雷達(dá)終端設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)通用接口板的設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要： 針對當(dāng)前普通鍵盤鼠標(biāo)在雷達(dá)終端錄取設(shè)備中通用性不強的問題，設(shè)計了鍵盤鼠標(biāo)通用接口板，成功實現(xiàn)了將普通鍵盤鼠標(biāo)運用于雷達(dá)錄取終端，減少了專用鍵盤鼠標(biāo)的使用，節(jié)約了大量成本，提高了雷達(dá)終端錄取設(shè)備的保障能力，滿足了部隊的需求。

關(guān)鍵詞： 雷達(dá)終端設(shè)備； 鍵盤； 鼠標(biāo)； 接口板

中圖分類號： TN957?34； TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）11?0098?02

在雷達(dá)終端錄取設(shè)備中，鍵盤鼠標(biāo)作為人機交換的輸入設(shè)備，是雷達(dá)操縱員或雷達(dá)技術(shù)人員對設(shè)備進(jìn)行操縱、維護(hù)時必不可少的控制手段。現(xiàn)在市面上的通用鍵盤鼠標(biāo)由于與雷達(dá)錄取設(shè)備的相關(guān)協(xié)議不匹配，不能直接使用，以至于大多數(shù)雷達(dá)終端錄取設(shè)備都使用生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的專用鍵盤和鼠標(biāo)。這樣，一方面通用性不強，另一方面是造價比較昂貴。本文通過開發(fā)鍵盤鼠標(biāo)通用接口板，編制相關(guān)協(xié)議，使市面上通用的鍵盤鼠標(biāo)通過該板的轉(zhuǎn)接可以直接運用到雷達(dá)終端錄取設(shè)備的操作和使用上，成為實現(xiàn)人機操作的重要連接紐帶。

1 組成原理

鍵盤鼠標(biāo)通用接口板功能是接收標(biāo)準(zhǔn)PC機鍵盤和鼠標(biāo)的信息，將鍵盤數(shù)據(jù)、鼠標(biāo)數(shù)據(jù)合成一路后送給雷達(dá)終端錄取顯示處理分機，其原理框圖如圖1所示。其主要技術(shù)難點是相關(guān)協(xié)議的采集和制定，本設(shè)計將通過電路實現(xiàn)以上功能。

2 關(guān)鍵部位的設(shè)計

2.1 鍵盤接口

在鍵盤鼠標(biāo)接口板上提供了兩種鍵盤接口，即AT/XT鍵盤接口（XS1）和PS/2鍵盤接口（XS2）。受單片機I/O口限制，兩路鍵盤接口以并聯(lián)方式聯(lián)接，所以兩種鍵盤不能同時使用。

鍵盤信號與單片機80C2051的I/O口連接。PC機鍵盤上的每個鍵都對應(yīng)一個掃描碼。當(dāng)按下鍵盤的某個鍵時，它向外界送出對應(yīng)于該鍵的接通掃描碼，放開該鍵時，送出一個斷開掃描碼（斷開掃描碼就是先發(fā)一個0F0H字節(jié)，后面跟著接通掃描碼）。PC機的鍵盤采用同步串行方式與外界通信。它的時鐘線和數(shù)據(jù)線都是雙向的，為集電極開路方式，可由鍵盤或鍵盤/鼠標(biāo)接口板驅(qū)動。鍵盤在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先使數(shù)據(jù)線為低電平，時鐘線為高電平，表示請求發(fā)送數(shù)據(jù)。鍵盤/鼠標(biāo)接口板可以通過將時鐘線置成低電平，來阻止鍵盤數(shù)據(jù)發(fā)送。鍵盤的數(shù)據(jù)線接到單片機P1口的第6位，鍵盤的時鐘線接到單片機P1口的第7位。單片機的P1口為雙向I/O口。單片機在主程序中循環(huán)檢測鍵盤數(shù)據(jù)線的狀態(tài)，當(dāng)檢測到鍵盤數(shù)據(jù)線為低電平時（此時表示鍵盤請求發(fā)送數(shù)據(jù)），程序跳到鍵盤接收處理子程序執(zhí)行，在鍵盤接收處理子程序中，根據(jù)時鐘信號線的變化接收從數(shù)據(jù)信號線上送來的串行鍵盤數(shù)據(jù)。接收完一個鍵盤數(shù)據(jù)后，判斷該數(shù)據(jù)是否為接通掃描碼，如果是接通碼，則將接通碼轉(zhuǎn)換成錄取器能識別的按鍵代碼，送入發(fā)送緩沖區(qū)。如果是斷開碼，則將這個數(shù)據(jù)忽略（鍵盤上仿真鼠標(biāo)功能的幾個按鍵的處理過程略有不同，對這些鍵進(jìn)行處理時，將按鍵的接通碼作為鼠標(biāo)按鍵的接通碼，將按鍵的斷開碼作為鼠標(biāo)按鍵的斷開碼）。

2.2 PS/2鼠標(biāo)接口

PS/2鼠標(biāo)信號與單片機80C2051的I/O口連接。PS/2鼠標(biāo)發(fā)送數(shù)據(jù)的原理和PC機鍵盤發(fā)送數(shù)據(jù)的原理基本相同，也是通過兩根雙向的信號線（數(shù)據(jù)線，時鐘線）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，在發(fā)送數(shù)據(jù)前，先使數(shù)據(jù)線為低電平，時鐘線為高電平，表示請求發(fā)送數(shù)據(jù)。鍵盤/鼠標(biāo)接口板也可以通過將時鐘線置成低電平，阻止鼠標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送。

PS/2鼠標(biāo)和鍵盤的不同之處在于PS/2鼠標(biāo)必須要對其初始化后才能工作，其初始化命令包括：0FFH：復(fù)位；0F4H：激活鼠標(biāo)；0EAH：設(shè)置成數(shù)據(jù)流模式。

PS/2鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)線接到單片機P1口的第4位，時鐘線接到單片機P1口的第5位。在單片機程序的初始化部分，完成PS/2鼠標(biāo)的初始化（將初始化命令通過時鐘線和數(shù)據(jù)線送給PS/2鼠標(biāo)），在主程序中循環(huán)檢測PS/2鼠標(biāo)數(shù)據(jù)線的狀態(tài)，當(dāng)檢測到數(shù)據(jù)線為低電平時（此時表示PS/2鼠標(biāo)請求發(fā)送數(shù)據(jù)），程序跳到PS/2鼠標(biāo)接收處理子程序執(zhí)行，在PS/2鼠標(biāo)接收處理子程序中，根據(jù)時鐘信號線的變化接收從數(shù)據(jù)信號線上送來的鼠標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.3 PC鼠標(biāo)接口

PC鼠標(biāo)輸出的信號是232電平，經(jīng)D3電平轉(zhuǎn)換電路MAX232轉(zhuǎn)換后，加到單片機的I/O口上，同時加到D4與非門電路74LS00上。

PC鼠標(biāo)的接口為9芯的異步串行接口。其接口為RS 232接口。

在鍵盤/鼠標(biāo)接口板上，利用MAX232芯片產(chǎn)生的10 V電壓為PC鼠標(biāo)提供工作電壓（接到PC鼠標(biāo)的4腳和7腳），PC鼠標(biāo)有了這個工作電壓后就可以正常工作，它將鼠標(biāo)數(shù)據(jù)通過2腳送出，接到鍵盤/鼠標(biāo)接口板上MAX232的13腳，經(jīng)MAX232電平轉(zhuǎn)換后（RS 232電平轉(zhuǎn)換成TTL電平），信號加到D4（74LS00）的1腳和單片機的P1口的第1位（13腳）。單片機的P1口的第0位（12腳）控制PC鼠標(biāo)數(shù)據(jù)的發(fā)送，平時該腳為高電平，以允許PC鼠標(biāo)數(shù)據(jù)發(fā)送，當(dāng)單片機要發(fā)送數(shù)據(jù)，它首先要檢測P1口的第1位（13腳）的狀態(tài)（即PC鼠標(biāo)的狀態(tài)），在確保PC鼠標(biāo)沒有發(fā)送數(shù)據(jù)時，將P1口的第0位（12腳）置低后再發(fā)送數(shù)據(jù)，以確保單片機發(fā)出的數(shù)據(jù)不會受PC鼠標(biāo)的干擾。

2.4 單片機

單片機采用89C2051，內(nèi)含2 KB的E2PROM。是本板的核心，其擔(dān)負(fù)的任務(wù)主要有：

（1）為鍵盤和PS/2鼠標(biāo)提供初始化命令。

（2）接收從鍵盤和PS/2鼠標(biāo)發(fā)來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后，按照1 200 b/s的波特率通過串行口送出。

（3）檢測PC鼠標(biāo)口數(shù)據(jù)的變化，控制PC鼠標(biāo)數(shù)據(jù)的發(fā)送。

（4）產(chǎn)生鍵盤復(fù)位信號。

2.5 錄取器接口

鍵盤鼠標(biāo)接口板將處理后的鍵盤、鼠標(biāo)數(shù)據(jù)送給錄取器，同時可接收從錄取器發(fā)來的命令。還提供錄取兩路獨立的復(fù)位信號。

鍵盤鼠標(biāo)接口板和錄取器之間的數(shù)據(jù)通信格式為：波特率1 200 b/s，1個起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗位。電平符合RS 232電平標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 復(fù)位電路

提供兩路復(fù)位信號：復(fù)位1，復(fù)位2。復(fù)位為低電平有效。復(fù)位1受單片機和復(fù)位開關(guān)XB1控制。復(fù)位2受單片機和復(fù)位開關(guān)XB2控制。其中為了保持和以前錄取鍵盤接口的一致性，在復(fù)位2信號后增加了一個跨接頭XB3，作為復(fù)位2的使能控制。

2.7 看門狗電路

為保證單片機可靠工作，采用硬件看門狗。看門狗由“D1”實現(xiàn)。單片機必須每次在0.2 s的時間間隔內(nèi)給該芯片一個寫信號，否則該芯片將復(fù)位單片機。同時該芯片還提供上電復(fù)位功能。

3 通用接口板的實現(xiàn)

根據(jù)上述設(shè)計制作了鍵盤鼠標(biāo)通用接口板，如圖2所示。

該板結(jié)構(gòu)簡單、體積小，將該板應(yīng)用于雷達(dá)錄取終端，通過該通用接口板能夠?qū)崿F(xiàn)對錄取終端的實際操作，且經(jīng)部隊長時間使用測試，性能穩(wěn)定、故障率低。

4 結(jié) 論

本文給出了雷達(dá)錄取終端鍵盤鼠標(biāo)接口板的設(shè)計方法，并解決了相關(guān)協(xié)議的采集與制定等技術(shù)難點問題，成功實現(xiàn)了將現(xiàn)在通用的鼠標(biāo)鍵盤運用于雷達(dá)錄取終端，減少了專用鍵盤鼠標(biāo)的使用，節(jié)約了大量成本，提高了雷達(dá)終端錄取設(shè)備的保障能力，滿足了部隊的需求。

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