一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘技术方案

本发明专利技术请求保护一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘。专用键盘与系统控制计算机连接；专用键盘的键盘接口和鼠标接口与系统控制计算机连接是采用DB9接口，DB9接口固定装置能有效防止因船舶震动而造成的接口脱滑；DC24V供电，能很方便地取得电源；表面采用PVC贴膜工艺，能达到IP22防护等级；轻触式按钮，输入需要一定的按压力，在船舶驾驶过程中能有效避免误操作；采用嵌入式设计，能方便地嵌入船舶控制台中，在船舶摇晃环境下可最大限度地保证安全；有按键背光灯，亮度可有十种调节，以满足船舶夜间施工需要；有3个控制旋钮，以满足动态跟踪与动力定位系统在操作中需要有旋钮信号的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制键盘，尤其涉及一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘。
技术介绍
在一般水深情况下，船舶的系泊主要采用锚泊系统。随着水深的增加，锚泊系统的抓底力将减弱，同时锚链的长度和强度都要增加，进而重量剧增，海上布链作业因此也变得复杂、困难，造价和安装费用也大大提高。随着水深的增加，自然界风、浪、流等因素影响，海上船舶能否精确跟踪与定位，对船舶深水作业的准确度、成本、灵活性、可操控性等问题起着至关重要的作用。由于通常的锚泊方式在深海的应用受到很大限制，因此，不借助于锚泊系统系泊的船舶动态跟踪与动力定位系统便应运而生。船舶动态跟踪与动力定位系统是一种闭环的控制系统，它能不断地检测出船舶的实际位置与目标位置的偏差，再根据外界的风、浪、流等扰动力的影响，计算出使船舶恢复到目标位置所需动力的大小，并对船舶上各推力器进行推力分配，进而使各推力器产生相应的推力，使船舶能在海平面上保持所要求的某一具体经纬度。船舶动态跟踪与动力定位系统适用于多种海况，机动性强，成本不随水深的增加而增加，且操作方便。对于海洋钻井平台、大型挖泥船、起重船、铺管船、布缆船、海监船、科考船、救生艇等海上作业船舶来说，大都需要动态跟踪与动力定位系统，以跟踪、定位在海上某一点进行钻井、挖泥、打捞、铺管、布缆、海巡、科考、救助、等作业。我国目前在海洋中航行的船舶，动态跟踪与动力定位系统基本依赖进口。本公司研发了动态跟踪与动力定位系统，该系统不能兼容国外动态跟踪与动力定位系统的键盘，如果采用普通的PC键盘，存在的技术问题是：1、采用5V供电，不能适应工业控制环境；2、采用USB或PS2作为键盘接口，没有可靠的固定；3、没有按键背光灯，而船舶施工尤其是夜间施工，为了保证驾驶员的视力不受影响，驾驶室将会关闭照明；4、按键易发生误操作；5、键盘表面达不到《钢质海船入级规范2006》版规定的IP22防护等级；6、键盘不能有效固定；7、动态跟踪与动力定位系统的键盘在操作中需要有旋纽信号等特殊要求，普通PC键盘无法达到。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能与国内研发的船舶动态跟踪与动力定位系统相匹配的专用键盘。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术的船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘，包括C8051F040单片机、2个24S5电源、36个按键控制面板、3组旋钮输入输出单元、10片6B595芯片、38个指示LED、36个背景LED、逻辑/差分电平转换控制收发单元，专用键盘与动态跟踪与动力定位系统控制计算机连接。本专利技术所述的船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘采用C8051F040单片机控制，单片机焊贴在PCB板(GSI_DPDT1.pcb)上，通过SPI总线连接10片6B595芯片，扩展出80路输出端口，用于控制面板上36个背景LED和38个指示LED，另外有36路开关输入信号接入单片机，用于采集用户的按键操作，单片机通过PWM方式对面板上的36个背景LED和38个指示LED进行调光，调光分十级每级对应不同的亮度，专用键盘还配置有三路旋钮信号，旋钮使用3个2K的单圈绕线式电位器，它们通过3个LM358集成双运算放大器设计的电压跟随装置，配合单片机的VREF从而将分得的VREF输入单片机的AIN0.0~AIN0.2，这样就将用户对旋钮的操作采集进了单片机。单片机通过自行设计的逻辑/差分电平转换控制收发单元，扩展出了1路RS232/485通信接口(RS232/485可以根据用户和工程需要进行选择)，该接口与动态跟踪与动力定位系统控制计算机相连接，通过该通信接口专用键盘就可以与系统控制计算机进行通信，完成输入、输出的功能。附图说明图1为本专利技术的外形三视图图2为本专利技术的电器原理图具体实施方式如图1所示，船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘与系统控制计算机(10)连接；专用键盘的键盘接口和鼠标接口与系统控制计算机(10)连接是采用DB9接口，DB9接口固定装置能有效防止因船舶震动而造成的接口脱滑；专用键盘使用DC24V供电，因为DC24V电源是工业标准电源，这样专用键盘能很方便地取得电源；专用键盘表面采用PVC贴膜工艺，能达到IP22防护等级；按压轻触式按钮，输入需要一定的按压力，在船舶驾驶过程中能有效避免误操作；专用键盘采用嵌入式设计，能方便地嵌入控制台中，在船舶摇晃环境下可最大程度地保证安全；专用键盘有36个按键和按键背光灯、38个指示灯、3个控制旋纽、一个轨迹球鼠标。如图2所示，一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘包括：单片机(1)、24S5电源(2)和(3)、控制面板(4)、控制旋钮(5)、6B595芯片(6)、38个指示LED(8)、36个背景LED(9)、逻辑/差分电平转换控制收发单元(7)，专用键盘与动态跟踪与动力定位系统控制计算机(10)连接。单片机(1)是系统的处理核心，24S5电源(2)和(3)通过外加DC24V电源转换成5V工作电源给单片机(1)和逻辑/差分电平转换控制收发单元(7)供电，控制旋钮(5)是3组旋钮输入单元，每个旋钮通过LM358双运算放大器将电压信号送至单片机(1)的AIN0.0~AIN0.2进行采集，他们所使用的基准电压2.4V是由单片机(1)的VREF引脚接来。控制面板(4)的36个按键输入单元，它将36个按键信号直接接入单片机(1)的P4.0~P4.7、P5.0~P5.7、P6.0~P6.7、P2.0~P2.7、P7.0~P7.3引脚。单片机(1)采集控制面板(4)、控制旋钮(5)的信号后，将信号进行打包通过逻辑/差分电平转换控制收发单元(7)，将逻辑电平转换成RS232或485信号进入动态跟踪与动力定位系统控制计算机(10)，(10)经过判断后将操作决定通过收发单元(7)再发送给单片机(1)，单片机(1)根据控制计算机(10)的操作请求通过SPI总线到6B595芯片(6)，6B595芯片(6)根据单片机(1)发来的数据进行操作，点亮或熄灭38个指示LED(8)和36个背景LED(9)。单片机(1)还会根据控制旋钮(5)中“Dim”信号对38个指示LED(8)和36个背景LED(9)进行调光处理。系统启动后24S5电源(2)对单片机(1)、24S5电源(3)对收发单元(7)开始供电，单片机(1)和收发单元(7)开始工作，单片机(1)首先通过6B595芯片(6)向36个背景LED(9)发送工作状态，即打开(9)中所有输出(启动背光)，此后单片机(1)开始读取控制面板(4)和控制旋钮(5)的工作状态和数据，单本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘，包括：单片机（１）、２４Ｓ５电源（２）和（３）、控制面板（４）、控制旋钮（５）、６Ｂ５９５芯片（６）、３８个指示ＬＥＤ（８）、３６个背景ＬＥＤ（９）、逻辑／差分电平转换控制收发单元（７），专用键盘与动态跟踪与动力定位系统控制计算机（１０）连接。

【技术特征摘要】
1.一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘，包括：单片机(1)、24S5电源(2)和(3)、
控制面板(4)、控制旋钮(5)、6B595芯片(6)、38个指示LED(8)、36个背景LED(9)、
逻辑/差分电平转换控制收发单元(7)，专用键盘与动态跟踪与动力定位系统控制计算机(10)
连接。
2.根据权利要求1所述的一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘，其特征在于，单片机
(1)贴焊在PCB板上，通过SPI总线连接10片6B595芯片(6)，扩展出80路输出端口，用
于控制面板上36个背景LED(9)和38个指示LED(8)，另外有36路开关输入信号接入单片
机(1)，用于采集用户的按键操作，单片机通过PWM方式对面板上的36个背景LED(9)和
38个指示LED(8)进行调光，调光分十级每级对应不同的亮度，单片机(1)通过逻辑/差分
电平转换控制收发单元(7)，扩展出了1路RS232/485通信接口，该接口与动态跟踪与动力
定位系统控制计算机(10)相连接，完成输入、输出的功能。
3.根据权利要求1所述的一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘，其特征在于，控制旋
钮(5)使用3个2K的单圈绕线式电位器，通过3个LM358集成双运算放大器设计的电压跟
随装置，配合单片机的VREF从而将分得的VREF输入单片机的AIN0.0~AIN0.2。
4.根据权利要求1所述的一种船舶动态跟踪与动力定位系统专用键盘，其特征在于，专用键
盘的键盘接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏冬，袁伟，张洪涛，李军，范柏乾，
申请(专利权)人：镇江市亿华系统集成有限公司，
类型：发明
国别省市：32