基于plc的鍵盤點陣信號采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，包括鍵盤和可編程邏輯控制器PLC，每個按鍵信號輸出接口均分別與可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接，各個按鍵信號輸出接口與PLC上輸入端的連接對應關系不相同。本實用新型中，將鍵盤點陣的每個按鍵信號輸出接口分別與PLC上兩個不同的輸入端連接，PLC只需要幾個輸入端，就可以將鍵盤點陣的多個輸出接口完全區分開，實現對鍵盤點陣的信號采集。由于PLC直接檢測輸入端，無需設置單片機等信號傳輸的中間環節，從而能有效避免信號由于單片機與PLC通訊所造成干擾與丟失，提高了信號傳輸的實時性，并有效降低了成本。
【專利說明】
基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及通信領域，尤其涉及基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置。
【背景技術】
[0002]鍵盤是電腦、手機、POS機等電子產品中主要的人機對話設備。現在有很多觸摸屏式鍵盤，其通過編程實現按鍵隨機分布，但是使用編程實現的方式容易被黑客等利用而淪為盜取用戶隱私的工具，所以在一些涉及高私密度的情況下，如涉及金融、安全的情況下，具有物理按鍵的鍵盤有著更廣泛的應用。
[0003]物理按鍵鍵盤的邏輯電路提供按鍵的矩陣排列方式，現有的矩陣鍵盤電路大多使用單片機I/O 口來進行鍵盤掃描以控制鍵盤的按鍵部分。現有的4X4矩陣鍵盤電路，如圖1所示，包括4行4列排列的4X4個按鍵，4個電阻器R1-R4，2X4個I/O口。依次類推，NXN矩陣鍵盤電路，則需要2N個I/O 口。在矩陣鍵盤電路中，N根行線和N根列線交叉放置形成NXN個交叉點，每個交叉點都設置一個按鍵。按鍵的兩端分別與相應的行線和列線連接，每根行線與一個I/O口連接。依次設置I/O口為低電平輸入口，當無按鍵按下時，列線與行線斷開，列線呈高電平狀態；當有按鍵按下時，按鍵對應的列線與該行線連接獲得一低電平，進而確定按鍵所處的列，從而識別按鍵的位置。
[0004]矩陣鍵盤電路通常采用行列掃描方法來確定按下之按鍵所在的行列位置。行列掃描法是指:把鍵盤的行線所對應的I/O口設置為輸出口，列線所對應的I/O口設置為輸入口 ；在掃描時，輪流將輸出口設置為低電平，其他的輸入口設置為高電平;再讀取輸入口的電平狀態，并根據輸入口發生的電平變化判斷所按的按鍵。使用這種鍵盤電路，如控制鍵盤的I/O 口數為2N，最大按鍵數量是N X No
[0005]如圖1所示，現有的方案在實施過程中，由于PLC的輸入端口數量較少，信號需首先經單片機采集點陣鍵盤I/O電平變化，之后再傳給PLC，期間信號經單片機與PLC通訊及線路傳輸。這種方式很容易造成信號的干擾與丟失，另外，因為輸入信號掃描的方式是點陣循環掃描，再經單片機與PLC通訊，所以在實時性方面會也有欠缺。并且在實際設備上線路繁多，線路長度較長，干擾源眾多，容易對信號造成干擾。
【實用新型內容】
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，不需要單片機，PLC直接與點陣鍵盤的輸出端接口連接就能實現鍵盤信號的采集，電路結構簡單，有效地避免了單片機通信造成的信號干擾問題。
[0007]本實用新型是這樣實現的:基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，包括鍵盤和可編程邏輯控制器PLC，所述鍵盤包括多個按鍵及分別與每個按鍵對應的按鍵信號輸出接口，所述可編程邏輯控制器PLC包括多個輸入端，每個所述按鍵信號輸出接口均分別與所述可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接，各個按鍵信號輸出接口與PLC上輸入端的連接對應關系不相同。
[0008]進一步地，每個所述按鍵信號輸出接口包括兩個聯動的開關，兩個所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接。
[0009]進一步地，兩個所述開關通過導線串聯。
[0010]進一步地，每個所述按鍵信號輸出接口還包括兩個二極管，每個所述二極管與一個所述開關串聯，每個所述開關的一端與電源連接，另一端與對應的二極管的正極連接，所述二極管的負極與可編程邏輯控制器PLC的輸入端連接。
[0011 ]進一步地，每個所述按鍵信號輸出接口包括一個開關，所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接。
[0012]進一步地，每個所述按鍵信號輸出接口還包括一個二極管，所述二極管與所述開關串聯，所述開關的一端與電源連接，另一端與二極管的正極連接，所述二極管的負極與可編程邏輯控制器PLC的輸入端連接。
[0013]進一步地，每個所述按鍵信號輸出接口均分別與所述可編程邏輯控制器PLC上兩個不同的輸入端連接，所述可編程邏輯控制器PLC( I)的輸入端的數目N與所述鍵盤的按鍵數目M滿足如下關系:2N—1多M。進一步地，所述按鍵的數目為32，所述可編程邏輯控制器PLC的輸入端的數目不少于6.
[0014]本實用新型還提供了一種基于上述裝置的基于PLC的鍵盤點陣信號采集方法，包括以下步驟:
[0015]S1、根據鍵盤的按鍵與可編程邏輯控制器PLC的輸入端的連接關系，設置每個按鍵的標識碼；
[0016]S2、可編程邏輯控制器PLC循環掃描輸入端，當輸入端對應的輸出結果與按鍵的標識碼相同時，判定該按鍵按下。
[0017]實施本實用新型，具有如下有益效果:
[0018](I)本實用新型中，將鍵盤點陣的每個按鍵信號輸出接口分別與可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接，所述可編程邏輯控制器PLC的輸入端的數目N與所述鍵盤的按鍵數目M只需要滿足如下關系:2^1彡M或2N>MXX，也就是說，PLC只需要區區幾個輸入端，就可以將鍵盤點陣的多個輸出接口完全區分開，實現對鍵盤點陣的信號采集。由于PLC直接檢測點陣1/0，無需設置單片機等信號傳輸的中間環節，從而能有效避免信號由于單片機與PLC通訊所造成干擾與丟失，提高了信號傳輸的實時性，并有效降低了成本。
[0019](2)本實用新型的每個按鍵信號輸出接口包括兩個聯動的開關，兩個所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLC上兩個不同的輸入端連接，當其中一個開關發生故障時，另外一個開關還能正常工作，有效地提高了鍵盤的使用壽命，提高了裝置的穩定性。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案和優點，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。
[0021 ]圖1是現有技術中鍵盤采集裝置的示意圖；
[0022]圖2是本實用新型實施例一提供的裝置的示意圖；
[0023]圖中:1-可編程邏輯控制器PLC，2_按鍵信號輸出接口，3_電源。
【具體實施方式】
[0024]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0025]實施例一:
[0026]本實用新型提供了一種基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，不需要單片機，PLC直接與點陣鍵盤的輸出端接口連接就能實現鍵盤信號的采集，電路結構簡單，有效地避免了單片機通信造成的信號干擾問題。
[0027]本實用新型是這樣實現的:基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，包括鍵盤和可編程邏輯控制器PLCl，所述鍵盤包括多個按鍵及分別與每個按鍵對應的按鍵信號輸出接口2，所述可編程邏輯控制器PLCl包括多個輸入端，每個所述按鍵信號輸出接口 2均分別與所述可編程邏輯控制器PLCl上至少兩個不同的輸入端連接，各個按鍵信號輸出接口與PLC上輸入端的連接對應關系不相同。如圖2所示，本實施例以鍵盤包括六個按鍵為例，對本實用新型的方案進行詳細解釋，本實施例中，每個所述按鍵信號輸出接口2均分別與所述可編程邏輯控制器PLCl上兩個不同的輸入端連接。本領域技術人員應當了解，在不同的應用場景中，鍵盤中的按鍵數目可以是任意數目，均適用于本實用新型，本實用新型多鍵盤數目不做具體限定。值得注意的是，在具體的應用場景中，每個所述按鍵信號輸出接口可以均分別與所述可編程邏輯控制器PLC上多個不同的輸入端連接，比如三個、四個等，只要各個按鍵信號輸出接口與PLC上輸入端的連接對應關系不相同，從PLC的輸入端能夠對各個按鍵信號輸出接口進行區分均適用于本實用新型。
[0028]每個所述按鍵信號輸出接口2包括兩個聯動的開關和兩個二極管，兩個所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLCl上兩個不同的輸入端連接。兩個所述開關通過導線串聯。每個所述按鍵信號輸出接口還包括兩個二極管，每個所述二極管與一個所述開關串聯，每個所述開關的一端與電源3連接，另一端與對應的二極管的正極連接，所述二極管的負極與可編程邏輯控制器PLC的輸入端連接。所述可編程邏輯控制器PLC的輸入端的數目N與所述鍵盤的按鍵數目M滿足如下關系:2n-^M0
[0029]當然，若每個所述按鍵信號輸出接口均分別與所述可編程邏輯控制器PLC上多個(例如，X個)不同的輸入端連接時，每個所述按鍵信號輸出接口 2可以包括X個聯動的開關和X個二極管，二極管的數目與所述開關的數目對應。多個二極管的負極連接X個PLC的輸入端。當然，每個所述按鍵信號輸出接口 2可以仍然包括兩個聯動的開關和兩個二極管，二極管的數目與所述開關的數目對應。兩個二極管的負極連接X個PLC的輸入端。
[0030]當每個所述按鍵信號輸出接口均分別與所述可編程邏輯控制器PLC上X個(X多2)不同的輸入端連接時，所述可編程邏輯控制器PLC的輸入端的數目N與所述鍵盤的按鍵數目M滿足如下關系:2n>MXX。
[0031]以本實施例為例，6個按鍵對應的開關分別1(1、1(2、1(3、1(4、1(6、1(6，如圖2所示，1(1、K2、K3、K4、K6、K6均對應兩個聯動的開關。當對應的按鍵按下時，兩個聯動的開關閉合。可編程邏輯控制器PLCI的輸入端分別為X1、X2、X3、X4、X5。本實施例中，所述鍵盤的按鍵數目M為6，可編程邏輯控制器PLCl的輸入端的數目N為5，很明顯，該數目的設置滿足如下關系:2ν<多M0
[0032]圖2中，Kl的一個開關與二極管DKll的正極連接，另一個開關與二極管DK12的正極連接;Κ2的一個開關與二極管DK21的正極連接，另一個開關與二極管DK22的正極連接;Κ3的一個開關與二極管DK31的正極連接，另一個開關與二極管DK32的正極連接;Κ4的一個開關與二極管DK41的正極連接，另一個開關與二極管DK42的正極連接;Κ5的一個開關與二極管DK51的正極連接，另一個開關與二極管D52的正極連接;Κ6的一個開關與二極管DK61的正極連接，另一個開關與二極管DK62的正極連接；
[0033]二極管DKll的負極與Xl連接，二極管DK12的負極與Χ4連接;二極管DK21的負極與Xl連接，二極管DK22的負極與Χ5連接;二極管DK31的負極與Χ2連接，二極管DK32的負極與Χ4連接;二極管DK41的負極與Χ2連接，二極管DK42的負極與Χ5連接;二極管DK51的負極與Χ3連接，二極管DK52的負極與Χ4連接;二極管DK61的負極與Χ3連接，二極管DK62的負極與Χ5連接。
[0034]本實用新型還提供了一種基于上述裝置的基于PLC的鍵盤點陣信號采集方法，包括以下步驟:
[0035]S1、根據鍵盤的按鍵與可編程邏輯控制器PLC的輸入端的連接關系，設置每個按鍵的標識碼；
[0036]S2、可編程邏輯控制器PLC循環掃描輸入端，當輸入端對應的輸出結果與按鍵的標識碼相同時，判定該按鍵按下。
[0037]本實用新型的裝置工作過程如下:
[0038]獲取鍵盤的按鍵數目Μ，根據公式2Ν^ΜΧΧ，確定可編程邏輯控制器PLC上所需的輸入端的數目N;當然，為了接收除鍵盤點陣外的其他輸入信號，2Ν-ΜΧΧ的值最好大于其他輸入信號的數目。其中，X為每個按鍵信號輸出接口與PLC不同的輸入端的連接數目。
[0039]將每個所述按鍵信號輸出接口均分別與所述可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接。
[0040]根據鍵盤的按鍵與可編程邏輯控制器PLC的輸入端的連接關系，設置每個按鍵的標識碼，比如，若定義Χ1-Χ5分別是二進制數的低位到高位，Kl的一個開關與二極管DKll的正極連接，另一個開關與二極管DK12的正極連接;二極管DKl I的負極與Xl連接，二極管DK12的負極與Χ4連接;則Kl對應的標識碼為01001，當Kl對應的按鍵按下時，PLC能夠檢測到輸入端輸入了 01001，從而判定KI對應的按鍵按下。
[0041]可編程邏輯控制器PLC循環掃描輸入端，當輸入端對應的輸出結果與按鍵的標識碼相同時，判定該按鍵按下。可編程邏輯控制器PLC循環掃描輸入端，是指可編程邏輯控制器PLC以預定的時間間隔掃描輸入端，讀取輸入端的狀態，實現對鍵盤信號的采集。
[0042]實施例二:
[0043]本實施例提供了一種基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，包括鍵盤和可編程邏輯控制器PLCl，所述鍵盤包括多個按鍵及分別與每個按鍵對應的按鍵信號輸出接口 2，所述可編程邏輯控制器PLCl包括多個輸入端，每個所述按鍵信號輸出接口均分別與所述可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接。
[0044]與實施例一不同之處在于，本實施例中，每個所述按鍵信號輸出接口包括一個開關，所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接。
[0045]每個所述按鍵信號輸出接口還包括一個二極管，所述二極管與所述開關串聯，所述開關的一端與電源連接，另一端與二極管的正極連接，所述二極管的負極與可編程邏輯控制器PLC的輸入端連接。
[0046]當按鍵的數目為32時，所述可編程邏輯控制器PLC的輸入端的數目不少于6，例如，可以是11.
[0047]實施本實用新型，具有如下有益效果:
[0048](I)本實用新型中，將鍵盤點陣的每個按鍵信號輸出接口分別與可編程邏輯控制器PLC上至少兩個不同的輸入端連接，所述可編程邏輯控制器PLC的輸入端的數目N與所述鍵盤的按鍵數目M只需要滿足如下關系:2^1彡M或2N>MXX，也就是說，PLC只需要區區幾個輸入端，就可以將鍵盤點陣的多個輸出接口完全區分開，實現對鍵盤點陣的信號采集。由于PLC直接檢測點陣1/0，無需設置單片機等信號傳輸的中間環節，從而能有效避免信號由于單片機與PLC通訊所造成干擾與丟失，提高了信號傳輸的實時性，并有效降低了成本。
[0049](2)本實用新型的每個按鍵信號輸出接口包括兩個聯動的開關，兩個所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLC上兩個不同的輸入端連接，當其中一個開關發生故障時，另外一個開關還能正常工作，有效地提高了鍵盤的使用壽命，提高了裝置的穩定性。
[0050]以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，包括鍵盤和可編程邏輯控制器PLC(1)，所述鍵盤包括多個按鍵及分別與每個按鍵對應的按鍵信號輸出接口(2)，所述可編程邏輯控制器PLC(I)包括多個輸入端，每個所述按鍵信號輸出接口(2)均分別與所述可編程邏輯控制器PLC( I)上至少兩個不同的輸入端連接，各個按鍵信號輸出接口與PLC上輸入端的連接對應關系不相同。2.根據權利要求1所述的基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，每個所述按鍵信號輸出接口(2)包括兩個聯動的開關，兩個所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLC(I)上至少兩個不同的輸入端連接。3.根據權利要求2所述的基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，兩個所述開關通過導線串聯。4.根據權利要求2所述的基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，每個所述按鍵信號輸出接口(2)還包括兩個二極管，每個所述二極管與一個所述開關串聯，每個所述開關的一端與電源(3)連接，另一端與對應的二極管的正極連接，所述二極管的負極與可編程邏輯控制器PLC( I)的輸入端連接。5.根據權利要求1所述的基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，每個所述按鍵信號輸出接口(2)包括一個開關，所述開關分別與所述可編程邏輯控制器PLC(I)上至少兩個不同的輸入端連接。6.根據權利要求5所述的基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，每個所述按鍵信號輸出接口(2)還包括一個二極管，所述二極管與所述開關串聯，所述開關的一端與電源(3)連接，另一端與二極管的正極連接，所述二極管的負極與可編程邏輯控制器PLC(I)的輸入端連接。7.根據權利要求1所述的基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，每個所述按鍵信號輸出接口(2)均分別與所述可編程邏輯控制器PLC(I)上兩個不同的輸入端連接，所述可編程邏輯控制器PLC( I)的輸入端的數目N與所述鍵盤的按鍵數目M滿足如下關系:2N—1多M08.根據權利要求1所述的基于PLC的鍵盤點陣信號采集裝置，其特征在于，所述按鍵的數目為32，所述可編程邏輯控制器PLC(I)的輸入端的數目不少于6。
【文檔編號】G06F3/02GK205594591SQ201620377486
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發明人】唐志銘
【申請人】廈門徠鈿數控自動化有限公司