CN205594591U - 基于plc的键盘点阵信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC的键盘点阵信号采集装置，包括键盘和可编程逻辑控制器PLC，每个按键信号输出接口均分别与可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接，各个按键信号输出接口与PLC上输入端的连接对应关系不相同。本实用新型中，将键盘点阵的每个按键信号输出接口分别与PLC上两个不同的输入端连接，PLC只需要几个输入端，就可以将键盘点阵的多个输出接口完全区分开，实现对键盘点阵的信号采集。由于PLC直接检测输入端，无需设置单片机等信号传输的中间环节，从而能有效避免信号由于单片机与PLC通讯所造成干扰与丢失，提高了信号传输的实时性，并有效降低了成本。

Description

基于PLC的键盘点阵信号采集装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及基于PLC的键盘点阵信号采集装置。

背景技术

键盘是电脑、手机、POS机等电子产品中主要的人机对话设备。现在有很多触摸屏式键盘，其通过编程实现按键随机分布，但是使用编程实现的方式容易被黑客等利用而沦为盗取用户隐私的工具，所以在一些涉及高私密度的情况下，如涉及金融、安全的情况下，具有物理按键的键盘有着更广泛的应用。

物理按键键盘的逻辑电路提供按键的矩阵排列方式，现有的矩阵键盘电路大多使用单片机I/O口来进行键盘扫描以控制键盘的按键部分。现有的4×4矩阵键盘电路，如图1所示，包括4行4列排列的4×4个按键，4个电阻器R1-R4，2×4个I/O口。依次类推，N×N矩阵键盘电路，则需要2N个I/O口。在矩阵键盘电路中，N根行线和N根列线交叉放置形成N×N个交叉点，每个交叉点都设置一个按键。按键的两端分别与相应的行线和列线连接，每根行线与一个I/O口连接。依次设置I/O口为低电平输入口，当无按键按下时，列线与行线断开，列线呈高电平状态；当有按键按下时，按键对应的列线与该行线连接获得一低电平，进而确定按键所处的列，从而识别按键的位置。

矩阵键盘电路通常采用行列扫描方法来确定按下之按键所在的行列位置。行列扫描法是指：把键盘的行线所对应的I/O口设置为输出口，列线所对应的I/O口设置为输入口；在扫描时，轮流将输出口设置为低电平，其他的输入口设置为高电平；再读取输入口的电平状态，并根据输入口发生的电平变化判断所按的按键。使用这种键盘电路，如控制键盘的I/O口数为2N，最大按键数量是N×N。

如图1所示，现有的方案在实施过程中，由于PLC的输入端口数量较少，信号需首先经单片机采集点阵键盘I/O电平变化，之后再传给PLC，期间信号经单片机与PLC通讯及线路传输。这种方式很容易造成信号的干扰与丢失，另外，因为输入信号扫描的方式是点阵循环扫描，再经单片机与PLC通讯，所以在实时性方面会也有欠缺。并且在实际设备上线路繁多，线路长度较长，干扰源众多，容易对信号造成干扰。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于PLC的键盘点阵信号采集装置，不需要单片机，PLC直接与点阵键盘的输出端接口连接就能实现键盘信号的采集，电路结构简单，有效地避免了单片机通信造成的信号干扰问题。

本实用新型是这样实现的：基于PLC的键盘点阵信号采集装置，包括键盘和可编程逻辑控制器PLC，所述键盘包括多个按键及分别与每个按键对应的按键信号输出接口，所述可编程逻辑控制器PLC包括多个输入端，每个所述按键信号输出接口均分别与所述可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接，各个按键信号输出接口与PLC上输入端的连接对应关系不相同。

进一步地，每个所述按键信号输出接口包括两个联动的开关，两个所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接。

进一步地，两个所述开关通过导线串联。

进一步地，每个所述按键信号输出接口还包括两个二极管，每个所述二极管与一个所述开关串联，每个所述开关的一端与电源连接，另一端与对应的二极管的正极连接，所述二极管的负极与可编程逻辑控制器PLC的输入端连接。

进一步地，每个所述按键信号输出接口包括一个开关，所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接。

进一步地，每个所述按键信号输出接口还包括一个二极管，所述二极管与所述开关串联，所述开关的一端与电源连接，另一端与二极管的正极连接，所述二极管的负极与可编程逻辑控制器PLC的输入端连接。

进一步地，每个所述按键信号输出接口均分别与所述可编程逻辑控制器PLC上两个不同的输入端连接，所述可编程逻辑控制器PLC（1）的输入端的数目N与所述键盘的按键数目M满足如下关系：2^N-1≥M。进一步地，所述按键的数目为32，所述可编程逻辑控制器PLC的输入端的数目不少于6.

本实用新型还提供了一种基于上述装置的基于PLC的键盘点阵信号采集方法，包括以下步骤：

S1、根据键盘的按键与可编程逻辑控制器PLC的输入端的连接关系，设置每个按键的标识码；

S2、可编程逻辑控制器PLC循环扫描输入端，当输入端对应的输出结果与按键的标识码相同时，判定该按键按下。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

（1）本实用新型中，将键盘点阵的每个按键信号输出接口分别与可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接，所述可编程逻辑控制器PLC的输入端的数目N与所述键盘的按键数目M只需要满足如下关系：2^N-1≥M或2^N≥M×X，也就是说，PLC只需要区区几个输入端，就可以将键盘点阵的多个输出接口完全区分开，实现对键盘点阵的信号采集。由于PLC直接检测点阵I/O，无需设置单片机等信号传输的中间环节，从而能有效避免信号由于单片机与PLC通讯所造成干扰与丢失，提高了信号传输的实时性，并有效降低了成本。

（2）本实用新型的每个按键信号输出接口包括两个联动的开关，两个所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC上两个不同的输入端连接，当其中一个开关发生故障时，另外一个开关还能正常工作，有效地提高了键盘的使用寿命，提高了装置的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是现有技术中键盘采集装置的示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的装置的示意图；

图中：1-可编程逻辑控制器PLC，2-按键信号输出接口，3-电源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

本实用新型提供了一种基于PLC的键盘点阵信号采集装置，不需要单片机，PLC直接与点阵键盘的输出端接口连接就能实现键盘信号的采集，电路结构简单，有效地避免了单片机通信造成的信号干扰问题。

本实用新型是这样实现的：基于PLC的键盘点阵信号采集装置，包括键盘和可编程逻辑控制器PLC1，所述键盘包括多个按键及分别与每个按键对应的按键信号输出接口2，所述可编程逻辑控制器PLC1包括多个输入端，每个所述按键信号输出接口2均分别与所述可编程逻辑控制器PLC1上至少两个不同的输入端连接，各个按键信号输出接口与PLC上输入端的连接对应关系不相同。如图2所示，本实施例以键盘包括六个按键为例，对本实用新型的方案进行详细解释，本实施例中，每个所述按键信号输出接口2均分别与所述可编程逻辑控制器PLC1上两个不同的输入端连接。本领域技术人员应当了解，在不同的应用场景中，键盘中的按键数目可以是任意数目，均适用于本实用新型，本实用新型多键盘数目不做具体限定。值得注意的是，在具体的应用场景中，每个所述按键信号输出接口可以均分别与所述可编程逻辑控制器PLC上多个不同的输入端连接，比如三个、四个等，只要各个按键信号输出接口与PLC上输入端的连接对应关系不相同，从PLC的输入端能够对各个按键信号输出接口进行区分均适用于本实用新型。

每个所述按键信号输出接口2包括两个联动的开关和两个二极管，两个所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC1上两个不同的输入端连接。两个所述开关通过导线串联。每个所述按键信号输出接口还包括两个二极管，每个所述二极管与一个所述开关串联，每个所述开关的一端与电源3连接，另一端与对应的二极管的正极连接，所述二极管的负极与可编程逻辑控制器PLC的输入端连接。所述可编程逻辑控制器PLC的输入端的数目N与所述键盘的按键数目M满足如下关系：2^N-1≥M。

当然，若每个所述按键信号输出接口均分别与所述可编程逻辑控制器PLC上多个（例如，X个）不同的输入端连接时，每个所述按键信号输出接口2可以包括X个联动的开关和X个二极管，二极管的数目与所述开关的数目对应。多个二极管的负极连接X个PLC的输入端。当然，每个所述按键信号输出接口2可以仍然包括两个联动的开关和两个二极管，二极管的数目与所述开关的数目对应。两个二极管的负极连接X个PLC的输入端。

当每个所述按键信号输出接口均分别与所述可编程逻辑控制器PLC上X个（X≥2）不同的输入端连接时，所述可编程逻辑控制器PLC的输入端的数目N与所述键盘的按键数目M满足如下关系：2^N≥M×X。

以本实施例为例，6个按键对应的开关分别K1、K2、K3、K4、K6、K6，如图2所示，K1、K2、K3、K4、K6、K6均对应两个联动的开关。当对应的按键按下时，两个联动的开关闭合。可编程逻辑控制器PLC1的输入端分别为X1、X2、X3、X4、X5。本实施例中，所述键盘的按键数目M为6，可编程逻辑控制器PLC1的输入端的数目N为5，很明显，该数目的设置满足如下关系：2^N-1≥M。

图2中，K1的一个开关与二极管DK11的正极连接，另一个开关与二极管DK12的正极连接；K2的一个开关与二极管DK21的正极连接，另一个开关与二极管DK22的正极连接；K3的一个开关与二极管DK31的正极连接，另一个开关与二极管DK32的正极连接；K4的一个开关与二极管DK41的正极连接，另一个开关与二极管DK42的正极连接；K5的一个开关与二极管DK51的正极连接，另一个开关与二极管D52的正极连接；K6的一个开关与二极管DK61的正极连接，另一个开关与二极管DK62的正极连接；

二极管DK11的负极与X1连接，二极管DK12的负极与X4连接；二极管DK21的负极与X1连接，二极管DK22的负极与X5连接；二极管DK31的负极与X2连接，二极管DK32的负极与X4连接；二极管DK41的负极与X2连接，二极管DK42的负极与X5连接；二极管DK51的负极与X3连接，二极管DK52的负极与X4连接；二极管DK61的负极与X3连接，二极管DK62的负极与X5连接。

本实用新型还提供了一种基于上述装置的基于PLC的键盘点阵信号采集方法，包括以下步骤：

S1、根据键盘的按键与可编程逻辑控制器PLC的输入端的连接关系，设置每个按键的标识码；

S2、可编程逻辑控制器PLC循环扫描输入端，当输入端对应的输出结果与按键的标识码相同时，判定该按键按下。

本实用新型的装置工作过程如下：

获取键盘的按键数目M，根据公式2^N≥M×X，确定可编程逻辑控制器PLC上所需的输入端的数目N；当然，为了接收除键盘点阵外的其他输入信号，2^N-M×X的值最好大于其他输入信号的数目。其中，X为每个按键信号输出接口与PLC不同的输入端的连接数目。

将每个所述按键信号输出接口均分别与所述可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接。

根据键盘的按键与可编程逻辑控制器PLC的输入端的连接关系，设置每个按键的标识码，比如，若定义X1-X5分别是二进制数的低位到高位，K1的一个开关与二极管DK11的正极连接，另一个开关与二极管DK12的正极连接；二极管DK11的负极与X1连接，二极管DK12的负极与X4连接；则K1对应的标识码为01001，当K1对应的按键按下时，PLC能够检测到输入端输入了01001，从而判定K1对应的按键按下。

可编程逻辑控制器PLC循环扫描输入端，当输入端对应的输出结果与按键的标识码相同时，判定该按键按下。可编程逻辑控制器PLC循环扫描输入端，是指可编程逻辑控制器PLC以预定的时间间隔扫描输入端，读取输入端的状态，实现对键盘信号的采集。

实施例二：

本实施例提供了一种基于PLC的键盘点阵信号采集装置，包括键盘和可编程逻辑控制器PLC1，所述键盘包括多个按键及分别与每个按键对应的按键信号输出接口2，所述可编程逻辑控制器PLC1包括多个输入端，每个所述按键信号输出接口均分别与所述可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接。

与实施例一不同之处在于，本实施例中，每个所述按键信号输出接口包括一个开关，所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接。

每个所述按键信号输出接口还包括一个二极管，所述二极管与所述开关串联，所述开关的一端与电源连接，另一端与二极管的正极连接，所述二极管的负极与可编程逻辑控制器PLC的输入端连接。

当按键的数目为32时，所述可编程逻辑控制器PLC的输入端的数目不少于6，例如，可以是11.

实施本实用新型，具有如下有益效果：

（1）本实用新型中，将键盘点阵的每个按键信号输出接口分别与可编程逻辑控制器PLC上至少两个不同的输入端连接，所述可编程逻辑控制器PLC的输入端的数目N与所述键盘的按键数目M只需要满足如下关系：2^N-1≥M或2^N≥M×X，也就是说，PLC只需要区区几个输入端，就可以将键盘点阵的多个输出接口完全区分开，实现对键盘点阵的信号采集。由于PLC直接检测点阵I/O，无需设置单片机等信号传输的中间环节，从而能有效避免信号由于单片机与PLC通讯所造成干扰与丢失，提高了信号传输的实时性，并有效降低了成本。

（2）本实用新型的每个按键信号输出接口包括两个联动的开关，两个所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC上两个不同的输入端连接，当其中一个开关发生故障时，另外一个开关还能正常工作，有效地提高了键盘的使用寿命，提高了装置的稳定性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1. 基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，包括键盘和可编程逻辑控制器PLC（1），所述键盘包括多个按键及分别与每个按键对应的按键信号输出接口（2），所述可编程逻辑控制器PLC（1）包括多个输入端，每个所述按键信号输出接口（2）均分别与所述可编程逻辑控制器PLC（1）上至少两个不同的输入端连接，各个按键信号输出接口与PLC上输入端的连接对应关系不相同。

2. 根据权利要求1所述的基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，每个所述按键信号输出接口（2）包括两个联动的开关，两个所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC（1）上至少两个不同的输入端连接。

3. 根据权利要求2所述的基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，两个所述开关通过导线串联。

4. 根据权利要求2所述的基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，每个所述按键信号输出接口（2）还包括两个二极管，每个所述二极管与一个所述开关串联，每个所述开关的一端与电源（3）连接，另一端与对应的二极管的正极连接，所述二极管的负极与可编程逻辑控制器PLC（1）的输入端连接。

5. 根据权利要求1所述的基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，每个所述按键信号输出接口（2）包括一个开关，所述开关分别与所述可编程逻辑控制器PLC（1）上至少两个不同的输入端连接。

6. 根据权利要求5所述的基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，每个所述按键信号输出接口（2）还包括一个二极管，所述二极管与所述开关串联，所述开关的一端与电源（3）连接，另一端与二极管的正极连接，所述二极管的负极与可编程逻辑控制器PLC（1）的输入端连接。

7. 根据权利要求1所述的基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，每个所述按键信号输出接口（2）均分别与所述可编程逻辑控制器PLC（1）上两个不同的输入端连接，所述可编程逻辑控制器PLC（1）的输入端的数目N与所述键盘的按键数目M满足如下关系：2^N-1≥M。

8. 根据权利要求1所述的基于PLC的键盘点阵信号采集装置，其特征在于，所述按键的数目为32，所述可编程逻辑控制器PLC（1）的输入端的数目不少于6。