本作品為第二屆立創(chuàng)商城電子制作節(jié)30強入圍作品，作者立創(chuàng)社區(qū)ID：一路的精彩；轉(zhuǎn)載請注明出處，未經(jīng)允許不得用作商業(yè)用途。作品原鏈接：http://club.szlcsc.com/article/details_4595_1.html。

一、作品簡介

1.作品外觀

圖1 PCBA_3D正面圖

圖2 PCBA_3D背面圖

圖3 PCBA_實物圖正面

圖4 PCBA_實物圖背面

圖5 PCBA_實物圖帶底殼

2.研究背景

目前在諸多工業(yè)手持設備的操作中，多數(shù)操作還是設備自帶的外部硬按鍵方式完成相關動作，有些設備的操作還較為單一、并且多次重復一樣的一系列的操作，這使得操作人員操作起來較為乏味、枯燥、而且容易出錯及效率低等一系列問題出現(xiàn)，這時此工具的出現(xiàn)就顯得格外有意義。

因某些工業(yè)手持設備操作時需要長期的、大量的、重復性的按一定路徑完成相應的按鍵操作，此工具能夠代替操作人員完成這一系列的操作，而且不需要操作人員始終參與?？梢哉嬲詣踊耐ㄟ^本工具完成這些按下按鍵才能操作設備的功能，如本文作者就需要對某些手持工業(yè)設備按一定路徑進行瀏覽數(shù)據(jù)、掃描數(shù)據(jù)、破解協(xié)議等操作，可以解決人員操作的枯燥乏味、容易出錯效率低等問題。

本工具通過嵌入式程序設置固定編碼來代替相應按鍵的指令，用MCU控制多路單刀繼電器的吸合代表相應按鍵的按下（如最基本最簡單的上、下、左、右、確認、退出等），可通過簡單調(diào)整，控制功能更為強大的多按鍵的各種設備，同時還伴有相應指示燈提示相應按鍵的按下，通過工具串口接收相應的操作代碼或增加上位機軟件，把一系列動作指令編寫成XML文件，可通過上位機軟件完全快速的、準確的完成相應功能。

應用前景：它的應用非常廣泛，小到游戲設備、大到工業(yè)技師應用的手持設備或者大型工業(yè)設備以及多按鍵操作的儀器儀表。通過稍加改動或改變相應的嵌入式程序可代替各種設備的重多按鍵操作，故有很大的市場應用空間。

3.作品亮點

本工具通過驅(qū)動相應繼電器代替設備按鍵完成一系列按鍵功能，效率高且不易出錯，通過對某一固定設備的按鍵按下動作時間調(diào)整好相應驅(qū)動延時程序即可應用。下班后可在無人員操作的情況下自動工作，第二天上班可收集勞動成果，趣味性較強，操作方便，更具實用價值等亮點。

二、系統(tǒng)構架圖

 

三、硬件部分的描述

1.模擬硬件按鍵工具原理圖下載：http://club.szlcsc.com/article/downFile_B5BB5E5EE545D40C.html

圖1 系統(tǒng)電源&上電軟啟動原理圖

圖2 串口通訊原理圖

圖3 處理器原理圖

圖4   驅(qū)動&繼電器&輸出連接器原理圖

模擬硬件按鍵工具PCB原文件下載：http://club.szlcsc.com/article/downFile_6BB16049F7E46A88.html

圖5 PCB正面實物圖

圖6 PCB背面實物圖

2.實現(xiàn)原理

1).圖1為系統(tǒng)電源及上電軟啟動原理圖，本工具通過USB串口線連接PC端USB接口，從而提供5V電源，經(jīng)上電軟啟動電路后通過AMS1117-3V3

轉(zhuǎn)換輸出3.3V,為系統(tǒng)供電，同時USB接口也作為PC端與工具上處理器之間通訊的接口。

2). 圖2為串口通訊原理圖，本工具通過USB串口線連接PC端USB接口，經(jīng)過串口芯片F(xiàn)T232RL實現(xiàn)PC串口端與工具處理器通訊。

3). 圖3為處理器及控制的外圍電路原理圖，除了處理器的最小系統(tǒng)外，串口1（PA9,PA10）用來與PC通訊，PA1用來讀取工具串口CBUS3的狀態(tài)，

可在上位機上顯示工具在線狀態(tài)。PA2-PA6用來控制大電流驅(qū)動器ULN2003,從而驅(qū)動后級繼電器的正常吸合，并伴有相關指示燈，J2為可擴展的

預留接口。

4). 圖4為驅(qū)動器、繼電器、輸出連接接口原理圖，ULN2003用來控制驅(qū)動繼電器，輸入低電平，輸出高電平。圖4中所有繼電器的1號引腳通過J1位

連接器連接所控制工業(yè)設備相應按鍵的常態(tài)端，所有繼電器的2號引腳通過J4位連接器連接所控制工業(yè)設備相應按鍵的觸發(fā)端。

四、材料清單（BOM列表）

關鍵器件BOM列表

STM32F103CBT6購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_8796.html

FT232RL購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_9194.html

單刀繼電器購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_11039.html

ULN2003購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_7989.html

AMS1117-3V3購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_24724.html

NTF2955購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_17950.html

B型USB母座購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_2718.html

B型鉭電容購買鏈接：http://www.sosenglish.com.cn/product/details_2718.html

五、軟件部分的描述

程序源碼下載：http://club.szlcsc.com/article/downFile_EF06E4BD1FF3A3A4.html

圖一 軟件工作流程圖

圖二 嵌入式主程序

六、作品演示

七、總結(jié)

感謝各位評委老師的審閱！設計該作品的初衷在于一些自帶按鍵的手持操作設備，因某些需要反復讀取采集設備中的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)常按照一定的路徑重復按下相關按鍵，故設計此工具用于替代硬件按鍵操作。

調(diào)試時需要弄清楚所要替代設備按鍵操作的鍵盤觸控方式，并將相關引腳接出引線，例如本次例程中的設備，有的鍵盤是矩陣式鍵盤有的是非矩陣式鍵盤；另一個需要注意的細節(jié)是設備上按下按鍵的靈敏度，調(diào)整好工具端相應的延時。因工具端程序操控按鍵靈敏度較高，當接收到按鍵需求，延時函數(shù)一定要調(diào)好，以此保證不會多次按下按鍵的誤操作。

當訪問設備路徑及菜單層數(shù)較多時，我們可以下載一個按鍵精靈，將我們需要重復操作的指令編寫成腳本文件，我們運行事先編寫完成的或錄制的腳本文件就可以自動訪問各種設備中的數(shù)據(jù)。