[发明专利]智能操作盘

说明书

本发明涉及一种可用于现场控制的单片机控制操作盘，特别适合于选用遵循MODBUS协议(美国MODICON公司公开的一种通讯协议，下同)的可编程逻辑控制器(简称PLC)系列产品的自动化控制系统，尤其适用于较恶劣的工业环境。

在自动化控制系统中，现场设备的运行由安装在控制室里的按钮或开关信号通过PLC的输入模块将命令送入计算机，再通过输出模块传给现场的设备，同时将执行情况返送回控制室控制相应的指示灯，要求信号可靠，电缆接线方便，现有的开关，按钮体积大，防水防尘性能差，可靠性低，电缆接线量大，占用大量输入输出模块，成本较高。

本发明的目的是提供一种智能化操作设备，以较低的成本、可靠的性能、简单的接线方式完成现场操作控制。

本发明的技术方案是：采用遵循MODBUS协议的PLC产品的自动化控制系统，包括：薄膜轻触开关面板、控制电路板、电源、外壳和通讯电缆及电源线，制电路板和电源安装在外壳内，通讯电缆和电源线可通过外壳上的电缆开口与现场连接，其特征在于：a．按键设置在按键矩阵的行列交点上，b．按键矩阵的行线、列线分别连接于2个并口上，c．单片机调用按键扫描程序识别按键的状态，d．译码电路按单片机识别的线圈状态选通批示线圈状态的发光二极管阵列中相应的发光二级管。

本发明的结构如图1所示，包括薄膜轻触开关面板1．控制电路板2．电源3．外壳4．和通讯电缆5．及电源线6．控制电路板2和电源3安装在外壳4内，通讯电缆5和电源线6可通过外壳4上的电缆开口与现场连接。

本发明所采用的技术方案的控制电路原理框图如图2所示。

智能操作盘的控制电路包括单片机、地址锁器、程序存储器、可编程扩展并行I/O芯片、按键矩阵、发光二极管阵列、译码电路、复位电路和电平调整电路。下面分别进行说明：

(1)单片机是把微型计算机的主要部分集成在一块芯片上，包括微处理器、数据存储器、程序存储器、I/O口、串行口、定时器、中断系统及特殊功能寄存器。

(2)地址锁存器完成数据总线和地址低8位总线的分时复用功能。

(3)程序存储器存储所有的程序。

(4)可编程扩展并行I/O芯片可提供三级8位的并行ZI/O口，以解决单片机的I/O口线有限的矛盾。

(5)按键矩阵为本操作盘单片机识别按键所采用的方式，即操作盘的控制采用行列式编程扫描方式，用I/O口线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上，例如：8*8的矩阵可提供64个按键，编程扫描方式是利用CPU调用键扫描子程序，来响应键输入要求，其行线、列线分别连接于扩展的2个并行口上，由程序控制给列线送入全扫描字。行线读入行状态来判断操作盘中有无键按下，方法是：给列线的8根I/O口线均置成低电平，然后将行线电平状态读入累加器A中，如果有键按下，相应的一根行线电平被接至低电平，从而使输入全为1。将行、列线按二进制顺序排列，由行列数据组合成键值。

(6)发光二极管阵列为每个按键操作提供灯指示。

(7)译码电路利用若干个3-8译码器选通相应的发光二极管。

(8)复位电路为单片机和可编程扩展有并行I/O芯片的RESET引脚提供不小于10ms的高电平复位信号。

(9)电平调整电路完成RS-232C与TTL的电平转换。

本发明与传统控制方式相比，可减少大量施工接线时间，提高可靠性，节省PLC的输入、输出模块费用，降低工程成本。

附图说明：图1：智能操作盘结构图。图2：智能操作盘原理框图。图3：智能操作盘主程序流程图。图4：64键智能操作盘的单片机控制电路。图5：发光二极管阵列。图6：为按键矩阵。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的描述。

我们用Intel公司的51系列单片机和8255可编程扩展I/O芯片设计了64键智能操作盘样机，U2为74LS373地址锁存器，U3为EPROM程序存贮器27，U4为可编程扩展并行I/O芯片8255，U5为行线缓冲器，U6为反相器，U7、U8为RS-232收发器，图5中，U9-U17为译码器。