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SUPMAX2000操作員鍵盤介紹(二)

時間:2013-8-14 閱讀:1589
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 五、技術(shù)特點(diǎn)

我們在設(shè)計操作員鍵盤之初參考了 各種同類產(chǎn)品,比較它們的功能及性 能。 考慮到鍵盤的通用性, 我們保留了大部分普通鍵盤的鍵碼。又為了增強(qiáng)鍵盤的一般功能,我們增加了 USB2.0接 口的擴(kuò)展。對于配合控制系統(tǒng)組態(tài)和監(jiān)控的特殊功能鍵,則是我們設(shè)計中zui主 要的部分。這里硬件主控制體采用了 STM32 系 列 的 cortex 芯 片 。 Cortex 芯片可靠性高,實(shí)際功耗小,價格低廉, 十分適合此款操作員鍵盤的設(shè)計。而鍵 盤所用的按鈕為歐姆的4055F系列按鍵。重復(fù)可敲打超過10萬次,保證了鍵盤按鈕的牢固和使用壽命。

從原理圖上可以看出核心器件 Cortex輸出了 11組掃描信號,并且接收反饋的8組信號。這些掃描反饋信號線交織鋪設(shè)在鍵盤矩陣當(dāng)中,當(dāng)按鍵按下時掃描線發(fā)出的脈沖將與反饋回來的脈沖*吻合,由此cortex得知該鍵被按下,并送出相應(yīng)的鍵盤碼值,通過USB通訊協(xié)議送到上位機(jī);反之則說明此鍵未被按下,不做處理。

隨后我們又考慮到實(shí)際現(xiàn)場操作 中,可能需要用到的鼠標(biāo)功能,一并集成到 了鍵盤當(dāng)中。但是由于操作員鍵盤的尺寸 和功耗限制,集成一個鼠標(biāo)不現(xiàn)實(shí),因此我 們增加了 6個特殊功能鍵(上移,下移,左 移,右移,鼠標(biāo)左鍵,鼠標(biāo)右鍵)來實(shí)現(xiàn)這個 功能,通過和上位機(jī)軟件相結(jié)合,約定特殊 鍵值實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的移動和點(diǎn)擊功能,這個方 法經(jīng)濟(jì)有效,在原有的框架下通過簡單的 修改軟件就完成了這個功能。

程序編寫中,我們遇到了 SHft鍵作為 單鍵實(shí)現(xiàn)長按連發(fā)功能和作為組合鍵 (上 檔鍵)實(shí)現(xiàn)中的特殊問題。SHft鍵單按時有 兩種含義,或是單鍵形式,或是處于實(shí)現(xiàn)組 合鍵時的等待階段。由于實(shí)現(xiàn)機(jī)理不同,有 別于一般單鍵形式以及兩個普通單鍵(非 SHft)同時按下或先后按下的情況。基于我 們整體設(shè)計方案中狀態(tài)轉(zhuǎn)移分析法和定時 器每10ms中斷的設(shè)計,針對以上難點(diǎn)"我 們設(shè)計了區(qū)別于其他單鍵、多鍵和組合鍵 及特殊功能鍵經(jīng)過按鍵掃描、消抖處理、按 鍵確認(rèn)、釋放處理4個狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理的實(shí) 現(xiàn)原理。而將SHft單鍵形式在經(jīng)過* 次掃描并消抖確認(rèn)后,返回至按鍵掃描 階段,單獨(dú)處理發(fā)送且狀態(tài)不轉(zhuǎn)移。由于 主程序每10ms的中斷調(diào)用,則實(shí)現(xiàn)長按 連發(fā)功能。又由于處在掃描狀態(tài)中,兼顧 實(shí)現(xiàn)了處于實(shí)現(xiàn)組合鍵時的等待階段。 該思路很好的解決了難題。zui后程序完 好實(shí)現(xiàn)需要的功能。

在現(xiàn)場DCS的調(diào)試過程中,需要多臺工程師站同時調(diào)試,而實(shí)際項(xiàng)目一 般只有1?2臺工程師站,其他的操作員使用操作員鍵盤不能完成工程師站的所有功能,因此我們在設(shè)計中增加了 USB HUB轉(zhuǎn)接口,可以外接標(biāo)準(zhǔn)104鍵盤, 鍵盤利用USB HUB芯片轉(zhuǎn)接一路標(biāo)準(zhǔn) USB1.1接口的數(shù)據(jù)差分線出來,作為外 接鍵盤的接口。但是USBHUB功能的 增加同時增加了鍵盤本身的功耗, 由于 鍵盤全部需要計算機(jī)的USB供電,因此 在一些商用機(jī)USB 口輸出功率不是很標(biāo)準(zhǔn)的情況下,鍵盤的功能受到了影響, 為此我們盡量選用低功耗的芯片、去除 FPGA、嚴(yán)格規(guī)定輸出線的長度,zui終解決了功耗的問題。

在實(shí)現(xiàn)鍵盤的USB2.0擴(kuò)展接口的 時候我們選取了 cypress的USB集線器 芯片。如上圖,它有效的將單端輸入輸出 的USB數(shù)據(jù)線線分成了 2路,一路被上 拉到USB1.1,符合鍵盤的通訊要求;另 一路則符合USB2.0,作為一個外接接口對外通訊。

六、樣機(jī)照片

由正面視圖可見SUPMAX2000

操作員鍵盤為外殼黑色噴漆、帶彩色薄膜標(biāo)識的普通鍵盤樣式。外形大方 雅觀。由背面可以見操作員鍵盤配以螺釘裝配,機(jī)殼牢固堅實(shí)。配有橡皮墊腳, 安放輕巧,不易損壞和被損壞外表面。

七、測試報告

我們對SUPMAX2000操作

員鍵盤進(jìn)行了包括EMC試驗(yàn)在內(nèi)的測 試,具體包括的項(xiàng)目如下:

1基本功能

2與影響量有關(guān)的試驗(yàn) , 靜電放電抗擾度試驗(yàn) -USB輸出電壓、電流 5抗運(yùn)輸環(huán)境

6外觀 7外殼防護(hù) 按照上海自動化儀表股份有限公司 WKS型操作員鍵盤企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 WKS型操作員鍵盤的基本參數(shù)、技術(shù)要 求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝及貯 存,已在本公司測試中心以及上海電器設(shè) 備檢測所進(jìn)行型式試驗(yàn),全部通過。

 

 

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