8 ang＝0 eng＝*+0 e r＝8+2 i＝1 u＝4 ü＝7
2.汉语常用标点符号：，＝*+3 ：＝*+6 。＝*+9 ”＝*+3 ；＝*+5 ？＝*+9②编码举例说明：
1.汉字用声母“r”组成拼音音节首字母，用码元“0”键结束该汉字编码；
2.汉字只用韵母“i、u、ü”拼音，“i”、“u”、“ü”前均不加“y”、“w”、“y”，只用“i、“ü”对应码元编码；
余同上9-i.(2)之③。9-4.12键位具有“Shift”键功能汉字键盘：
(1)键位图：
1A/i 2Al/an 3，
g/j/Z b/ZH d“”
40/u 5EI(ER)/en 6：
k/q/C p/CH t；
7E/ü 8A0/ang 9。
h/x/S m/SH n？
* 00U/eng #
Shift F/R/l Enter
(2)编码方法：类比同上9-3.(2)之①②。
10、计算机标准键盘数字小键盘14键位汉化键盘：
(1)键位图：
Num /a *o -e
lock g/j k/q h/x？
7ZH 8ai gei
i(y) b/Z der
4CH 5ao 6ou +
u(w) p/C t：
1SH 2an 3en
ü(y) m/s n“” Enter
0R ang l.，/。
Ins f Del eng
键位图中的0、1、2、3和4分别表示汉字声调的轻声、阴平、阳平、上声和去声。键位图中拼音字母用其对应的注音字母代换即构造成汉语注音字母键盘，码元定义不变。汉字的全注音编码按照汉语注音规则。
(2)编码方法：
①码元定义：
1.汉语拼音字母：
b＝8 p＝5 m＝2 f＝0；d＝9 t＝6 n＝3 1＝.；
g＝/ k＝* h＝-；j＝/ q＝x＝-；
zh＝++7 ch＝++4 sh＝++1 r＝++0；z＝++8 c＝++5 s＝++2。
a＝/ o＝* e/ê＝-；
ai＝8 ei＝9 ao＝5 ou＝6 an＝2 en＝3 ang＝0 eng＝. er＝9；
i＝7 u＝4 ü＝1；
2.汉语常用标点符号：
，＝、 。＝++、 ：＝++6 “”＝++3 7＝++-。
符号“+”为码元键，而符号“+”表示前后的码元键在编码时应先后按下(符号“+”为非码元键)。
②编码举例：
-“古人云：知之为知之，不知为不知，是知也。”-的汉字全拼音节字母和汉字标点符号对应的码元编码如下：
+3 /4 +03 743 +6 +77 +77 49 +77 +77 .
84 +77 49 84 +77 . +17 +77 7- +.
+3
汉字全拼音声调编码方法仍与上1、（2）之②的规则相同。
三、汉字键盘键位数目定理：
根据汉字键盘设计原理的现代汉语10个定理和上文二、之论述，容易推论出：汉字键盘的键位数目应等于在小于36而大于0区间的任一自然数目，其键盘的设计方法及其所对应的汉语语音编码方法类同于以上所述的10类键盘。
四、汉语注音字母键盘与汉语拼音字母键盘对易定理：
在上文二、中的10类汉字键盘上，用注音字母置换替代所对应的拼音字母即构造成汉语注音字母键盘，编码方法按照汉字的注音字母注音规则，如9-2、所述12键位电话号码盘汉语注音键盘之论述，此不赘述。
五、计算机标准键盘“Shift”键的功能在汉字键盘中的使用：
在以上所述的汉字键盘中，可增加设置计算机键盘“Shift”键的功能则可压缩信息处理机内存储器使用空间，缩短汉字的编码长度。如上二、10、所述的计算机标准键盘数字小键盘14键位汉化键盘，符号“+”码元键，设计改造成为计算机“Shift”键的功能，则汉字全音节码元编码长度最长为2码，比未设置“Shift”键功能的汉字全音节码元最长编码数少1码，高效律地利用了信息处理机的硬件资源。并能使汉字的音形或形音编码方法的字形码元空间增大而降低汉字编码的重码律。
六、在计算机键盘上构造局域布局的汉字键盘：
综上所述，使用计算机键盘上的数字键、字母键、符号键、功能键等，通过软件编程极容易实现本文所述的各类汉字键盘的码元定义转换，本发明方法的上述10类汉字键盘都可以在计算机键盘上实现构造局域布局的汉字键盘。亦即，本文所论述的发明完全适用于计算机键盘的汉字编码输入。