五、技術(shù)特點(diǎn)

我們?cè)谠O(shè)計(jì)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?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的設(shè)計(jì)。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(wàn)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(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)的鍵盤碼值，通過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 了鍵盤當(dāng)中。但是由于操作員鍵盤的尺寸 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簡(jiǎn)單的 修改軟件就完成了這個(gè)功能。

程序編寫中,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* 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， 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(lái)，作為外 接鍵盤的接口。但是USBHUB功能的 增加同時(shí)增加了鍵盤本身的功耗, 由于 鍵盤全部需要計(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終解決了功耗的問題。

在實(shí)現(xiàn)鍵盤的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SUPMAX2000

操作員鍵盤為外殼黑色噴漆、帶彩色薄膜標(biāo)識(shí)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(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(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。