五、技術(shù)特點(diǎn)

我們?cè)谠O(shè)計(jì)操作員鍵盤(pán)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(pán)的通用性, 我們保留了大部分普通鍵盤(pán)的鍵碼。又為了增強(qiáng)鍵盤(pán)的一般功能，我們?cè)黾恿?USB2.0接 口的擴(kuò)展。對(duì)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?cè)O(shè)計(jì)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(jià)格低廉， 十分適合此款操作員鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)。而鍵 盤(pán)所用的按鈕為歐姆的4055F系列按鍵。重復(fù)可敲打超過(guò)10萬(wàn)次，保證了鍵盤(pán)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(hào)，并且接收反饋的8組信號(hào)。這些掃描反饋信號(hào)線交織鋪設(shè)在鍵盤(pán)矩陣當(dāng)中，當(dāng)按鍵按下時(shí)掃描線發(fā)出的脈沖將與反饋回來(lái)的脈沖*吻合,由此cortex得知該鍵被按下，并送出相應(yīng)的鍵盤(pán)碼值，通過(guò)USB通訊協(xié)議送到上位機(jī)；反之則說(shuō)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(chǎng)操作 中，可能需要用到的鼠標(biāo)功能,一并集成到 了鍵盤(pán)當(dāng)中。但是由于操作員鍵盤(pán)的尺寸 和功耗限制,集成一個(gè)鼠標(biāo)不現(xiàn)實(shí),因此我 們?cè)黾恿?6個(gè)特殊功能鍵（上移,下移,左 移,右移,鼠標(biāo)左鍵,鼠標(biāo)右鍵）來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè) 功能,通過(guò)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(dòng)和點(diǎn)擊功能，這個(gè)方 法經(jīng)濟(jì)有效，在原有的框架下通過(guò)簡(jiǎn)單的 修改軟件就完成了這個(gè)功能。

程序編寫(xiě)中,我們遇到了 SHft鍵作為 單鍵實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)按連發(fā)功能和作為組合鍵 （上 檔鍵）實(shí)現(xiàn)中的特殊問(wèn)題。SHft鍵單按時(shí)有 兩種含義,或是單鍵形式,或是處于實(shí)現(xiàn)組 合鍵時(shí)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(gè)普通單鍵（非 SHft）同時(shí)按下或先后按下的情況。基于我 們整體設(shè)計(jì)方案中狀態(tài)轉(zhuǎn)移分析法和定時(shí) 器每10ms中斷的設(shè)計(jì)，針對(duì)以上難點(diǎn)"我 們?cè)O(shè)計(jì)了區(qū)別于其他單鍵、多鍵和組合鍵 及特殊功能鍵經(jīng)過(guò)按鍵掃描、消抖處理、按 鍵確認(rèn)、釋放處理4個(gè)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(guò)* 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(zhǎng)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(shí)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(chǎng)DCS的調(diào)試過(guò)程中，需要多臺(tái)工程師站同時(shí)調(diào)試，而實(shí)際項(xiàng)目一 般只有1?2臺(tái)工程師站，其他的操作員使用操作員鍵盤(pán)不能完成工程師站的所有功能，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)中增加了 USB HUB轉(zhuǎn)接口，可以外接標(biāo)準(zhǔn)104鍵盤(pán)， 鍵盤(pán)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(lái)，作為外 接鍵盤(pán)的接口。但是USBHUB功能的 增加同時(shí)增加了鍵盤(pán)本身的功耗, 由于 鍵盤(pán)全部需要計(jì)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(pán)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(zhǎng)度，zui終解決了功耗的問(wèn)題。

在實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的USB2.0擴(kuò)展接口的 時(shí)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(pán)的通訊要求；另 一路則符合USB2.0,作為一個(gè)外接接口對(duì)外通訊。

六、樣機(jī)照片

由正面視圖可見(jiàn)SUPMAX2000

操作員鍵盤(pán)為外殼黑色噴漆、帶彩色薄膜標(biāo)識(shí)的普通鍵盤(pán)樣式。外形大方 雅觀。由背面可以見(jiàn)操作員鍵盤(pán)配以螺釘裝配,機(jī)殼牢固堅(jiān)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(cè)試報(bào)告

我們對(duì)SUPMAX2000操作

員鍵盤(pán)進(jìn)行了包括EMC試驗(yàn)在內(nèi)的測(cè) 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(dòng)化儀表股份有限公司 WKS型操作員鍵盤(pán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的 WKS型操作員鍵盤(pán)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(cè)試中心以及上海電器設(shè) 備檢測(cè)所進(jìn)行型式試驗(yàn),全部通過(guò)。