本實用新型涉及工業自動化控制技術領域，特別是涉及一種自動化鍵盤掃描控制系統及自動化控制系統。

背景技術：

隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發展和用戶需求的不斷提高，PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制電路)控制電路在邏輯控制、運動控制、過程控制等領域發揮著十分重要的作用。PLC控制器采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序、執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

在大中型自動化設備中，通常需要外接鍵盤進行輸入控制。傳統自動化設備通常利用PLC控制器進行鍵盤掃描控制，鍵盤上每一個按鍵代表一條指令，PLC控制器通過這些指令即可控制相應的機械或生產過程。然而由于鍵盤掃描控制程序較為復雜，若PLC控制器執行鍵盤掃描控制，則不僅浪費PLC控制器的I/O端口且增加生產成本，同時也影響PLC控制器的程序執行效率。

技術實現要素：

基于此，有必要針對如何改善傳統由PLC控制器執行鍵盤掃描控制的方式影響PLC控制器的程序執行效率的問題，提供一種自動化鍵盤掃描控制系統及自動化控制系統。

一種自動化鍵盤掃描控制系統，與PLC控制器連接，且所述自動化鍵盤掃描控制系統包括依次連接的鍵盤電路、控制電路及信號轉換電路；所述控制電路用于檢測鍵盤電路中按下的按鍵并輸出與被按下的按鍵對應的按鍵信號；所述信號轉換電路用于將所述按鍵信號轉換為PLC控制器能夠識別的信號，并將轉換后的信號發送至所述PLC控制器。

在其中一個實施例中，所述自動化鍵盤掃描控制系統還包括顯示電路，且所述顯示電路的輸入端與信號轉換電路的輸出端連接；所述顯示電路根據所述轉換后的信號呈現與被按下的按鍵相對應的顯示狀態。

在其中一個實施例中，所述按鍵信號為二進制信號；同時，所述信號轉換電路包括若干路信號轉換單元，所述顯示電路包括若干路顯示單元；所述信號轉換單元的數量、顯示單元的數量、PLC控制器的輸入接口的數量均與所述按鍵信號的位數相同。

在其中一個實施例中，所述鍵盤電路為4*4矩陣鍵盤電路，且所述信號轉換單元的數量、顯示單元的數量、PLC控制器的輸入接口的數量均為5。

在其中一個實施例中，所述控制電路包括單片機U2、電容C1、電容C2、電容C7、電容C8、電阻R1及晶體振蕩器X1；

所述單片機U2的復位管腳通過電容C1接入電源，且所述電容C1與單片機U2的公共端通過電阻R1接地；所述單片機U2的兩個時鐘輸入管腳分別連接晶體振蕩器X1的兩端，且所述晶體振蕩器X1的兩端還分別通過電容C7、電容C8接地；所述單片機U2的電源輸入管腳和所述電容C2的一端連接電源，且所述電容C2的另一端接地；所述單片機U2的8個I/O管腳連接所述鍵盤電路；所述單片機U2的另外5個I/O管腳分別連接各所述信號轉換單元。

在其中一個實施例中，所述信號轉換單元包括光耦、第一電阻和第二電阻；所述光耦的陽極通過第一電阻接入電壓與控制電路的供電電源相同的電源；所述光耦的陰極連接所述單片機U2；所述光耦的集電極通過第二電阻接入電壓大于控制電路供電電源的電源；所述光耦的發射極接地；所述光耦與第二電阻的公共端為信號轉換單元的輸出端。

在其中一個實施例中，所述顯示單元包括發光二極管和第三電阻；所述發光二極管的正極接入電壓與所述控制電路供電電源相同的電源，所述發光二極管的負極通過第三電阻連接信號轉換單元的輸出端。

在其中一個實施例中，所述自動化鍵盤掃描控制系統還包括電源電路，且所述電源電路分別向所述控制電路和信號轉換電路供電。

在其中一個實施例中，所述電源電路包括三端穩壓器U3、極性電容C5、二極管D3、電容C18及極性電容C10；

所述三端穩壓器U3的輸入端依次通過二極管D3的負極、極性電容C5的正極接入輸入電源，且所述二極管D3的正極、極性電容C5的負極共同接地；所述三端穩壓器U3的輸出端分別與電容C18的一端、極性電容C10的正極連接，且所述三端穩壓器U3的輸出端與電容C18、極性電容C10的公共端為電源電路的輸出端；所述電容C18的另一端、極性電容C10的負極與三端穩壓器U3的接地端共同接地。

一種自動化控制系統，包括PLC控制器及上述自動化鍵盤掃描控制系統，且所述自動化鍵盤掃描控制系統與PLC控制器連接。

上述自動化鍵盤掃描控制系統及自動化控制系統具有的有益效果為：在該自動化鍵盤掃描控制系統及自動化控制系統中，控制電路用于檢測鍵盤電路中按下的按鍵并輸出與被按下的按鍵對應的按鍵信號。信號轉換電路用于將該按鍵信號轉換為PLC控制器能夠識別的信號，并將轉換后的信號發送至PLC控制器。因此，該自動化鍵盤掃描控制系統及自動化控制系統通過控制電路進行鍵盤掃描，PLC控制器只需接收由信號轉換電路輸出的信號即可識別哪個按鍵被按下，而不用再去運行鍵盤掃描的復雜程序，從而提高了運行效率，克服了傳統由PLC控制器執行鍵盤掃描控制的方式影響PLC控制器的程序執行效率的問題，節約了生產成本。

附圖說明

圖1為一實施例提供的自動化控制系統的結構示意框圖；

圖2為圖1所示實施例的自動化控制系統中鍵盤電路的電路圖；

圖3為圖1所示實施例的自動化控制系統中控制電路的電路圖；

圖4為圖1所示實施例的自動化控制系統中信號轉換電路的電路圖；

圖5為圖1所示實施例的自動化控制系統中顯示電路的電路圖；

圖6為圖1所示實施例的自動化控制系統中電源電路的電路圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本實用新型。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1所示，本實施例提供了一種自動化控制系統，包括自動化鍵盤掃描控制系統100和PLC控制器200，且自動化鍵盤掃描控制系統100的輸出端與PLC控制器200的輸入端連接。

其中，自動化鍵盤掃描控制系統100用于進行鍵盤掃描并輸出PLC控制器200能夠識別的信號。自動化鍵盤掃描控制系統100包括依次連接的鍵盤電路110、控制電路120及信號轉換電路130。

控制電路120用于檢測鍵盤電路110中按下的按鍵并向信號轉換電路120輸出與被按下的按鍵對應的按鍵信號。其中，控制電路120可以采用現有的鍵盤掃描程序來對鍵盤電路110進行掃描。按鍵信號的生成方式可以利用現有技術中的數據映射原理，只要保證按鍵信號與鍵盤電路110中被按下的按鍵具有一一對應的映射關系即可。

信號轉換電路130，用于將控制電路120生成的按鍵信號轉換為PLC控制器200能夠識別的信號，并將轉換后的信號發送至PLC控制器200，即信號轉換電路130的輸出端為自動化鍵盤掃描控制系統100的輸出端。其中，PLC控制器200能夠識別的信號例如為信號轉換電路130對按鍵信號進行電壓轉換后得出的信號，只要使PLC控制器200能夠識別即可。

因此，上述自動化控制系統通過控制電路120進行鍵盤掃描，PLC控制器200只需接收由信號轉換電路130輸出的信號即可識別哪個按鍵被按下，而不用再去運行鍵盤掃描的復雜程序，從而提高了運行效率，克服了傳統由PLC控制器執行鍵盤掃描控制的方式影響PLC控制器的程序執行效率的問題，節約了生產成本。

進一步的，如圖1所示，上述自動化鍵盤掃描控制系統100還包括顯示電路140，且顯示電路140的輸入端與信號轉換電路130的輸出端連接。同時，顯示電路140根據信號轉換電路130得出的轉換后的信號呈現與被按下的按鍵相對應的顯示狀態。

因此，當鍵盤電路110中不同的按鍵被按下后，顯示電路140即會呈現不同的顯示狀態，便于用戶檢測該自動化鍵盤掃描控制系統100的運行過程是否精確，從而提高自動化鍵盤掃描控制系統100執行鍵盤掃描的精確性。

可以理解的是，上述自動化鍵盤掃描控制系統100不限于包括顯示電路140的一種情況，只要能夠分別識別鍵盤電路110中各按鍵被按下的狀態即可。

具體的，上述控制電路120輸出的按鍵信號為二進制信號。本實施例中，控制電路120為并行輸出，其輸出端包括多個輸出接口，且輸出接口的個數與二進制信號的位數相同。

同時，上述信號轉換電路130包括若干路信號轉換單元131。顯示電路140包括若干路顯示單元141，且信號轉換單元131的數量、顯示單元141的數量、PLC控制器200的輸入接口的數量均與按鍵信號的位數相同。那么在具體的電路連接結構中，控制電路120的每個輸出接口均依次連接相應的一路信號轉換單元131、PLC控制器200的一路輸入接口，同時該路信號轉換單元141的輸出端還連接一路顯示單元141。

具體在本實施例中，鍵盤電路110為4*4矩陣鍵盤電路。相應的，按鍵信號的總位數為5位，即控制電路120的輸出端包括5個輸出接口。信號轉換單元131的數量、顯示單元141的數量、PLC控制器200的輸入接口的數量均為5。

那么控制電路120在檢測到不同的按鍵被按下后各輸出接口輸出不同的值，即輸出端輸出的按鍵信號則取相應不同的二進制數值，就相當于建立了各按鍵信號與各被按下按鍵的映射關系。當PLC控制器200接收到信號轉換電路130轉換后的信號即能識別哪個按鍵被按下。例如，將PLC控制器200的5個輸入接口分別編碼為1、2、4、8、16數值。當鍵盤電路110中的第1個按鍵被按下后，控制電路120控制第一個輸入接口輸出信號，而其他輸出接口沒有信號，那么最終PLC控制器200的第1號輸入接口有信號，而其他輸入接口無信號，這時PLC控制器200即能識別第1個按鍵被按下；同理當第7個按鍵被按下后，PLC控制器200的第1、2、4號輸入接口有信號，而第8、16號輸入接口無信號……依次類推。

因此本實施例提供的上述PLC控制器200在檢測按鍵方面需使用的輸入接口的數量較少，從而降低了PLC控制器200的選型成本；同時PLC控制器200只需檢測各輸入接口的信號即可識別哪個按鍵被按下，識別方法簡單，進一步提高了PLC控制器200的運行效率。

可以理解是，按鍵信號的類型、鍵盤電路110中按鍵的數量、信號轉換單元131、顯示單元141及PLC控制器200輸入接口的數量不限于上述一種情況，只要能夠減少PLC控制器200的輸入接口數量且便于PLC控制器200識別哪個按鍵被按下即可。

具體的，如圖2所示，鍵盤電路110中包括按鍵S1、按鍵S2、按鍵S3、按鍵S4、按鍵S5、按鍵S6、按鍵S7、按鍵S8、按鍵S9、按鍵S10、按鍵S11、按鍵S12、按鍵S13、按鍵S14、按鍵S15及按鍵S16。同時，鍵盤電路110包括8路輸出接口，即輸出接口P1.0、輸出接口P1.1、輸出接口P1.2、輸出接口P1.3、輸出接口P1.4、輸出接口P1.5、輸出接口P1.6、輸出接口P1.7。

其中，輸出接口P1.0分別連接按鍵S1的一端、按鍵S2的一端、按鍵S3的一端、按鍵S4的一端。輸出接口P1.1分別連接按鍵S5的一端、按鍵S6的一端、按鍵S7的一端、按鍵S8的一端。輸出接口P1.2分別連接按鍵S9的一端、按鍵S10的一端、按鍵S11的一端、按鍵S12的一端。輸出接口P1.3分別連接按鍵S13的一端、按鍵S14的一端、按鍵S15的一端、按鍵S16的一端。輸出接口P1.4分別連接按鍵S1的另一端、按鍵S5的另一端、按鍵S9的另一端、按鍵S13的另一端。輸出接口P1.5分別連接按鍵S2的另一端、按鍵S6的另一端、按鍵S10的另一端、按鍵S14的另一端。輸出接口P1.6分別連接按鍵S3的另一端、按鍵S7的另一端、按鍵S11的另一端、按鍵S15的另一端。輸出接口P1.7分別連接按鍵S4的另一端、按鍵S8的另一端、按鍵S12的另一端、按鍵S16的另一端。

在上述鍵盤電路110中，8路輸出接口用于連接控制電路120，以供控制電路120進行按鍵掃描控制，從而檢測哪一個按鍵被按下。

可以理解的是，鍵盤電路110的具體結構不限于上述一種情況，只要能夠使控制電路120進行按鍵掃描控制即可。

具體的，如圖3所示，上述控制電路120包括單片機U2、電容C1、電容C2、電容C7、電容C8、電阻R1及晶體振蕩器X1。

其中，單片機U2的復位管腳(即3管腳)通過電容C1接入5V電源，且電容C1與單片機U2的公共端通過電阻R1接地。單片機U2的兩個時鐘輸入管腳(即6、7管腳)分別連接晶體振蕩器X1的兩端，且晶體振蕩器X1的兩端還分別通過電容C7、電容C8接地。單片機U2的電源輸入管腳(即28管腳)和電容C2的一端連接電源(5V電源)，電容C2的另一端接地。單片機U2的8個I/O管腳(即18至25管腳)連接鍵盤電路110。單片機U2的另外5個I/O管腳(即1、2、12、26、27管腳)分別連接各信號轉換單元131，即單片機U2分別向5個信號轉換單元131輸出的按鍵信號為：IN1、IN2、IN4、IN8、IN16。

在上述控制電路120中，單片機U2選用STC12C5604AD單片機，其運行速度比普通8051單片機快，完全兼容8051指令，且具有較寬的應用范圍。由于利用單片機進行鍵盤掃描控制的技術已經非常成熟，而且成本較低，因此能夠進一步降低整個自動化控制系統的成本并提高運行效率。

具體的，上述信號轉換單元131包括光耦、第一電阻和第二電阻。其中，光耦的陽極通過第一電阻接入電壓與控制電路120供電電源相同的電源(即5V電源)。光耦的陰極連接單片機U2。光耦的集電極通過第二電阻接入電壓大于控制電路供電電源的電源(即24V電源)。光耦的發射極接地。光耦與第二電阻的公共端為信號轉換單元131的輸出端。

如圖4所示，具體在本實施例中，電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6分別為5路信號轉換單元131中的第一電阻。光耦U4、光耦U5、光耦U6、光耦U7、光耦U8分別為5路信號轉換單元131中的光耦。這5個光耦的陰極分別接入單片機U2輸出的按鍵信號IN1、IN2、IN4、IN8、IN16，同時這5個光耦的集電極分別輸出轉換后的信號OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16。電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11分別為5路信號轉換單元131中的第二電阻。

在上述信號轉換電路130中，對于每一個光耦，若輸入端無信號，則光耦的輸入端為高電平，光耦處于截止狀態，該光耦的輸出端為高電平(即24V)，這時PLC控制器200相應的輸入接口無信號且為高電平。若光耦的輸入端有信號，則光耦的輸入端為低電平，光耦切換至導通狀態，光耦的輸出端為低電平(即0V)，這時PLC控制器200相應的輸入接口有信號且為低電平。例如：當鍵盤電路110中的第1個按鍵被按下后，按鍵信號IN1為低電平，其他按鍵信號為高電平。這時光耦U4導通，其輸出端信號OUT01為低電平。那么PLC控制器200的第1號輸入接口有信號且為低電平，而其他輸入接口為無信號。

因此上述信號轉換單元131通過光耦將單片機U2輸出的按鍵信號轉換為PLC控制器200能夠識別的信號，由于光耦對輸入端、輸出端具有良好的隔離作用，因此能夠防止單片機U2和PLC控制器200之間出現干擾，從而進一步提高該自動化控制系統運行的精確性。

可以理解的是，信號轉換單元131的具體結構不限于上述一種情況，只要能夠將單片機U2輸出的按鍵信號轉換為PLC控制器200能夠識別的信號，并能夠防止單片機U2和PLC控制器200之間出現干擾即可。

具體的，上述顯示單元141包括發光二極管和第三電阻。其中，發光二極管的正極接入電壓與控制電路120供電電源相同的電源(即5V電源)，發光二極管的負極通過第三電阻連接信號轉換單元131的輸出端。

如圖5所示，在本實施例中，發光二極管D1、發光二極管D2、發光二極管D4、發光二極管D8、發光二極管D16分別為5路顯示單元141中的發光二極管。電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16分別為5路顯示單元141中的第三電阻，且這5個電阻分別接入OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16這5路轉換后的信號。

在上述顯示電路140中，若OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16這5路信號任一路信號為低電平，則該路顯示單元141中的發光二極管點亮。

可以理解的是，顯示電路140的具體結構不限于上述一種情況，只要能夠根據信號轉換電路130輸出的轉換后的信號呈現與被按下的按鍵相對應的顯示狀態即可。

進一步的，上述自動化鍵盤掃描控制系統100還包括電源電路，且電源電路用于分別向控制電路120和信號轉換電路130供電。

具體的，如圖6所示，該電源電路包括三端穩壓器U3、極性電容C5、二極管D3、電容C18及極性電容C10。

其中，三端穩壓器U3的輸入端依次通過二極管D3的負極、極性電容C5的正極接入輸入電源(即24V)，且二極管D3的正極、極性電容C5的負極共同接地。三端穩壓器U3的輸出端分別與電容C18的一端、極性電容C10的正極連接，且三端穩壓器U3的輸出端與電容C18、極性電容C10的公共端為電源電路的輸出端且輸出5V電壓。電容C18的另一端、極性電容C10的負極與三端穩壓器U3的接地端共同接地。

可以理解的是，上述電源電路的具體結構不限于一種情況，只要能夠對自動化鍵盤掃描控制系統100正常供電即可。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。