一. 按鍵設(shè)計(jì)
      按鍵板采用薄膜面板開關(guān)形式，薄膜面板開關(guān)設(shè)計(jì)簡單，操作方便，安放容易，直接貼在一表面就可使用，加上其防水防塵的性能，很適合工業(yè)控制的應(yīng)用場合。對一個(gè)彈簧機(jī)的按鍵板來說，其按鍵包括三類：數(shù)字鍵，功能鍵和編輯鍵。數(shù)字鍵實(shí)現(xiàn)的是數(shù)字的輸入；功能鍵對應(yīng)的是彈簧機(jī)的操作命令；編輯鍵用于對彈簧加工程序的編輯，如清除、保存等。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的按鍵布局，與操作的方便性與可靠性直接關(guān)聯(lián)，對于具體各個(gè)鍵的布置，應(yīng)綜合考慮操作的方便和布局的美觀，薄膜面板下面的行列陣電路采用單面柔性電路板(FPC)制作，電路起凸的形式保證了按鍵時(shí)的手感。它輸出的是鍵盤行列陣的行線和列線。

二. 按鍵板的軟硬件設(shè)計(jì)
      無論是按鍵板的硬件設(shè)計(jì)還是軟件設(shè)計(jì)，都必定會涉及到按鍵板和主機(jī)的通信協(xié)議。所以在進(jìn)入到軟硬件設(shè)計(jì)之前，先對PS/2協(xié)議做一簡單介紹。
1. PS/2協(xié)議
      PS/2協(xié)議是外設(shè)與主機(jī)之間通信的一種同步雙串行協(xié)議。在協(xié)議中主機(jī)端擁有較高的優(yōu)先級，在一定條件下它可中止外設(shè)正在進(jìn)行的發(fā)送過程。該協(xié)議采用的短幀格式傳送數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)幀格式為：1位起始位（0），8位數(shù)據(jù)位，一位奇校驗(yàn)位，一位停止位（1）。數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)低位在前，高位在后。外設(shè)每收到主機(jī)發(fā)來的一幀數(shù)據(jù)，都要緊隨該幀的停止位發(fā)送一個(gè)握手位ACK(0)應(yīng)答主機(jī)，然后外設(shè)還要發(fā)1幀應(yīng)答數(shù)據(jù)（0xF0），表明已完整地接收到了主機(jī)的命令；而主機(jī)在接收外設(shè)數(shù)據(jù)后不用發(fā)握手信號ACK，也不需要另外發(fā)送應(yīng)答幀。無論是主機(jī)發(fā)還是外設(shè)發(fā)數(shù)據(jù)，同步時(shí)鐘都是由外設(shè)產(chǎn)生的。
      按照接收方和發(fā)送方的不同，該協(xié)議可分為兩部分，其一為外設(shè)發(fā)送主機(jī)接收的通信，這一過程發(fā)生在工作人員操作外設(shè)或外設(shè)應(yīng)答主機(jī)端發(fā)來的命令時(shí)，數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線處于空閑狀態(tài)下維持高電平狀態(tài)；其二為主機(jī)發(fā)送外設(shè)接收的通信，該過程發(fā)生在主機(jī)上電自檢時(shí)，主機(jī)發(fā)送測試信號檢測外設(shè)是否存在并判斷是何種類型的外設(shè)時(shí)。這個(gè)上電檢測對外設(shè)來說很重要，其中一個(gè)檢測項(xiàng)目為基本保證測試（Basic Assure Test）,當(dāng)主機(jī)發(fā)送該命令到外設(shè)時(shí)，外設(shè)必須回送相應(yīng)的應(yīng)答幀，否則主機(jī)就認(rèn)為該外設(shè)的開機(jī)自檢沒能通過，在DOS以上的系統(tǒng)中，外設(shè)將無法使用。主機(jī)上電自檢時(shí)，發(fā)送給外設(shè)的數(shù)據(jù)是一個(gè)命令集，針對每個(gè)命令，外設(shè)都要作出相應(yīng)的響應(yīng)，這些響應(yīng)字也都是協(xié)議所規(guī)定好的。
2. 硬件設(shè)計(jì)
      在這里采用AT89S51作為按鍵板的主處理芯片。AT89S51是一個(gè)低功耗、高性能的8位CMOS單片機(jī)，有32個(gè)I/O口可供使用，能滿足行列掃描口較多時(shí)的要求，并具有軟件看門狗。
      與前面的按鍵布局相對應(yīng)，采用7×8的矩陣行列結(jié)構(gòu)。行線用89S51的P2口，列線用P0口，由于P0口無內(nèi)部上拉電阻，因而列線須外接上拉電阻。AT89S51的電源都由主機(jī)的PS/2接口提供，采用頻率為12MHz外部晶振。用P3.6和P3.7作為數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線和主機(jī)進(jìn)行通信。
      按鍵板的行列陣只需將其行線和列線分別引出接到圖二所示的行列線接口中即可。按鍵板和主機(jī)通過PS/2接口連接器相連，現(xiàn)在比較常用的PS/2接口連接器如圖四所示。
3. 軟件設(shè)計(jì)
      軟件的設(shè)計(jì)是按鍵板實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，采用單片機(jī)C語言編程。它通過主程序和一系列的子程序來實(shí)現(xiàn)。主程序用于系統(tǒng)的初始化，子程序的調(diào)用。子程序包括接收主機(jī)命令子程序，發(fā)送數(shù)據(jù)子程序，接收數(shù)據(jù)子程序，行列掃描子程序以及發(fā)送鍵碼子程序。
      接收主機(jī)命令子程序用于面板接收主機(jī)的命令，并作出相應(yīng)的響應(yīng)，這在DOS以上的系統(tǒng)中很重要，否則主機(jī)不承認(rèn)按鍵板的存在。發(fā)送數(shù)據(jù)子程序用于發(fā)送數(shù)據(jù)幀到主機(jī)，每一位數(shù)據(jù)的發(fā)送都是按PS/2協(xié)議的時(shí)序要求所編寫的。接收數(shù)據(jù)子程序用于接收主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)幀，每一位數(shù)據(jù)的接收也是由時(shí)序規(guī)定的。行列掃描子程序作用是對按鍵板上鍵的識別，并將該鍵對應(yīng)的碼發(fā)送到按鍵緩沖區(qū)暫存起來。PS/2協(xié)議中，當(dāng)一個(gè)鍵被按下或按住時(shí)就發(fā)送該鍵的通碼(MAKE)，被釋放時(shí)就發(fā)送斷碼(BREAK)，每個(gè)按鍵都被分配了唯一的通碼和斷碼（協(xié)議中統(tǒng)稱為掃描碼），這樣主機(jī)通過掃描碼就可識別按鍵的類別。在彈簧機(jī)的按鍵板中，因?yàn)槊姘逯械逆I不全是標(biāo)準(zhǔn)的，對于那些自定義的鍵，可將該鍵與一標(biāo)準(zhǔn)鍵的掃描碼對應(yīng)起來，例如可將面板中的“啟動”與標(biāo)準(zhǔn)鍵“A”對應(yīng)，這樣當(dāng)“啟動”被按下時(shí)，發(fā)送給主機(jī)的就是字母“A”的掃描碼，通過重定義主機(jī)系統(tǒng)中的相關(guān)控制部分，就可實(shí)現(xiàn)啟動彈簧機(jī)的功能。發(fā)送鍵碼子程序用于發(fā)送按鍵緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。而對于面板中的“鎖鍵”，實(shí)現(xiàn)的是面板的鎖死，在工控系統(tǒng)中，這個(gè)對于操作系統(tǒng)的可靠性是很有必要的，當(dāng)該鍵按下時(shí)，則不發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，同時(shí)清空緩沖區(qū)，多按一下則可解鎖。為了防止死機(jī)現(xiàn)象的發(fā)生，在主程序的循環(huán)中加入軟件看門狗。