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      西田彈簧機與你學習電腦彈簧機操作設計原理
      來源:本站時間:2012/3/3 11:17:22

      一. 按鍵設計
      按鍵板采用薄膜面板開關形式,薄膜面板開關設計簡單,操作方便,安放容易,直接貼在一表面就可使用,加上其防水防塵的性能,很適合工業(yè)控制的應用場合。對一個彈簧機的按鍵板來說,其按鍵包括三類:數(shù)字鍵,功能鍵和編輯鍵。數(shù)字鍵實現(xiàn)的是數(shù)字的輸入;功能鍵對應的是彈簧機的操作命令;編輯鍵用于對彈簧加工程序的編輯,如清除、保存等。一個設計合理的按鍵布局,與操作的方便性與可靠性直接關聯(lián),對于具體各個鍵的布置,應綜合考慮操作的方便和布局的美觀,該設計完成后的7行×8列的按鍵薄膜面板下面的行列陣電路采用單面柔性電路板(FPC)制作,電路起凸的形式保證了按鍵時的手感。它輸出的是鍵盤行列陣的行線和列線。
      二. 按鍵板的軟硬件設計
      無論是按鍵板的硬件設計還是軟件設計,都必定會涉及到按鍵板和主機的通信協(xié)議。所以在進入到軟硬件設計之前,先對PS/2協(xié)議做一簡單介紹。
      1. PS/2協(xié)議
      PS/2協(xié)議是外設與主機之間通信的一種同步雙串行協(xié)議。在協(xié)議中主機端擁有較高的優(yōu)先級,在一定條件下它可中止外設正在進行的發(fā)送過程。該協(xié)議采用的短幀格式傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀格式為:1位起始位(0),8位數(shù)據(jù)位,一位奇校驗位,一位停止位(1)。數(shù)據(jù)發(fā)送時低位在前,高位在后。外設每收到主機發(fā)來的一幀數(shù)據(jù),都要緊隨該幀的停止位發(fā)送一個握手位ACK(0)應答主機,然后外設還要發(fā)1幀應答數(shù)據(jù)(0xF0),表明已完整地接收到了主機的命令;而主機在接收外設數(shù)據(jù)后不用發(fā)握手信號ACK,也不需要另外發(fā)送應答幀。無論是主機發(fā)還是外設發(fā)數(shù)據(jù),同步時鐘都是由外設產(chǎn)生的。
      按照接收方和發(fā)送方的不同,該協(xié)議可分為兩部分,其一為外設發(fā)送主機接收的通信,這一過程發(fā)生在工作人員操作外設或外設應答主機端發(fā)來的命令時,數(shù)據(jù)線和時鐘線處于空閑狀態(tài)下維持高電平狀態(tài);其二為主機發(fā)送外設接收的通信,該過程發(fā)生在主機上電自檢時,主機發(fā)送測試信號檢測外設是否存在并判斷是何種類型的外設時。這個上電檢測對外設來說很重要,其中一個檢測項目為基本保證測試(Basic Assure Test),當主機發(fā)送該命令到外設時,外設必須回送相應的應答幀,否則主機就認為該外設的開機自檢沒能通過,在DOS以上的系統(tǒng)中,外設將無法使用。主機上電自檢時,發(fā)送給外設的數(shù)據(jù)是一個命令集,針對每個命令,外設都要作出相應的響應,這些響應字也都是協(xié)議所規(guī)定好的。
      2. 硬件設計
      在這里采用AT89S51作為按鍵板的主處理芯片。AT89S51是一個低功耗、高性能的8位CMOS單片機,有32個I/O口可供使用,能滿足行列掃描口較多時的要求,并具有軟件看門狗。
      與前面的按鍵布局相對應,采用7×8的矩陣行列結(jié)構(gòu)。行線用89S51的P2口,列線用P0口,由于P0口無內(nèi)部上拉電阻,因而列線須外接上拉電阻。AT89S51的電源都由主機的PS/2接口提供,采用頻率為12MHz外部晶振。用P3.6和P3.7作為數(shù)據(jù)線和時鐘線和主機進行通信,完成后的硬件原理。
      3. 軟件設計
      軟件的設計是按鍵板實現(xiàn)的關鍵,采用單片機C語言編程。它通過主程序和一系列的子程序來實現(xiàn)。主程序用于系統(tǒng)的初始化,子程序的調(diào)用。子程序包括接收主機命令子程序,發(fā)送數(shù)據(jù)子程序,接收數(shù)據(jù)子程序,行列掃描子程序以及發(fā)送鍵碼子程序。
      接收主機命令子程序用于面板接收主機的命令,并作出相應的響應,這在DOS以上的系統(tǒng)中很重要,否則主機不承認按鍵板的存在。發(fā)送數(shù)據(jù)子程序用于發(fā)送數(shù)據(jù)幀到主機,每一位數(shù)據(jù)的發(fā)送都是按PS/2協(xié)議的時序要求所編寫的。接收數(shù)據(jù)子程序用于接收主機發(fā)來的數(shù)據(jù)幀,每一位數(shù)據(jù)的接收也是由時序規(guī)定的。行列掃描子程序作用是對按鍵板上鍵的識別,并將該鍵對應的碼發(fā)送到按鍵緩沖區(qū)暫存起來。PS/2協(xié)議中,當一個鍵被按下或按住時就發(fā)送該鍵的通碼(MAKE),被釋放時就發(fā)送斷碼(BREAK),每個按鍵都被分配了唯一的通碼和斷碼(協(xié)議中統(tǒng)稱為掃描碼),這樣主機通過掃描碼就可識別按鍵的類別。在彈簧機的按鍵板中,因為面板中的鍵不全是標準的,對于那些自定義的鍵,可將該鍵與一標準鍵的掃描碼對應起來,例如可將面板中的“啟動”與標準鍵“A”對應,這樣當“啟動”被按下時,發(fā)送給主機的就是字母“A”的掃描碼,通過重定義主機系統(tǒng)中的相關控制部分,就可實現(xiàn)啟動彈簧機的功能。發(fā)送鍵碼子程序用于發(fā)送按鍵緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。而對于面板中的“鎖鍵”,實現(xiàn)的是面板的鎖死,在工控系統(tǒng)中,這個對于操作系統(tǒng)的可靠性是很有必要的,當該鍵按下時,則不發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù),同時清空緩沖區(qū),多按一下則可解鎖。為了防止死機現(xiàn)象的發(fā)生,在主程序的循環(huán)中加入軟件看門狗。

       

       

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