專利名稱：一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制鍵盤，尤其涉及一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤。
背景技術：
在一般水深情況下，船舶的系泊主要采用錨泊系統。隨著水深的增加，錨泊系統的抓底力將減弱，同時錨鏈的長度和強度都要增加，進而重量劇增，海上布鏈作業因此也變得復雜、困難，造價和安裝費用也大大提高。隨著水深的增加，自然界風、浪、流等因素影響，海上船舶能否精確跟蹤與定位，對船舶深水作業的準確度、成本、靈活性、可操控性等問題起著至關重要的作用。由于通常的錨泊方式在深海的應用受到很大限制，因此，不借助于錨泊系統系泊的船舶動態跟蹤與動力定位系統便應運而生。船舶動態跟蹤與動力定位系統是一種閉環的控制系統，它能不斷地檢測出船舶的實際位置與目標位置的偏差，再根據外界的風、浪、流等擾動力的影響，計算出使船舶恢復到目標位置所需動力的大小，并對船舶上各推力器進行推力分配，進而使各推力器產生相應的推力，使船舶能在海平面上保持所要求的某一具體經緯度。船舶動態跟蹤與動力定位系統適用于多種海況，機動性強，成本不隨水深的增加而增加，且操作方便。對于海洋鉆井平臺、大型挖泥船、起重船、鋪管船、布纜船、海監船、科考船、救生艇等海上作業船舶來說，大都需要動態跟蹤與動力定位系統，以跟蹤、定位在海上某一點進行鉆井、挖泥、打撈、鋪管、布纜、海巡、科考、救助、等作業。我國目前在海洋中航行的船舶，動態跟蹤與動力定位系統基本依賴進口。本公司研發了動態跟蹤與動力定位系統，該系統不能兼容國外動態跟蹤與動力定位系統的鍵盤，如果采用普通的PC鍵盤，存在的技術問題是1、采用5V供電，不能適應工業控制環境；2、采用USB或PS2作為鍵盤接口， 沒有可靠的固定；3、沒有按鍵背光燈，而船舶施工尤其是夜間施工，為了保證駕駛員的視力不受影響，駕駛室將會關閉照明；4、按鍵易發生誤操作；5、鍵盤表面達不到《鋼質海船入級規范2006》版規定的IP22防護等級；6、鍵盤不能有效固定；7、動態跟蹤與動力定位系統的鍵盤在操作中需要有旋紐信號等特殊要求，普通PC鍵盤無法達到。
發明內容
發明目的本發明的目的是提供一種能與國內研發的船舶動態跟蹤與動力定位系統相匹配的專用鍵盤。技術方案為了解決上述技術問題，本發明的船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤，包括C8051F040單片機、2個MS5電源、36個按鍵控制面板、3組旋鈕輸入輸出單元、 10片6B595芯片、38個指示LED、36個背景LED、邏輯/差分電平轉換控制收發單元，專用鍵盤與動態跟蹤與動力定位系統控制計算機連接。本發明所述的船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤采用C8051F040單片機控制，單片機焊貼在PCB板(GSI_DPDT1. pcb)上，通過SPI總線連接10片6B595芯片，擴展出80路輸出端口，用于控制面板上36個背景LED和38個指示LED，另外有36路開關輸入信號接入單片機，用于采集用戶的按鍵操作，單片機通過PWM方式對面板上的36個背景LED 和38個指示LED進行調光，調光分十級每級對應不同的亮度，專用鍵盤還配置有三路旋鈕信號，旋鈕使用3個I的單圈繞線式電位器，它們通過3個LM358集成雙運算放大器設計的電壓跟隨裝置，配合單片機的Vkef從而將分得的Vkef輸入單片機的ΑΙΝΟ. (ΓΑΙΝ0. 2，這樣就將用戶對旋鈕的操作采集進了單片機。單片機通過自行設計的邏輯/差分電平轉換控制收發單元，擴展出了 1路RS232/485通信接口(RS232/485可以根據用戶和工程需要進行選擇)，該接口與動態跟蹤與動力定位系統控制計算機相連接，通過該通信接口專用鍵盤就可以與系統控制計算機進行通信，完成輸入、輸出的功能。
圖1為本發明的外形三視2為本發明的電器原理圖
具體實施例方式如圖1所示，船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤與系統控制計算機(10)連接；專用鍵盤的鍵盤接口和鼠標接口與系統控制計算機(10)連接是采用DB9接口，DB9 接口固定裝置能有效防止因船舶震動而造成的接口脫滑；專用鍵盤使用DC24V供電，因為 DC24V電源是工業標準電源，這樣專用鍵盤能很方便地取得電源；專用鍵盤表面采用PVC貼膜工藝，能達到ΙΡ22防護等級；按壓輕觸式按鈕，輸入需要一定的按壓力，在船舶駕駛過程中能有效避免誤操作；專用鍵盤采用嵌入式設計，能方便地嵌入控制臺中，在船舶搖晃環境下可最大程度地保證安全；專用鍵盤有36個按鍵和按鍵背光燈、38個指示燈、3個控制旋紐、一個軌跡球鼠標。如圖2所示，一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤包括單片機(1)、MS5 電源(2)和(3)、控制面板(4)、控制旋鈕(5)、6B595芯片(6)、38個指示LED(S)、36個背景 LED (9)、邏輯/差分電平轉換控制收發單元(7)，專用鍵盤與動態跟蹤與動力定位系統控制計算機(10)連接。單片機⑴是系統的處理核心，24S5電源⑵和(3)通過外加DCMV電源轉換成5V工作電源給單片機⑴和邏輯/差分電平轉換控制收發單元(7)供電，控制旋鈕(5) 是3組旋鈕輸入單元，每個旋鈕通過LM358雙運算放大器將電壓信號送至單片機(1)的 ΑΙΝΟ. (ΓΑΙΝ0. 2進行采集，他們所使用的基準電壓2. 4V是由單片機(1)的Vkef引腳接來。控制面板的36個按鍵輸入單元，它將36個按鍵信號直接接入單片機(1)的Ρ4. (ΓΡ4. 7、 Ρ5. (ΓΡ5. 7、Ρ6. (ΓΡ6. 7、Ρ2. (ΓΡ2. 7、Ρ7. (ΓΡ7. 3 引腳。單片機(1)采集控制面板(4)、控制旋鈕(5)的信號后，將信號進行打包通過邏輯/差分電平轉換控制收發單元(7)，將邏輯電平轉換成RS232或485信號進入動態跟蹤與動力定位系統控制計算機(10)，(10)經過判斷后將操作決定通過收發單元(7)再發送給單片機(1)，單片機(1)根據控制計算機(10)的操作請求通過SPI總線到6Β595芯片(6)，6Β595芯片(6)根據單片機(1)發來的數據進行操作，點亮或熄滅38個指示LED(S)和36個背景LED (9)。單片機(1)還會根據控制旋鈕(5) 中“Dim”信號對38個指示LED (8)和36個背景LED (9)進行調光處理。
系統啟動后MS5電源(2)對單片機(1)、24S5電源(3)對收發單元(7)開始供電，單片機(1)和收發單元(7)開始工作，單片機(1)首先通過6B595芯片(6)向36個背景LED (9)發送工作狀態，即打開(9)中所有輸出(啟動背光)，此后單片機(1)開始讀取控制面板(4)和控制旋鈕(5)的工作狀態和數據，單片機(1)將讀取到的數據進行處理和打包(串口包)，打包完成后單片機(1)根據自身定時器的中斷請求判斷是否到了發送時間， 如“是”則將打好的串口包發送給收發單元(7)，收發單元(7)將單片機(1)發來的數據電平進行轉換，再將轉換完畢后的數據實時地傳送給控制計算機(10)，如“否”則繼續等待，控制計算機(10)接收到專用鍵盤發來的數據后經過一系列處理、判斷，再將處理結果和工作發送給收發單元(7)，收發單元(7)將控制計算機(10)發來的數據電平進行轉換再實時地傳送給單片機(1)，單片機(1)在接收到控制計算機(10)的數據包后對數據包進行解包并處理，處理完畢后單片機(1)根據控制計算機(10)的請求操作輸出單元，即單片機(1)通過6B595芯片(6)向38個指示LED(S)和36個背景LED (9)發送控制計算機(10)請求的工作狀態，在完成上述操作后，單片機(1)就完成了一次工作周期，此后單片機(1)再開始讀取控制面板(4)和控制旋鈕( 的工作狀態和數據，執行后面的操作，如此循環直至程序被請求終止。用戶操作時就是操作控制面板(4)和控制旋鈕(5)上面的按鍵和旋鈕，并讀取38個指示LED (8)和36個背景LED (9)的指示。
權利要求
1.一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤，包括單片機(1)、MS5電源(2)和 (3)、控制面板(4)、控制旋鈕(5)、6B595芯片(6)、38個指示LED (8)、36個背景LED (9)、邏輯 /差分電平轉換控制收發單元(7)，專用鍵盤與動態跟蹤與動力定位系統控制計算機(10) 連接。
2.根據權利要求1所述的一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤，其特征在于， 單片機(1)貼焊在PCB板上，通過SPI總線連接10片6B595芯片(6)，擴展出80路輸出端口，用于控制面板上36個背景LED (9)和38個指示LED (8)，另外有36路開關輸入信號接入單片機(1)，用于采集用戶的按鍵操作，單片機通過PWM方式對面板上的36個背景LED (9) 和38個指示LED(S)進行調光，調光分十級每級對應不同的亮度，單片機(1)通過邏輯/差分電平轉換控制收發單元(7)，擴展出了 1路RS232/485通信接口，該接口與動態跟蹤與動力定位系統控制計算機(10)相連接，完成輸入、輸出的功能。
3.根據權利要求1所述的一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤，其特征在于， 控制旋鈕( 使用3個I的單圈繞線式電位器，通過3個LM358集成雙運算放大器設計的電壓跟隨裝置，配合單片機的Vkef從而將分得的Vkef輸入單片機的ΑΙΝΟ. (ΓΑΙΝ0. 2。
4.根據權利要求1所述的一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤，其特征在于， 專用鍵盤的鍵盤接口和鼠標接口與系統控制計算機(10)連接是采用DB9接口，使用DC24V 供電，鍵盤表面采用PVC貼膜工藝，輕觸式按鈕，輸入需要一定的按壓力，專用鍵盤采用嵌入式設計。
5.根據權利要求1所述的一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤，其特征在于， 24S5電源(2)和(3)通過外加DCMV電源轉換成5V工作電源給單片機(1)和邏輯/差分電平轉換控制收發單元(7)供電，控制旋鈕(5)所使用的基準電壓2. 4V是由單片機⑴的 Vkef引腳接來，控制面板(4)的36個按鍵輸入單元，將36個按鍵信號直接接入單片機(1) 的 Ρ4. (ΓΡ4. 7、Ρ5. (ΓΡ5. 7、Ρ6. (ΓΡ6. 7、Ρ2. (ΓΡ2. 7、Ρ7. (ΓΡ7. 3 引腳，單片機(1)采集控制面板G)、控制旋鈕(5)的信號后，將信號進行打包通過邏輯/差分電平轉換控制收發單元 (7)，將邏輯電平轉換成RS232或485信號進入動態跟蹤與動力定位系統控制計算機(10)， 動態跟蹤與動力定位系統控制計算機(10)經過判斷后將操作決定通過邏輯/差分電平轉換控制收發單元(7)再發送給單片機(1)，單片機(1)根據控制計算機(10)的操作請求通過SPI總線到6Β595芯片(6)，6Β595芯片(6)根據單片機(1)發來的數據進行操作，點亮或熄滅38個指示LED(S)和36個背景LED (9)，單片機(1)根據控制旋鈕(5)中“Dim，，信號對38個指示LED (8)和36個背景LED (9)進行調光處理。
全文摘要
本發明請求保護一種船舶動態跟蹤與動力定位系統專用鍵盤。專用鍵盤與系統控制計算機連接；專用鍵盤的鍵盤接口和鼠標接口與系統控制計算機連接是采用DB9接口，DB9接口固定裝置能有效防止因船舶震動而造成的接口脫滑；DC24V供電，能很方便地取得電源；表面采用PVC貼膜工藝，能達到IP22防護等級；輕觸式按鈕，輸入需要一定的按壓力，在船舶駕駛過程中能有效避免誤操作；采用嵌入式設計，能方便地嵌入船舶控制臺中，在船舶搖晃環境下可最大限度地保證安全；有按鍵背光燈，亮度可有十種調節，以滿足船舶夜間施工需要；有3個控制旋鈕，以滿足動態跟蹤與動力定位系統在操作中需要有旋鈕信號的要求。
文檔編號G06F3/02GK102346548SQ20101024303
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月3日 優先權日2010年8月3日
發明者夏冬, 張洪濤, 李軍, 范柏乾, 袁偉 申請人:鎮江市億華系統集成有限公司