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1、(10)申请公布号 CN 103902048 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103902048 A (21)申请号 201210566425.X (22)申请日 2012.12.25 G06F 3/02(2006.01) (71)申请人 周志玉 地址 210007 江苏省南京市光华东街 5 号 (72)发明人 周志玉 (54) 发明名称 一种海洋工程船舶专用键盘 (57) 摘要 本发明请求保护一种海洋工程船舶专用键 盘。专用键盘与船舶控制系统计算机连接 ； 专用 键盘的键盘接口和鼠标接口与系统控制计算机连 接是采用DB9接口， DB9接口固定装置能有效防止 因船舶震动而造。
2、成的接口脱滑 ； DC24V 供电， 能很 方便地取得电源 ； 表面采用 PVC 贴膜工艺， 能达到 IP22 防护等级 ； 轻触式按钮， 输入需要一定的按 压力， 在船舶驾驶过程中能有效避免误操作 ； 采 用嵌入式设计， 能方便地嵌入船舶控制台中， 在船 舶摇晃环境下可最大限度地保证安全 ； 有按键背 光灯， 亮度可有十种调节， 以满足船舶夜间施工需 要 ； 有 3 个控制旋纽， 以满足海洋工程船舶控制系 统在操作中需要有旋纽信号的要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明。
3、书2页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103902048 A CN 103902048 A 1/1 页 2 1.一种海洋工程船舶专用键盘， 包括 ： 单片机(1)、 24S5电源(2)和(3)、 控制面板(4)、 控制旋钮(5)、 6B595芯片(6)、 38个指示LED(8)、 36个背景LED(9)、 逻辑/差分电平转换控 制收发单元 (7)， 专用键盘与控制系统计算机 (10) 连接。 2.根据权利要求1所述的一种海洋工程船舶专用键盘， 其特征在于， 单片机(1)贴焊在 PCB 板上， 通过 SPI 总线连接 10 片 6B595 芯片 (6)， 扩展出 80 路输出端口， 用于控。
4、制面板上 36 个背景 LED(9) 和 38 个指示 LED(8)， 另外有 36 路开关输入信号接入单片机 (1)， 用于采 集用户的按键操作， 单片机通过PWM方式对面板上的36个背景LED(9)和38个指示LED(8) 进行调光， 调光分十级每级对应不同的亮度， 单片机(1)通过逻辑/差分电平转换控制收发 单元 (7)， 扩展出了 1 路 RS232/485 通信接口， 该接口与控制系统计算机 (10) 相连接， 完成 输入、 输出的功能。 3. 根据权利要求 1 所述的一种海洋工程船舶专用键盘， 其特征在于， 控制旋钮 (5) 使 用 3 个 2K 的单圈绕线式电位器， 通过 3 个。
5、 LM358 集成双运算放大器设计的电压跟随装置， 配合单片机的 VREF从而将分得的 VREF输入单片机的 AIN0.0 AIN0.2。 4. 根据权利要求 1 所述的一种海洋工程船舶专用键盘， 其特征在于， 专用键盘的键盘 接口和鼠标接口与控制系统计算机 (10) 连接是采用 DB9 接口， 使用 DC24V 供电， 键盘表面 采用 PVC 贴膜工艺， 轻触式按钮， 输入需要一定的按压力， 专用键盘采用嵌入式设计。 5. 根据权利要求 1 所述的一种海洋工程船舶专用键盘， 其特征在于， 24S5 电源 (2) 和 (3)通过外加DC24V电源转换成5V工作电源给单片机(1)和逻辑/差分电平。
6、转换控制收发 单元 (7) 供电， 控制旋钮 (5) 所使用的基准电压 2.4V 是由单片机 (1) 的 VREF引脚接来， 控 制面板 (4) 的 36 个按键输入单元， 将 36 个按键信号直接接入单片机 (1) 的 P4.0 P4.7、 P5.0P5.7、 P6.0P6.7、 P2.0P2.7、 P7.0P7.3引脚， 单片机(1)采集控制面板(4)、 控制旋钮 (5) 的信号后， 将信号进行打包通过逻辑 / 差分电平转换控制收发单元 (7)， 将逻 辑电平转换成RS232或485信号进入控制系统计算机(10)， 控制系统计算机(10)经过判断 后将操作决定通过逻辑 / 差分电平转换控制。
7、收发单元 (7) 再发送给单片机 (1)， 单片机 (1) 根据控制系统计算机 (10) 的操作请求通过 SPI 总线到 6B595 芯片 (6)， 6B595 芯片 (6) 根 据单片机 (1) 发来的数据进行操作， 点亮或熄灭 38 个指示 LED(8) 和 36 个背景 LED(9)， 单 片机 (1) 根据控制旋钮 (5) 中 “Dim” 信号对 38 个指示 LED(8) 和 36 个背景 LED(9) 进行调 光处理。 权 利 要 求 书 CN 103902048 A 2 1/2 页 3 一种海洋工程船舶专用键盘 技术领域 0001 本发明涉及一种键盘， 尤其涉及一种海洋工程船舶专。
8、用键盘。 背景技术 0002 海洋工程船舶有控制系统和计算机， 需要配置操作键盘。海洋工程船舶的操作键 盘如果采用普通的PC键盘， 存在的问题是 ： 1、 普通的PC键盘采用5V电源， 不能适应船舶控 制系统电源要求。 2、 海洋工程船舶在夜间施工时， 为了保证驾驶员的视力不受影响， 驾驶室 需要关闭照明， 而普通的 PC 键盘没有键盘背光灯。3、 普通 PC 键盘的表面达不到 钢质海船 入级规范 2006 版规定的 IP22 防护等级。4、 船舶在海洋中受到风浪摇摆， 普通 PC 键盘不 能有效固定。5、 海洋工程船舶控制系统在操作中需要有旋纽信号等特殊要求， 普通 PC 键盘 没有旋纽键。。
9、 发明内容 0003 发明目的 ： 本发明的目的是提供一种海洋工程船舶专用键盘。 0004 技术方案 ： 为了解决上述技术问题， 本发明的一种海洋工程船舶专用键盘， 包括 C8051F040 单片机、 2 个 24S5 电源、 36 个按键控制面板、 3 组旋钮输入输出单元、 10 片 6B595 芯片、 38 个指示 LED、 36 个背景 LED、 逻辑 / 差分电平转换控制收发单元， 专用键盘与控制系 统计算机连接。 0005 本发明所述的一种海洋工程船舶专用键盘， 采用 C8051F040 单片机控制， 单片机 焊贴在 PCB 板 (GSI_DPDT1.pcb) 上， 通过 SPI 总。
10、线连接 10 片 6B595 芯片， 扩展出 80 路输出 端口， 用于控制面板上 36 个背景 LED 和 38 个指示 LED， 另外有 36 路开关输入信号接入单 片机， 用于采集用户的按键操作， 单片机通过 PWM 方式对面板上的 36 个背景 LED 和 38 个指 示 LED 进行调光， 调光分十级每级对应不同的亮度， 专用键盘还配置有三路旋钮信号， 旋钮 使用 3 个 2K 的单圈绕线式电位器， 它们通过 3 个 LM358 集成双运算放大器设计的电压跟 随装置， 配合单片机的 VREF从而将分得的 VREF输入单片机的 AIN0.0 AIN0.2， 这样就将用 户对旋钮的操作采。
11、集进了单片机。单片机通过自行设计的逻辑 / 差分电平转换控制收发单 元， 扩展出了1路RS232/485通信接口(RS232/485可以根据用户和工程需要进行选择)， 该 接口与控制系统计算机相连接， 通过该通信接口专用键盘就可以与控制系统计算机进行通 信， 完成输入、 输出的功能。 附图说明 0006 图 1 为本发明的外形三视图 0007 图 2 为本发明的电器原理图 具体实施方式 0008 如图 1 所示， 海洋工程船舶专用键盘与控制系统计算机 (10) 连接 ； 专用键盘的键 说 明 书 CN 103902048 A 3 2/2 页 4 盘接口和鼠标接口与控制系统计算机 (10) 连接。
12、是采用 DB9 接口， DB9 接口固定装置能有效 防止因船舶震动而造成的接口脱滑 ； 专用键盘使用DC24V供电， 因为DC24V电源是工业标准 电源， 这样专用键盘能很方便地取得电源 ； 专用键盘表面采用PVC贴膜工艺， 能达到IP22防 护等级 ； 按压轻触式按钮， 输入需要一定的按压力， 在船舶驾驶过程中能有效避免误操作 ； 专用键盘采用嵌入式设计， 能方便地嵌入控制台中， 在船舶摇晃环境下可最大程度地保证 安全 ； 专用键盘有36个按键和按键背光灯、 38个指示灯、 3个控制旋纽、 一个轨迹球鼠标， 可 在黑暗的环境中操作， 可满足旋钮信号的特殊要求。 0009 如图 2 所示， 一。
13、种海洋工程船舶专用键盘包括 ： 单片机 (1)、 24S5 电源 (2) 和 (3)、 控制面板 (4)、 控制旋钮 (5)、 6B595 芯片 (6)、 38 个指示 LED(8)、 36 个背景 LED(9)、 逻辑 / 差分电平转换控制收发单元 (7)， 专用键盘与控制系统控制计算机 (10) 连接。 0010 单片机 (1) 是系统的处理核心， 24S5 电源 (2) 和 (3) 通过外加 DC24V 电源转换 成 5V 工作电源给单片机 (1) 和逻辑 / 差分电平转换控制收发单元 (7) 供电， 控制旋钮 (5) 是 3 组旋钮输入单元， 每个旋钮通过 LM358 双运算放大器将电。
14、压信号送至单片机 (1) 的 AIN0.0 AIN0.2 进行采集， 他们所使用的基准电压 2.4V 是由单片机 (1) 的 VREF引脚接来。 控制面板 (4) 的 36 个按键输入单元， 它将 36 个按键信号直接接入单片机 (1) 的 P4.0 P4.7、 P5.0 P5.7、 P6.0 P6.7、 P2.0 P2.7、 P7.0 P7.3 引脚。单片机 (1) 采集控制 面板 (4)、 控制旋钮 (5) 的信号后， 将信号进行打包通过逻辑 / 差分电平转换控制收发单元 (7)， 将逻辑电平转换成 RS232 或 485 信号进入动态跟踪与动力定位系统控制计算机 (10)， (10) 经。
15、过判断后将操作决定通过收发单元 (7) 再发送给单片机 (1)， 单片机 (1) 根据控制 计算机 (10) 的操作请求通过 SPI 总线到 6B595 芯片 (6)， 6B595 芯片 (6) 根据单片机 (1) 发来的数据进行操作， 点亮或熄灭 38 个指示 LED(8) 和 36 个背景 LED(9)。单片机 (1) 还会 根据控制旋钮 (5) 中 “Dim” 信号对 38 个指示 LED(8) 和 36 个背景 LED(9) 进行调光处理。 0011 系统启动后 24S5 电源 (2) 对单片机 (1)、 24S5 电源 (3) 对收发单元 (7) 开始供 电， 单片机 (1) 和收发。
16、单元 (7) 开始工作， 单片机 (1) 首先通过 6B595 芯片 (6) 向 36 个背 景LED(9)发送工作状态， 即打开(9)中所有输出(启动背光)， 此后单片机(1)开始读取控 制面板 (4) 和控制旋钮 (5) 的工作状态和数据， 单片机 (1) 将读取到的数据进行处理和打 包 ( 串口包 )， 打包完成后单片机 (1) 根据自身定时器的中断请求判断是否到了发送时间， 如 “是” 则将打好的串口包发送给收发单元 (7)， 收发单元 (7) 将单片机 (1) 发来的数据电 平进行转换， 再将转换完毕后的数据实时地传送给控制计算机 (10)， 如 “否” 则继续等待， 控 制计算机 。
17、(10) 接收到专用键盘发来的数据后经过一系列处理、 判断， 再将处理结果和工作 发送给收发单元 (7)， 收发单元 (7) 将控制计算机 (10) 发来的数据电平进行转换再实时地 传送给单片机 (1)， 单片机 (1) 在接收到控制计算机 (10) 的数据包后对数据包进行解包并 处理， 处理完毕后单片机 (1) 根据控制计算机 (10) 的请求操作输出单元， 即单片机 (1) 通 过 6B595 芯片 (6) 向 38 个指示 LED(8) 和 36 个背景 LED(9) 发送控制计算机 (10) 请求的 工作状态， 在完成上述操作后， 单片机 (1) 就完成了一次工作周期， 此后单片机 (1) 再开始 读取控制面板(4)和控制旋钮(5)的工作状态和数据， 执行后面的操作， 如此循环直至程序 被请求终止。用户操作时就是操作控制面板 (4) 和控制旋钮 (5) 上面的按键和旋钮， 并读 取 38 个指示 LED(8) 和 36 个背景 LED(9) 的指示。 说 明 书 CN 103902048 A 4 1/2 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 103902048 A 5 2/2 页 6 图 2 说 明 书 附 图 CN 103902048 A 6 。