SUPMAX2000操作员键盘介绍（二）

 五、技术特点

我们在设计操作员键盘之初参考了 各种同类产品，比较它们的功能及性 能。 考虑到键盘的通用性, 我们保留了大部分普通键盘的键码。又为了增强键盘的一般功能，我们增加了 USB2.0接 口的扩展。对于配合控制系统组态和监控的特殊功能键，则是我们设计中zui主 要的部分。这里硬件主控制体采用了 STM32 系 列 的 cortex 芯 片 。 Cortex 芯片可靠性高，实际功耗小，价格低廉， 十分适合此款操作员键盘的设计。而键 盘所用的按钮为欧姆的4055F系列按键。重复可敲打超过10万次，保证了键盘按钮的牢固和使用寿命。

从原理图上可以看出核心器件 Cortex输出了 11组扫描信号，并且接收反馈的8组信号。这些扫描反馈信号线交织铺设在键盘矩阵当中，当按键按下时扫描线发出的脉冲将与反馈回来的脉冲*吻合,由此cortex得知该键被按下，并送出相应的键盘码值，通过USB通讯协议送到上位机；反之则说明此键未被按下，不做处理。

随后我们又考虑到实际现场操作 中，可能需要用到的鼠标功能,一并集成到 了键盘当中。但是由于操作员键盘的尺寸 和功耗限制,集成一个鼠标不现实,因此我 们增加了 6个特殊功能键（上移,下移,左 移,右移,鼠标左键,鼠标右键）来实现这个 功能,通过和上位机软件相结合,约定特殊 键值实现鼠标的移动和点击功能，这个方 法经济有效，在原有的框架下通过简单的 修改软件就完成了这个功能。

程序编写中,我们遇到了 SHft键作为 单键实现长按连发功能和作为组合键 （上 档键）实现中的特殊问题。SHft键单按时有 两种含义,或是单键形式,或是处于实现组 合键时的等待阶段。由于实现机理不同,有 别于一般单键形式以及两个普通单键（非 SHft）同时按下或先后按下的情况。基于我 们整体设计方案中状态转移分析法和定时 器每10ms中断的设计，针对以上难点"我 们设计了区别于其他单键、多键和组合键 及特殊功能键经过按键扫描、消抖处理、按 键确认、释放处理4个状态转移处理的实 现原理。而将SHft单键形式在经过* 次扫描并消抖确认后，返回至按键扫描 阶段,单独处理发送且状态不转移。由于 主程序每10ms的中断调用，则实现长按 连发功能。又由于处在扫描状态中，兼顾 实现了处于实现组合键时的等待阶段。 该思路很好的解决了难题。zui后程序完 好实现需要的功能。

在现场DCS的调试过程中，需要多台工程师站同时调试，而实际项目一 般只有1〜2台工程师站，其他的操作员使用操作员键盘不能完成工程师站的所有功能，因此我们在设计中增加了 USB HUB转接口，可以外接标准104键盘， 键盘利用USB HUB芯片转接一路标准 USB1.1接口的数据差分线出来，作为外 接键盘的接口。但是USBHUB功能的 增加同时增加了键盘本身的功耗, 由于 键盘全部需要计算机的USB供电，因此 在一些商用机USB 口输出功率不是很标准的情况下,键盘的功能受到了影响， 为此我们尽量选用低功耗的芯片、去除 FPGA、严格规定输出线的长度，zui终解决了功耗的问题。

在实现键盘的USB2.0扩展接口的 时候我们选取了 cypress的USB集线器 芯片。如上图，它有效的将单端输入输出 的USB数据线线分成了 2路，一路被上 拉到USB1.1,符合键盘的通讯要求；另 一路则符合USB2.0,作为一个外接接口对外通讯。

六、样机照片

由正面视图可见SUPMAX2000

操作员键盘为外壳黑色喷漆、带彩色薄膜标识的普通键盘样式。外形大方 雅观。由背面可以见操作员键盘配以螺钉装配,机壳牢固坚实。配有橡皮垫脚， 安放轻巧,不易损坏和被损坏外表面。

七、测试报告

我们对SUPMAX2000操作

员键盘进行了包括EMC试验在内的测 试,具体包括的项目如下：

1基本功能

2与影响量有关的试验 , 静电放电抗扰度试验 -USB输出电压、电流 5抗运输环境

6外观 7外壳防护 按照上海自动化仪表股份有限公司 WKS型操作员键盘企业标准规定的 WKS型操作员键盘的基本参数、技术要 求、试验方法、检验规则、标志、包装及贮 存,已在本公司测试中心以及上海电器设 备检测所进行型式试验,全部通过。