SUPMAX2000專用操作員鍵盤介紹（二）

五、技術特點

我們在設計操作員鍵盤之初參考了 各種同類產品，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。又為了增強鍵盤的一般功能，我們增加了 USB2.0接 口的擴展。對于配合控制系統組態和監控的特殊功能鍵，則是我們設計中最主 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，實際功耗小，價格低廉， 十分適合此款操作員鍵盤的設計。而鍵 盤所用的按鈕為歐姆的4055F系列按鍵。重復可敲打超過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在鍵盤矩陣當中，當按鍵按下時掃描線發出的脈沖將與反饋回來的脈沖完全吻合,由此cortex得知該鍵被按下，并送出相應的鍵盤碼值，通過USB通訊協議送到上位機；反之則說明此鍵未被按下，不做處理。

隨后我們又考慮到實際現場操作 中，可能需要用到的鼠標功能,一并集成到 了鍵盤當中。但是由于操作員鍵盤的尺寸 和功耗限制,集成一個鼠標不現實,因此我 們增加了 6個特殊功能鍵(上移,下移,左 移,右移,鼠標左鍵,鼠標右鍵)來實現這個 功能,通過和上位機軟件相結合,約定特殊 鍵值實現鼠標的移動和點擊功能，這個方 法經濟有效，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 單鍵實現長按連發功能和作為組合鍵 (上 檔鍵)實現中的特殊問題。SHft鍵單按時有 兩種含義,或是單鍵形式,或是處于實現組 合鍵時的等待階段。由于實現機理不同,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?；谖?們整體設計方案中狀態轉移分析法和定時 器每10ms中斷的設計，針對以上難點"我 們設計了區別于其他單鍵、多鍵和組合鍵 及特殊功能鍵經過按鍵掃描、消抖處理、按 鍵確認、釋放處理4個狀態轉移處理的實 現原理。而將SHft單鍵形式在經過第一 次掃描并消抖確認后，返回至按鍵掃描 階段,單獨處理發送且狀態不轉移。由于 主程序每10ms的中斷調用，則實現長按 連發功能。又由于處在掃描狀態中，兼顧 實現了處于實現組合鍵時的等待階段。 該思路很好的解決了難題。最后程序完 好實現需要的功能。

在現場DCS的調試過程中，需要多臺工程師站同時調試，而實際項目一 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，因此我們在設計中增加了 USB HUB轉接口，可以外接標準104鍵盤， 鍵盤利用USB HUB芯片轉接一路標準 USB1.1接口的數據差分線出來，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的USB供電，因此 在一些商用機USB 口輸出功率不是很標準的情況下,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、嚴格規定輸出線的長度，最終解決了功耗的問題。

在實現鍵盤的USB2.0擴展接口的 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數據線線分成了 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、樣機照片

由正面視圖可見SUPMAX2000

專用操作員鍵盤為外殼黑色噴漆、帶彩色薄膜標識的普通鍵盤樣式。外形大方 雅觀。由背面可以見操作員鍵盤配以螺釘裝配,機殼牢固堅實。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專用操作

員鍵盤進行了包括EMC試驗在內的測 試,具體包括的項目如下：

1 基本功能

2 與影響量有關的試驗 , 靜電放電抗擾度試驗 -USB輸出電壓、電流 5抗運輸環境

6外觀 7外殼防護 按照上海自動化儀表股份有限公司 WKS型操作員鍵盤企業標準規定的 WKS型操作員鍵盤的基本參數、技術要 求、試驗方法、檢驗規則、標志、包裝及貯 存,已在本公司測試中心以及上海電器設 備檢測所進行型式試驗,全部通過。