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在PC機中，鍵盤和主機的通信采用的是PS/2協(xié)議，由于電腦彈簧機的控制器是一個標準的工控PC機控制器，具有標準的鍵盤接口，為了使設(shè)計簡單和通用，在這里使用這個標準的鍵盤接口，并采用PS/2協(xié)議來進行按鍵板和彈簧機械的通信，設(shè)計時選用單片機AT89S51作為按鍵板的處理芯片進行按鍵的識別和數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。
按鍵板采用薄膜面板開關(guān)形式，薄膜面板開關(guān)設(shè)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(yīng)用場合。對一個彈簧機械的按鍵板來說，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(yīng)的是彈簧機的操作命令；編輯鍵用于對電腦卷簧機加工程序的編輯，如清除、保存等。
一個設(shè)計合理的按鍵布局，與操作的方便性與可靠性直接關(guān)聯(lián)，對于具體各個鍵的布置，應(yīng)綜合考慮操作的方便和布局的美觀 ,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。
硬件的設(shè)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(yīng)，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。
軟件的設(shè)計是按鍵板實現(xiàn)的關(guān)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(yīng)的響應(yīng)，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(yīng)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(yīng)起來，例如可將面板中的“啟動”與標準鍵“A”對應(yīng)，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(guān)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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