基于ARM开发的人机交互界面HMI.doc

苏州大学本科生毕业设计 论文 1 目录目录 摘要 1 Abstract 2 第一章 前言 4 1 1 研究的背景及意义 4 1 2 图形液晶介绍 5 第二章 微处理器介绍 6 2 1 微处理器介绍 6 2 2 ARM 微处理器芯片 6 2 2 1 STM32F103ZET6 芯片性能特点 7 2 2 2 STM32F103ZET6 系统构成 7 2 3 Keil 开发环境与 C 语言 8 2 3 1 keil 开发环境 8 2 3 2 C 语言程序设计 8 2 3 3 在 keil 环境下编写 C 语言 8 第三章 串行接口 10 3 1 RS232 简介 10 3 1 1 RS232 的接口定义 DB9 10 3 1 2 RS232 总线电平定义 10 3 1 3 RS232 接线方式 11 3 1 4 RS232 串口设置 12 苏州大学本科生毕业设计 论文 2 3 2 RS485 介绍 12 3 2 1 RS485 性能特点 12 3 2 2 RS485 接口 12 第四章 迪文液晶应用设计 14 4 1 文本 曲线 图片 图标和动画的显示方法 14 4 1 1 文本显示方法 14 4 1 2 液晶屏中曲线的显示方法 15 4 1 3 液晶屏中图片 图标和动画的显示方法 16 4 2 系统配置和外设 18 4 3 触摸屏界面功能的实现 20 4 3 1 触摸屏原理 20 4 3 2 触控界面的设计 21 4 3 3 触摸屏功能的实现 21 4 4 产品设计 24 第五章 结论 27 参考文献 28 致谢 29 苏州大学本科生毕业设计 论文 1 摘要摘要 串口 HMI 的诞生 彻底将用户控制和显示部分分离出来 用户无需更改自己的核心 控制代码 只需增加串口发送接收函数 即可让自己的产品快速升级到真彩屏时代 它 实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换 凡参与人机信息交流的领域都存 在着人机界面 串口型 HMI 是集 GUI 图片下载 触摸 存储及显示于一体的人机界面 用户利用八位单片机串口就可以轻松控制文字 图片 声音及动画显示 本文对基于 STM32F103ZET6 微控制器的图形液晶显示的研究做了一定的探讨 其中 STM32F103ZET6 是一种 ARM Cortex M3 核心的微处理器芯片 嵌入式处理器与其它处 理器相比集成了丰富的硬件控制器 因此既不要像 DSP 那样需要扩展众多的硬件控制芯 片 也不需要像 FPGA 设计门电路 嵌入式处理器通过内部集成的硬件控制器可以轻易 扩展多种类型的存储设备 图像声音采集设备 显示设备等 简化了硬件之间的连接 这样就降低了开发时间和成本 有助于提高系统的整体稳定性 目前 嵌入式系统的主 要特点是操作系统内核小 在 Keil 环境下编写 C 程序 设计出一个基于 ARM cortex M3 的图形液晶显示屏 通过更改 调试程序 实现静态和动态显示 最终完成人机用户界 面的微控制器应用系统设计 液晶屏采用迪文科技 DMT48270C043 02W 4 3 英寸 480 272 图形点阵 M100 内核 65K 色工业串口屏 液晶触摸显示屏系统主要由微控制器 STM32F103ZET6 TFT 液晶屏 模块 四线电阻触摸屏以及与外界通信的 CAN 口组成 硬件模块连 其中四线电阻触摸 屏的触摸检测装置安装在 TFT 前面用于检测用户触摸的位置 利用 STM32F103ZET6 自 带 A D 转换功能 由 STM32F103ZET6 实现触摸屏控制器的功能来直接控制四线电阻触 摸屏 检测触摸信息并计算出触点坐标 然后 STM32F103ZET6 通过串行接口与 TFT 液 晶屏模块通信 将处理好的有效信息通过 TFT 液晶屏显示出来 STM32F103ZET6 内置 CAN 总线控制器所以 CAN 总线接口可以直接从 STM32F103ZET6 的管脚引出 通过串行 来进行通信 完成现实信息采集 设置参数等功能 在今天的科技时代 液晶显示装置已成为传递信息的压倒一切的工具 每个人在其 生活中都与这样或者那样的液晶装置打交道 而图形液晶的画图及显示字符功能将更有 利于我们的工作 挺高我们的生活质量 有很大的发展前景 关键词关键词 人机接口 图形液晶显示 ARM RS232 接口 苏州大学本科生毕业设计 论文 2 Abstract The user control and display part separate completely with The birth of HMI serial port Users don t have to change their own core control code just increase the serial send receive function they can let their own product upgrading to true color era It implements conversion between the interior of the information form and human can accept form All that participate in the man machine information exchange field there are human computer interface Type serial port is set for the GUI picture HMI download touch store and display in one of the man machine interface User use of eight of the single chip microcomputer serial can easily control the words pictures sound and animation display This paper do some research on graphics LCD which is based on STM32F103ZET6 cortex M3 is a signal processing operation microprocessor chips can quickly real time implementation of digital signal processing algorithm analyzing the hardware circuit and program design the of graphics LCD based on ARM In the interface design of LCD Based on ARM control this paper introduces the hardware interface circuit and the software design method and discusses on the graphics LCD display character Chinese characters graphics and touch screen solutions gives the related procedure timing diagram circuit diagram the program flow chart Use the Realview Devolementsuite development tools design a graphics LCD screen based on ARM CORTEX M3 type C program under the environment of through the change and debugging realize the static and dynamic display finally complete the man machine user interface of micro controller application system design The LCD uses the Devin DMT48270C043 02W 4 3 inch 480 272 graphics lattice M100 core 65K color industrial serial screen LCD touch screen system by the microcontroller STM32F103ZET6 TFT LCD module four wire resistive touch screen as well as the CAN port to communicate with the outside world Hardware module with four wire resistive touch screen touch detection device installed in front of the TFT is used to detect the user to touch the location use STM32F103ZET6 comes with A D converter to the direct control of the four wire resistive touch screen touch screen controller STM32F103ZET6 detecting a 苏州大学本科生毕业设计 论文 3 touch and calculates the contact coordinates Then STM32F103ZET6 through the I O interface TFT LCD module communication will be processed effective information displayed TFT LCD screen STM32F103ZET6 built in CAN bus controller CAN bus interface can directly from STM32F103ZET6 the pin leads through I O interface TFT LCD module communication will be processed effective information through the TFT LCD display Used for communication completion of the real information collection setting parameters In today s age of technology liquid crystal display device has become the transmission of information overriding tool for everyone in their lives one way or another liquid crystal devices dealing with graphic LCD drawing and display character features will be more conducive for uspricey our quality of life there are great prospects for development Keywords Human machine interface Liquid crystal graphic display ARM RS232 interface 苏州大学本科生毕业设计 论文 4 第一章第一章 前言前言 1 1 研究的背景及意义研究的背景及意义 近几年液晶显示技术发展迅猛 TFT 真彩屏在人们的生活中处处可见 譬如手机 地铁闸机口 车载导航影音和自动取款机等设备 目前同行业之间产品的竞争俞演俞烈 传统的单色屏显然已经无法满足产品的功能需求和用户体验 特别是高清图片 Flash 动 画模拟的显示 另一方面 TFT 屏生产成本不断下降 越来越多的开发者开始青睐真彩 屏 因此真彩屏取代单色屏是未来必然的趋势 当前国内大多工业控制处理器还集中在8051 PIC AVR等平台 由于这些处理器都 不支持TFT 控制外设 随着显示技术和嵌入式技术的迅速发展 基于嵌入式技术的显示 系统得到了广泛应用 在工业控制领域中 显示系统作为实现人机交流可视化效果的途 径之一 对其图像质量 显示内容等功能逐渐提出更多更高的要求 针对目前国内串口 屏产品存在的图像显示质量不高 设计了一种用嵌入式ARM系统作为开发平台 可以显 示图形 曲线等内容 同时具有清晰图像显示 支持RS 232 通信协议的串口型液晶显示 屏 使其在工业控制领域需要串口型清晰显示的场合发挥更大的作用 时间就是金钱 谁先占有市场谁就掌握主动权 串口HMI 的诞生 彻底将用户控制 和显示部分分离出来 用户无需更改自己的核心控制代码 只需增加串口发送接收函数 即可让自己的产品快速升级到真彩屏时代 HMI 是 Human Machine Interface 的缩写 人机接口 也叫人机界面 人机界面 又 称用户界面或使用者界面 是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介 它实现信息 的内部形式与人类可以接受形式之间的转换 凡参与人机信息交流的领域都存在 着人机 界面 串口型 HMI 是集 GUI 图片下载 触摸 存储及显示于一体的人机界面 近年来许多作者对 HMI 做了许多研究 隋宗强 李立伟 张洪伟对基于 ARM 的图 形液晶显示的研究做了一定的探讨 分析了基于 ARM 的图形液晶显示器的硬件电路以及 程序设计 利用 Realview Devolementsuite 开发工具 设计出一个基于 ARM 的图形液晶 显示屏 能达到与程序运行相符合的显示结果 即通过更改 调试程序 最终实现静态显示 动态垂直向上向下滚屏显示 左右半屏从右至左逐字显示 全屏从左至右逐字显示汉字 的功能 其他功能的实现有待进一步的研究 苏州大学本科生毕业设计 论文 5 1 2 图形液晶介绍图形液晶介绍 液晶显示器 或称 LCD Liquid Crystal Display 为平面超薄的显示设备 它由一 定数量的彩色或黑白像素组成 放置于光源或者反射面前方 液晶显示器功耗很低 因 此倍受工程师青睐 适用于使用电池的电子设备 它的主要原理是以电流刺激液晶分子 产生点 线 面配合背部灯管构成画面 LCD 有如下特点 1 机身薄 节省空间 与比较笨重的 CRT 显示器相比 液晶显示器只要前者三分之一的 空间 2 省电 不产生高温 它属于低耗电产品 可以做到完全不发热 主要耗电和发热部分存在 于背光灯管或 LED 而 CRT 显示器 因显像技术不可避免产生高温 3 低辐射 益健康 液晶显示器的辐射远低于 CRT 显示器 仅仅是低 并不是完全没有辐 射 电子产品多多少少都有辐射 这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音 4 画面柔和不伤眼 不同于 CRT 技术 液晶显示器画面不会闪烁 可以减少显示器对眼睛 的伤害 眼睛不容易疲劳 现在的时代其实还是模拟时代 而未来的时代从目前的发展趋势来看是数字时代 显示器智能化操作 数字控制 数码显示是未来显示器的必要条件 随着数字时代的来 临 数字技术必将全面取代模拟技术 不过从另一个方面讲液晶显示器的数字接口现在并不普及 还远远没有到应用领域 从理论上说 液晶显示器是纯数字设备 与电脑主机的连接也应该是采用数字式接口 采用数字接口的优点是不言而喻的 首先可以减少在模数转换过程中的信号损失和干扰 减少相应的转化电路和元件 其次不需要进行时钟频率 向量的调整 本课题研究就是通过嵌入式微处理器来控制液晶显示屏 嵌入式系统 System on Chip SOC 是一种将处理器的计算核心和一定的外部设备集成在一个单片芯片上而构成 类似单片机的一种处理器芯片 近年来 随着低价格 高性能 ARM 芯片的出现 尤其以 ARM CORTAX M3 最为突出 嵌入式系统被应用于高速信号采集 语音处理 图像分析处 理等领域中 并显示出巨大的优越性 智能彩色液晶显示器具有显示直接美观 便于操作的 特点 被用作各种便携式系统的显示前端 它一般采用工业级的高频 CPU 可以自行对接收 的命令和数据进行处理 因而能够提高用户端接口的软件开发效率 一般的液晶显示仍采 用烦琐的点阵操作来显示汉字和图形 而这又增加了软件开发的难度 为了解决这些问题 本文将提出了基于 ARM 嵌入式系统控制的智能彩色液晶显示器的接口设计方法 从而有 效地解决了上述问题 苏州大学本科生毕业设计 论文 6 第二章第二章 微处理器介绍微处理器介绍 2 1 微处理器介绍微处理器介绍 微处理器用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器 这些电路执行控制 部件和算术逻辑部件的功能 微处理器与传统的中央处理器相比 具有体积小 重量轻 和容易模块化等优点 微处理器的基本组成部分有 寄存器堆 运算器 时序控制电路 以及数据和地址总线 微处理器能完成取指令 执行指令 以及与外界存储器和逻辑部 件交换信息等操作 是微型计算机的运算控制部分 它可与存储器和外围电路芯片组成 微型计算机 嵌入式微处理器在嵌入式系统中位于核心地位 嵌入式微控制器通常是以某种微处理 器的内核为核心 然后根据应用在芯片内部集成各种必要功能部件和外设 这些部件和 外设主要包括 RAM ROM EPROM Flash RAM EEPROM 总线 总线逻辑 看门 狗 定时 计数器 I O 串行口 脉宽调制输出 D A 和 A D 等 根据不同的应用需求来 定制功能和外设 可以使一个系列的嵌入式系统 SOC system on chip 衍生出多个产品 每种衍生产品具有相同的处理器内核 而具有不同的存储器 外设 6 和功能 这样可以 通过单片机最大限度地匹配应用需求来减少整个系统的功耗和成本 嵌入式处理器目前 主要有 Aml86 88 386EX SC 400 Power PC 68000 MIPS ARM 系列等 ARM 处 理器为 RISC 精简指令集 芯片 其特点为结构简单 内核小 器件的功耗也非常低 2 2 ARM 微处理器芯片微处理器芯片 目前 几乎所有的智能手机和 MID 使用的都是 ARM 芯片 这种芯片相比 Intel 公 司的芯片 指令集较简单 所以功耗低 成本低 特别适用于移动设备 随着性能不断 提高 它已经开始装备上网本和平板电脑 它的名字 ARM 指的是英国芯片设计公司 ARM Holdings 这家公司自己不制造芯片 专门授权其他公司制造 因此 市场上有多家公司生产多种 ARM 芯片 再加上 ARM 公司目前主要授权三个系列的芯片设计 ARM 9 ARM 11 和 Cortex 2 2 1 STM32F103ZET6 芯片性能特点 选用 STM32F103ZET6 微控制器 驱动 TFT LCD 和触控板 该微控制器是 ST 公司 生产的 32 位 RISC 处理器 基于 ARM 公司的 CORTAX M3 内核 拥有 64KB 苏州大学本科生毕业设计 论文 7 RAM 512KB NORFLASH 1 个 USB 2 0 接口 1 个 CAN 接口 8 个定时器 5 个 USART 接口 3 个 12 位 ADC 模数转换器 2 个 12 位数模转换器 112 个通用 I O 口 2 个个接口 2 个S 接口 3 个 SPI 接口 12 通道 DMA 控制器 支持 8080 模式 2 I C 2 I LCD 并行接口 可直接支持 8080 总线接口的 LCD 控制器 STM32F103ZET6 微控制器 的工作频率高达 72MHZ 运算速率高达 1 25MIPS 具有良好的功能和适用性 且价格低 廉 在工业控制领域中有着大量的应用 2 2 2 STM32F103ZET6 系统构成 图 2 1 系统结构 由上图可知 液晶触摸显示屏系统主要由微控制器 STM32F103 TFT 液晶屏模块 四线电阻触摸屏以及与外界通信的 CAN 总线接口组成 硬件模块连接如图 所示 其中 四线电阻触摸屏的触摸检测装置安装在 液晶屏前面用于检测用户触摸的位置 本 方案利用 STM32F103 自带 A D 转换功能 由 STM32F103 实现触摸屏控制器的功能来直 接控制四线电阻触摸屏 检测触摸信息并计算出触点坐标 然后 STM32 通过 I O 接口与 TFT 液晶屏模块通信 将处理好的有效信息通过 TFT 液晶屏显示出来 URAT 接口 SPI 接口 PE PD PA1 RX TX SCK MOSI MISO STM32 处理器 TFT LCD 液晶屏 苏州大学本科生毕业设计 论文 8 2 3 Keil 开发环境与开发环境与 C 语言语言 2 3 1 keil 开发环境 ARM 推出全新的针对各种嵌入式处理器的软件开发工具 集成 Keil Vision3 的 RealView MDK 开发环境 RealView MDK 开发工具 Keil Vision3 源自 Keil 公司 RealView MDK 集成了业内领先的技术 包括 Keil Vision3 集成开发环境与 RealView 编 译器 支持 ARM7 ARM9 和最新的 Cortex M3 核处理器 自动配置启动代码 集成 Flash 烧写模块 强大的 Simulation 设备模拟 性能分析等功能 与 ARM 之前的工具包 ADS 等相比 RealView 编译器的最新版本可将性能改善超过 20 2 3 2 C 语言程序设计 C 是高级语言 它把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来 C 语言可以像汇编语言一样对位 字节和地址进行操作 而这三者是计算机最基本的工作 单元 C 是结构式语言 结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化 即程序的各个部 分除了必要的信息交流外彼此独立 这种结构化方式可使程序层次清晰 便于使用 维 护以及调试 C 语言是以函数形式提供给用户的 这些函数可方便的调用 并具有多种 循环 条件语句控制程序流向 从而使程序完全结构化 C 语言功能齐全 具有各种各样的数据类型 并引入了指针概念 可使程序效率更高 而且计算功能 逻辑判断功能也比较强大 可以实现决策目的的游戏 C 语言适用范围大 适合于多种操作系统 如 Windows DOS UNIX 等等 也适 用于多种机型 C 语言对编写需要硬件进行操作的场合 优于其它高级语言 有一些大 型应用软件也是用 C 语言编写的 C 语言应用指针 可以直接进行靠近硬件的操作 但是 C 的指针操作不做保护 也 给它带来了很多不安全的因素 C 在这方面做了改进 在保留了指针操作的同时又增强 了安全性 受到了一些用户的支持 但是 由于这些改进增加语言的复杂度 也为另一 部分所诟病 Java 则吸取了 C 的教训 取消了指针操作 也取消了 C 改进中一些备 受争议的地方 在安全性和适合性方面均取得良好的效果 但其本身解释在虚拟机中运 行 运行效率低于 C C 一般而言 C C java 被视为同一系的语言 它们长期占 据着程序使用榜的前三名 C 语言文件由数据序列组成 可以构成二进制文件或文本文件常用的 C 语言 IDE 集成开发环境 有 Microsoft Visual C Dev C Code Blocks Borland 苏州大学本科生毕业设计 论文 9 C Watcom C Borland C Builder GNU DJGPP C Lccwin32 C Compiler 3 1 High C Turbo C C Free win tc xcode mac os x 等 顺序结构 顺序结构的程序设计是最简单的 只要按照解决问题的顺序写出相应的语句就行 它的执行顺序是自上而下 依次执行 选择结构 顺序结构的程序虽然能解决计算 输出等问题 但不能做判断再选择 对于要先做 判断再选择的问题就要使用选择结构 选择结构的执行是依据一定的条件选择执行路径 而不是严格按照语句出现的物理顺序 选择结构的程序设计方法的关键在于构造合适的 分支条件和分析程序流程 根据不同的程序流程选择适当的选择语句循环结构 循环结构 可以减少源程序重复书写的工作量 用来描述重复执行某段算法的问题 这是程序 设计中最能发挥计算机特长的程序结构 C 语言中提供四种循环 即 goto 循环 while 循 环 do while 循环和 for 循环 四种循环可以用来处理同一问题 一般情况下它们可以互 相代替换 但一般不提倡用 goto 循环 因为强制改变程序的顺序经常会给程序的运行带 来不可预料的错误 2 3 3 在 keil 环境下编写 C 语言 图 2 2 keil 编写 C 语言界面 苏州大学本科生毕业设计 论文 10 第三章第三章 串行接口串行接口 3 1 RS232 简介简介 目前 RS232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行借口 RS232 被定义为一种 在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准 RS232 采取不平衡传输方式 即所谓单 端通讯 收 发端的数据信号是相对于信号地 RS232C 标准接口有 25 条线 4 条数据线 11 条控制线 3 条定时线 7 条备用和未定义线 常用的只有 9 根 3 1 1 RS232 的接口定义 DB9 表 3 1 RS232 管脚介绍 管脚信号描述 1CD载波检测 2RXD接收 3TXD发送 4DTR数据终端准备好 5GND信号地 6DSR通信设备准备好 7RTS请求发送 8CTS允许发送 9RI振铃 3 1 2 RS232 总线电平定义 数据发送 TXD 与接收线 RXD 为负逻辑 逻辑 1 MARK 3V 到 15V 对应 TTL 电平的 1 联络控制信号 RTS CTS DTR DSR DCD 信号有效 接通 ON 状态 正电压 3V 到 15V 信号无效 断开 OFF 状态 负电压 3V 到 15V RS232 电平和 TTL 电平之间需要转换 常用转换芯片为 MAX232 5V MAX232 3 3V SP232 3 3V 等 下图使用 MAX232 来转换 苏州大学本科生毕业设计 论文 11 图 3 1 RS232 电平和 TTL 电平之间的转换 3 1 3 RS232 接线方式 三线制和多线制 简化三线制 两个设备间接受和发送交叉 信号地相连 图 3 2 RS232 接线方式 苏州大学本科生毕业设计 论文 12 3 1 4 RS232 串口设置 波特率 常用的数据传输速率有 50 75 100 150 300 600 1200 2400 4800 9600 19200 38400 57600 1152 00bps 等 数据位 标准的值是 5 7 和 8 位 如何设置取决于你想传送的信息 比如标准的 ASCII 码是 0 127 7 位 扩展的 ASCII 码是 0 255 8 位 停止位 用于表示单个包的最后一位 典型的值为 1 1 5 和 2 位 奇偶校验位 在串口通信中一种简单的检错方式 对于偶和奇校验的情况 串口会设置 校验位 数据位后面的一位 RS232 数据传输格式 串行通信中 线路空闲时 线路 TTL 电平总是高 经反向 RS232 的电平总是低 一个数据的开始 RS232 线路为高电平 结束时 RS232 为低电平 数据总是从低位向高位一位一位的传送 3 2 RS485 介绍介绍 3 2 1 RS485 性能特点 1 RS 485 的电气特性 逻辑 1 以两线间的电压差为 2 6 V 表示 逻辑 0 以两线间的 电压差为 2 6 V 表示 接口信号电平比 RS 232 C 降低了 就不易损坏接口电路的 芯片 且该电平与 TTL 电平兼容 可方便与 TTL 电路连接 2 RS 485 的数据最高传输速率为 10Mbps 3 RS 485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合 抗共模干扰能力增强 即抗噪 声干扰性好 4 RS 485 最大的通信距离约为 1219m 最大传输速率为 10Mbps 传输速率与传输距离 成反比 在 100Kb S 的传输速率下 才可以达到最大的通信距离 如果需传输更长 的距离 需要加 485 中继器 RS 485 总线一般最大支持 32 个节点 如果使用特制的 485 芯片 可以达到 128 个或者 256 个节点 最大的可以支持到 400 个节点 3 2 2 RS485 接口 RS485 接口组成的半双工网络 一般是两线制 以前有四线制接法 只能实现点对 点的通信方式 现很少采用 多采用屏蔽双绞线传输 这种接线方式为总线式拓扑结构 苏州大学本科生毕业设计 论文 13 在同一总线上最多可以挂接 32 个结点 在 RS485 通信网络中一般采用的是主从通信方式 即一个主机带多个从机 很多情况下 连接 RS 485 通信链路时只是简单地用一对双绞线 将各个接口的 A B 端连接起来 RS485 接口连接器采用 DB 9 的 9 芯插头座 与智能 终端 RS485 接口采用 DB 9 孔 与键盘连接的键盘接口 RS485 采用 DB 9 针 另有一个问题是信号地 上述连接方法在许多场合是能正常工作的 但却埋下了很 大的隐患 这有二个原因 1 共模干扰问题 RS 485 接口采用差分方式传输信号 并不需要相对于某个参照 点来检测信号 系统只需检测两线之间的电位差就可以了 但人们往往忽视了收发器有 一定的共模电压范围 RS 485 收发器共模电压范围为 7 12V 只有满足上述条件 整 个网络才能正常工作 当网络线路中 共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠 甚至损坏接口 2 EMI 电磁兼容性 问题 发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路 如 没有一个低阻的返回通道 信号地 信号中的共模部分就会以辐射的形式返回源端 整 个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波 由于 PC 机默认的只带有 RS232 接口 有两种方法可以得到 PC 上位机的 RS485 电路 1 通过 RS232 RS485 转换电路将 PC 机串口 RS232 信号转换成 RS485 信号 对于情 况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离栅的产品 2 通过 PCI 多串口卡 可以直接选用输出信号为 RS485 类型的扩展卡 RS232 使用 12V 0 12V 电压来表示逻辑 12V 表示逻辑 1 12V 表示逻辑 0 全 双工 最少 3 条通信线 RX TX GND 因为使用绝对电压表示逻辑 由于干扰 导线电 阻等原因 通讯距离不远 低速时几十米也是可以的 RS422 在 RS232 后推出 使用 TTL 差动电平表示逻辑 就是两根的电压差表示逻 辑 RS422 定义为全双工的 所以最少要 4 根通信线 一般额外地多一根地线 一个驱 动器可以驱动最多 10 个接收器 即接收器为 1 10 单位负载 通讯距离与通讯速率有关 系 一般距离短时可以使用高速率进行通信 速率低时可以进行较远距离通信 一般可 达数百上千米 RS485 在 RS422 后推出 绝大部分继承了 422 主要的差别是 RS485 可以是半双工 的 而且一个驱动器的驱动能力至少可以驱动 32 个接收器 即接收器为 1 32 单位负载 当使用阻抗更高的接收器时可以驱动更多的接收器 所以现在大多数全双工 485 驱动 接 收器对都是标 RS422 485 的 因为全双工 RS485 的驱动 接收器对一定可以用在 RS422 网络 苏州大学本科生毕业设计 论文 14 第四章第四章 迪文液晶应用设计迪文液晶应用设计 4 1 文本 曲线 图片 图标和动画的显示文本 曲线 图片 图标和动画的显示方法方法 4 1 1 文本显示方法 表 4 1 文本显示所需指令 1 在程序中直观的引用文本 以 C 语言为例 Uchar HZSTR 汉字显示 OK Uint x y color Prints 0 x54 x y HZSTR 16 点阵 GBK 中文字符串显示 x y 是坐标位置 2 对文本框格式控制 指令 说明 0 x40设置调色板 0 x42取指定位置颜色到背景色调色板 0 x41设置字符显示间距 0 x45设置 取消文本框限制 0 xE0配置显示方式 PARA1 2 0 正常显示 1 偏转 90 显示 o PARA2 4 仅 H600 K600 支持 0 文本显示时自动回复背景 1 按照指定 的背景显示文本 0 x53显示 8 8 点阵的 ASCII 字符串 对应 0 x00 字库 0 x6E显示 12 12 点阵的 GBK 中文字符串 对应 0 x20 字库 中文 和 0 x00 字 库 ASCII 0 x54显示 16 16 点阵的 GBK 中文字符串 对应 0 x21 字库 中文 和 0 x00 字 库 ASCII 0 x6F显示 24 24 点阵的 GB2312 中文字符串 对应 0 x22 字库 中文 和 0 x00 字库 ASCII 0 x55显示 32 32 点阵的 GB2312 中文字符串 对应 0 x23 字库 中文 和 0 x00 字库 ASCII 0 x98显示任意点阵 任意编码方式的字符串 对应客户指定的字库 但是 GB2312 和 GBK 模式下的 ASCII 字符使用 0 x00 字库 0 x9C使用图标来显示 图标背景色自动滤除 并且显示前先用当前页面恢复背景 0 x9D使用图标来显示 图标背景色会自动滤除 0 xC10基于暂存缓冲区的参数显示 HMI 自动完成参数的识别和显示 苏州大学本科生毕业设计 论文 15 1 0 x41 指令设置字符间距 dx 0 dy 12 2 0 x45 指令设置文本框 Xs Ys Xe Ye 使用 0 x98 指令显示文本 用 0 x0D 0 x0A 做换行控制 Mode 6 0 不显示背景颜色 C 3 文本滚动显示 有些应用中 由于显示区域大小局限 或者为了引起用户注意 需要进行文本滚动 显示 把整个文本看成一个字符串指针 数组 滚动其实就是不断修改显示起始位置的结 果 横向文本滚动 单行文本框滚动显示 使用 0 x71 和 0 x98 指令配合实现 流程如下 1 先使用 0 x71 指令恢复显示区域的背景 2 使用 0 x98 指令显示指针指定位置开始的文本 注意Mode 0 无背景颜色显示文 C 本 3 修改指针位置 定时重复 1 到 3 即实现了文本的滚动显示 4 1 2 液晶屏中曲线的显示方法 表 4 2 曲线显示所需指令 指令说明 0 x40设置调色板 0 x56按照指定点连线 0 xC106使用暂存缓冲区数据缩放显示带窗口限制双向折线图 1 通过曲线移动实现实现动态曲线 1 用 0 x71 指令恢复 X Ymin X dX Ymax 区域的背景图片以擦除原来的曲线显示 2 使用 0 x40 指令设置前景色为红色 使用 0 x56 连线指令把 X Y1now 1 和 X dx Y1now 连线 画出红色曲线 3 使用 0 x40 指令设置前景色为绿色 使用 0 x56 连线指令把 X Y2now 1 和 X dx Y2now 连线 画出绿色曲线 4 使用 0 xD0 指令强制刷新显示一次 确保看到曲线的平滑移动 5 X x dx 6 重复 1 到 5 步 苏州大学本科生毕业设计 论文 16 由于串口通信速度和指令执行时间限制 曲线移动方式实现的动态曲线显示方式只适合 低采样率的场合 一般不超过 10 次 秒 2 通过窗口移动实现并有缩放和历史回放功能 借助暂存缓冲区 我们可以把曲线 暂存 在 HMI 中 当前显示窗口不过是整个曲线的 一个 片段 而已 通过修改显示的缓冲区起始地址 可以非常方便的实现曲线移动和历史 回放 0 xC106 指令对暂存的缓冲区的曲线进行自动比例缩放显示 并对曲线窗口越界进行 判断 4 1 3 液晶屏中图片 图标和动画的显示方法 表 4 3 图片 图标和动画显示所需指令 指令说 明 0 x70显示保存在终端中的一幅全屏图片 0 x71从保存在终端中的一幅图片上剪切一个区域粘贴到当前显示页面的指定位置 0 x9C从保存在终端中的一幅图片上剪切一个区域 过滤掉背景后粘贴到当前显示 页面的指定位置 0 x9D从保存在终端中的一幅图片上剪切一个区域 过滤掉背景后粘贴到当前显示 页面的指定位置 在粘贴前先自动执行一次 0 x71 指令 用当前页面恢复背景 0 x9E从保存在终端中的一幅图片上剪切一个区域 旋转指定角度后 粘贴到当前 显示页面的指定位 置 粘贴可以选择是否过滤掉背景色 仅 H600 K600 支持 0 x97显示 ICON 图标库中的一个图标 仅 K600 支持 0 xE2保存当前显示图片到终端中 0 x59以前景色显示矩形框 0 x69以背景色显示矩形框 0 x5A以背景色填充矩形区域 0 x5B以前景色填充矩形区域 0 x5C对指定矩形区域进行反色操作 再反色将恢复原来显示 0 x64对指定的封闭区域进行填充 苏州大学本科生毕业设计 论文 17 0 x9A开启 关闭自动指令循环 指令配置文件保存在 0 x1C 字库位置 1 进度条显示 4 1 进度条显示画面 以上面的进度条为例 进度条的实现包括以下 5 步 更炫的水晶进度条用图标剪切方式 来实现 1 先用 0 x40 指令设置好前景色 黑色边框 背景色 白色背景 2 用 0 x59 画出黑色边框 用 0 x5A 填充白色背景 3 用 0 x40 设置好前景色 黑色字体 背景色 蓝色进度 4 按照进度 用 0 x5A 指令进行蓝色进度条的填充 5 把进度值显示出来 显示使用无背景文本显示 0 x98 Mode 6 0 C 2 图标叠加显示 图 4 2 图标叠加显示 有时候需要在图片上叠加显示图标 比如上图左下角的电池图标 使用 0 x9D 指令实现 先设计好图标 保存在一幅图片上 注意图标背景 比如图中的灰色 必须是纯色 如 下图所示 图 4 3 一组需要叠加的图标 使用 0 x9D 指令根据需要剪切相应的区域 粘贴到需要的位置 苏州大学本科生毕业设计 论文 18 3 备份和恢复当前界面 图 4 4 温度曲线液晶显示为例 如上图所示 应用中经常会遇到 临时中断 当前界面的情况 1 弹出窗口前 先把当前显示用 0 xE2 指令备份保存在一个空余图片位置 3 窗口操作完成后 使用 0 x70 指令把原来保存的界面恢复出来 4 2 系统配置和外设系统配置和外设 表 4 4 系统配置和外设使用的指令 指令说 明 0 x5E关闭背光或设置触控背光模式 0 x5F调节背光亮度 0 x79蜂鸣器鸣叫指定长度时间 0 x9B在当前界面 叠加 关闭叠加 RTC 时钟显示 0 x9B5A读取 RTC 公历时间 0 x9B5B读取 RTC 农历时间 0 xE7调整 RTC 时间 0 xE0配置背光 蜂鸣器 显示视角 串口模式 参数掉电不保存 0 x90写内部数据库 0 x91读内部数据库 0 x7AHMI 和视频功能切换 0 xD0强制刷新一次全屏显示 仅 K600 H600 K600 支持 1 RTC 时钟 绝大多数迪文 HMI 都内置有 20000 2099 的 RTC 时钟 可以使用指令修改 或读取也可以按照用户要求在指定的背景图片上自动叠加显示 HM 内置有备份电池 断 苏州大学本科生毕业设计 论文 19 电后 RTC 仍旧正常进行 2 背光亮度调整和屏保亮度设置 只要是 LED 背光的迪文 HMI 均支持 64 级背光亮度调 整 极少数 CCFL 背光 HMI 考虑到亮度调整会影响灯管寿命和显示效果 只支持背 光开关控制 在应用中 有时候需要进行屏保亮度控制 即 1 用户正常操作时 亮度正常 假设为 L1 亮度 2 用户长时间不点击触摸屏或者键盘时 把亮度低到 L2 亮度 3 亮度 L2 屏保时 用户再次点击触摸屏或者键盘时 第一次点击被忽略 但亮度调 高到 L1 这种需求 对于带有触摸屏的 HMI 可以使用 0 x5E 和 0 xE0 指令配合设置一次即可 3 视角调整 通过 0 xE0 或者 0 xE3 指令调整 迪文 HMI 可以实现任意视角的软件调整 显示 如下图所示 PARA1 2 0 PARA2 5 1 PARA1 2 1 PARA2 5 1 PARA1 2 0 PARA2 5 0 PARA1 2 1 PARA2 5 0 图 4 5 图形液晶的视角调整 上面图片上的 迪文科技 都是使用文本显示指令写在 0 0 位置的 图片下载时须在工 具栏进行相应的设置 如下图所示 图 4 6 文本显示设置 工具栏选择 ooo 18000和 ooo 2709090和 4 迪文 HMI 内置最大 30 063MB 30MB 顺序存储 64KB 随机存储 NAND Flash 数据 苏州大学本科生毕业设计 论文 20 库 可以通过 0 x90 0 x91 指令进行读写 以方便用户二次开发数据记录 存储功能 4 3 触摸屏界面功能的实现触摸屏界面功能的实现 如今触摸屏的应用范围非常广阔 主要是公共信息的查询 如电信局 银行等部门 的业务查询 工业自动化行业的人机界面显示等等 4 3 1 触摸屏原理 触摸屏的基本原理是用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时 所触摸 的位置 以坐标形式 由触摸控制器检测 并通过接口 如 RS232 串行口 送到 CPU 从而确定输入的信息 触摸屏系统一般包括两个部分 触摸屏控制器和触摸检测装置 触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收接触信息 并将它转换成触点 坐标 再送给 CPU 它同时能接收 CPU 发来的命令并加以执行 触摸检测装置一般安装在显示器的前端 主要作用是检测用户的触摸位置 并传送 给触摸屏控制卡 表 4 5 触摸屏界面功能实现所需的指令 指令说 明 0 xE4触摸屏校准 0 xE0配置触摸屏处理模式 参数掉电不保存 0 xE3配置触摸屏处理模式 参数掉电保存 0 x7C使用触摸屏输入 ASCII 字符或中文 仅 H600 K600 支持 0 x72HMI 上传数据 触摸坐标位置 0 x73HMI 上传数据 触摸坐标位置 0 x78HMI 上传数据 触控键码 0 x79HMI 上传数据 触控键码 配置文件说 明 0 x01如果使用触摸屏中文输入法 须在 0 x01 位置下载 GBK 词库 0 x1A触控指令文件 用于保存用户需要特殊回传的指令 0 x1E触控切换配置文件 使用迪文提供的 PC 工具软件生成 苏州大学本科生毕业设计 论文 21 4 3 2 触控界面的设计 图 4 7 触控界面的设计 触控界面开发的步骤 第一步 先设计好和 HMI 物理分辨率相同的用户界面 并下载到 HMI 终端 中 第二步 使用 迪文触控界面配置软件 生成配置文件 第三步 把配置文件下载到 HMI 终