第三章 系統設計 第一節 系統發展流程

第三章 系統設計 第一節 系統發展流程

本研究之系統發展流程分為「功能需求評估」、「系統分析與規 劃」 、 「系統設計」 、 「系統實作」及「系統測試與維護」等階段，如圖 3-1 所示。

一、功能需求評估

從文獻中(王華沛，民 91；孟令夫 等，民 91；吳亭芳，民 91) 得知，腦性麻痺患者的鍵盤操作困難情形，分為正確率與活動範圍 兩類。常見的有重複按鍵、錯誤按鍵及肌肉張力控制等，這些是屬 於正確率的問題。也因而衍生出，手部移動的方位困難度和手指能 否觸及所有的注音符號、英文與數字，這些是屬於活動範圍的問題。

因此，本系統功能需求，是要能針對上述各項情況做出測試與評估。

二、系統分析與規劃

(一) 由於腦性麻痺學童的鍵盤操作各有其特徵及困難型別，而 為了達到個別化評估的目的，此系統必須要能包含下列兩項 功能：硬體系統功能：收集個案的鍵盤操作特徵及困難型別。

(二) 軟體系統功能：

1、 建立個案鍵盤操作特徵(困難型態)之資料庫。

功能需求評估

系統分析與規劃

系統設計

系統測試與維護 系統實做

1.單一按鍵操作測試

2.

1.硬體：收集資料

2.

3.中文輸入前後測

2.誤觸

3.方位困難度偵測

4.中英文數字偵測

3.產生診斷結果與建議 1.鍵盤訊號顯示介面

2.評估受試者鍵盤輸入動作

1.系統測試 2.系統修正 3.系統維護

圖 3-1、系統發展流程圖

(三) 硬體系統功能：收集個案的鍵盤操作特徵及困難型別。

(四) 軟體系統功能：

1、 建立個案鍵盤操作特徵(困難型態)之資料庫。

2、 分析個案鍵盤操作特徵，做出初步建議事項，以便改善 鍵盤輸入動作。

此外，為了檢視所給予個案的介入措施是否有效，本研究也收集 了個案在中文輸入方面的表現，經前後測比較後即可驗證改善成效。

三、系統設計

本研究發展出的系統工具，首先是要評估個案的單一按鍵狀

況，包括 1.重複按鍵動作 2.誤觸按鍵動作 3.各方位困難情況 4.能

否輸入中文注音符號、英文及數字。其次，依據上項評估結果，做

出診斷建議，讓受測者接受個別化的輔助策略工具。最終的目的是

希望增加腦性麻痺學童的電腦可及性，幫助個案克服鍵盤輸入所遭

遇的困難。因此，系統發展的流程是先由系統自動產生的單鍵測試

的結果，做成各項初步評估建議，可由施測者參考診斷結果獨立完

成，亦可與治療師討論後一起決定，以找出個案最佳的操作策略和

輔助工具。再以目前的最佳設定狀況，給予個案簡單的中文輸入測

驗（例如，輸入個案姓名、年齡、住址等常用的中文字句） ，觀察

其正確率，以評估介入後的成效，圖 3-2 系統流程圖。

圖 3-2、系統流程圖 開始

單鍵測試

完全 正確

評估建議 與 介入措施

否 是

診斷結果

A

A

中文輸入測驗

觀察正確率

評估介入成效

結束

四、系統實作

本研究之評估系統的實作可分為軟體介面及硬體介面兩部分，

分述如下。

(1)開發軟體介面：

本研究軟體介面最初是使用MS MSAM51組合語言及Debug 語法做線路訊號測試與除錯，所設計出的工具原型(Prototype)，

雖可完整地收集到個案在實體鍵盤上的操作資訊，但由於測試

介面為單調的文字介面，且所收集到的操作資料，需經另一軟

體程式(由FoxPro 6版所編寫)，才能寫入資料庫，操作略有不

便。為了改善操作介面，第二版使用MS VB 6.0 版開發出較具

親和性的視窗軟體介面，如圖3-3所示。施測者可以很容易地使

用滑鼠點選螢幕上目標鍵，用以控制並顯示實體鍵盤上內嵌的

信號燈，並接收個案從鍵盤上傳來的按鍵動作。當鍵盤被按下

之後，新版軟體可直接將個案在測驗過程觸碰到的所有按鍵(包

含目標鍵及誤觸的非目標鍵)，一起自動寫入資料庫，亦能自動

在螢幕上呈現操作時間、重複按鍵或誤觸按鍵等重要資訊，如

圖3-4所示。由於這些資訊已經存入資料庫中，就很方便做進一

步地分析與評估。

圖3-3 軟體操作介面 (1)

圖3-4 軟體操作介面 (2)

舉例說明：

1.當施測者用滑鼠點選圖3-3中命令按鈕「Q」時，就會進入圖 3-4的畫面。

2.圖3-4中，施測者在輸入個案編號及其操作手代碼(1表左 手，2表右手)後，再按下命令按鈕「開始」，以點亮加裝信 號燈之實體鍵盤上的「Q」鍵。

3.個案在看到「Q」鍵上的信號燈被點亮後，隨即伸手將目標 鍵按下。如果按對目標鍵，則該鍵上的信號燈會被熄滅。

4.圖3-4中，顯示個案針對目標鍵「Q」所做的鍵盤輸入情形為

「asw21q1`aq」 。軟體程式呈現了初步觀察結果。其中的「額 外的 5秒」代表個案在按對目標鍵(信號燈熄滅)後，程式會 繼續偵測5秒，看看是否還有任何鍵被觸擊，如果有的話，

程式也會將這些鍵一併記錄下來。

(2)開發硬體介面：

本研究所使用的評估工具，其硬體介面可分為兩個部分：

1. 鍵盤信號燈產生介面：

為了配合軟體介面的操作，硬體介面被設計成，要

能在開始測驗時點亮目標鍵上的信號燈，且當目標鍵被

按下時，也要能在結束測驗前5秒將此信號燈熄滅。由於

單晶片的設計模式，架構簡單實作容易，所以系統設計 之初，採用一顆8位元的8255單晶片作為硬體控制中心。

雖然單晶片的設計架構易於實作，但也有其限制，亦即 只能使用8條信號線做控制線路，而其中一條又被共用接 地線所佔用，因此，一顆單晶片真正能夠做出的信號燈，

最多只有7個；這也限制了本研究的評估工具中，目標鍵 最大個數只能有7個。這些信號燈加裝在實體鍵盤上，其 外觀與一般的鍵盤一樣，只是多了些發光二極體(LED)，

如圖3-5所示。這些信號燈除可作為測驗開始的提示信號 外，也讓目標鍵更加醒目，以便儘可能排除某些個案因 眼覺不佳造成誤判的情形，即可將研究重心集中在單純 的個案手部功能運作情形上。

圖3-5 硬體介面：加裝信號燈的實體鍵盤

2. 使用RS232作輸出入控制介面：

考慮到單晶片在使用時，必須把控制介面卡插到主 機板上的插槽(ISA)，這使得在收案時就必須帶著該台PC 到現場，非常不便。為了設計出攜帶方便，在每台PC都 能隨插即用的硬體介面，也為了配合第二版的軟體介 面，研究者將硬體控制中心由8255單晶片，轉移到PC上 的RS232控制器(范逸之、陳立元、賴俊朋，民87)，所設 計出實體鍵盤上的信號燈硬體線路如圖3-6所示。最大的 好處是，施測者不用再帶著固定的PC到現場去，只需將 本研究的硬體工具-「加裝信號燈的實體鍵盤」接到具有 RS232的PC或Notebook接頭即可，不但易於安裝，也較 單晶片模式方便許多，將來也較易推廣。

Q 鍵 Y 鍵 P 鍵 H 鍵 Z 鍵 N 鍵 DTR GND / 鍵

接到PC上RS232接頭

圖3-6 RS232 輸出入控制介面電路

五.系統測試與維護

本研究之系統工具完成後，預試階段在林口長庚兒童醫院，

由 16 名分別為輕、中度腦性麻痺學童進行測試；正式收案階段

分別在桃園長庚復健醫院職能治療中心、個案家中及個案學校由

7 位個案接受測驗；收案過程之所以分為兩階段進行，旨在審慎

評估此系統之操作介面及診斷結果的適切性。尤其是絕大部分的

收案過程，皆邀請醫院治療師及專家在旁督導協助，期使系統功

能更臻完善；而測試與維護的過程中，專家們在「專家信度檢核

表」中回饋的各項建議，即為本系統修正的重要依據。

第二節 系統架構

本研究之系統架構圖如圖 3-7 所示。

系統工具

軟體介面 硬體介面

輸 入

輸 出

個 案 在 操 作 目 標 鍵 過 程 中

， 所 有 被 觸 擊

分 析 個 案 按 下 第 一 鍵 之 前 所 花 費 的 搜 尋

輸 入

輸 出

偵 測 由 軟 體 發 出 的 目 標 鍵 控 制 信 號

控 制 目 標 鍵 信 號 燈 的 點 亮 與 熄 滅 個

案 在 操 作 目 標 鍵 過 程 中

， 所 有 被 觸 擊

分 析 個 案 按 對 目 標 鍵 所 花 的 總 時 間 總 鍵

分 析 個 案 在 按 對 目 標 鍵 前 後

，

各

多

按

了

圖 3-7 系統架構圖

系統工具可簡單區分為硬體介面與軟體介面兩部分，各部分再細

分為輸入和輸出兩部分。其中硬體的輸入是由軟體發出的目標鍵控制

信號而來；輸出則是用回饋控制目標鍵信號燈的點亮與熄滅。軟體的

輸入是由個案在操作目標鍵過程中，所有被觸擊的鍵而來；輸出則是

用來呈現個案在操作目標鍵過程中，所有被觸擊的鍵。也進一步分析

個案按下第一鍵之前所花費的搜尋時間、個案按對目標鍵所花的總時

間與總鍵數、個案在按對目標鍵前後，各多按了幾鍵等等有助於做出

評估診斷的資訊。