综合实践 触摸屏人机接口

1、触摸屏、人机接口,自动化,1303,班：,目录,?,一、整体思路,?,二、各部分功能,?,三、构架选型,?,四、人机接口及选型,?,五、电阻触摸屏,?,六、电阻触摸屏控制实现,?,七、组态软件,?,八、分工,一、整体思路：,电源系统,STM32F103ZET6,芯片,电机驱动,按键,显示屏,RS232,通讯模,块,无线模块,输入输出,张力检测,通,讯,电路板的硬件硬件构架：,硬件电路分为,4,个模块，分别是输入输出模块、通讯模块、芯片支持模块、,电源模块,二、各部分功能,?,STM32F103ZET6,芯片：联网设备同步通信处理,?,RS232,通讯模块：用于设备调试时电脑监控,?,显示屏：用

2、于显示设备当前状态及设置参数,?,无线模块：用于接收传输通讯信号,?,张力信号：实时张力数据采集,?,按键：用于设备参数设置及修改,三、构架选型,芯片的选择：,?,STM32,系列单片机几乎集成了所有工控领域的所有功能模块，,包括,USB,、网络、,SD,卡、,A/D,、,D/A,等等，主频达,72MHZ,。,?,内核,：,32,位,Cortex-M3CPU,拥有高速的,CPU,?,储存器,：片上集成,512kb,的,flash,存储器。,64kb,的,SRAM,存储,器，足够大的存储容量，能满足计算过程中对数据的保存，,也可以保存足够多的相应的设置参数,?,2,个,12,位的,US,级的,A

3、/D,转换器,（,16,通道：测量范围：,0-3.6V,。,双釆样和保持能力。芯片自带,A/D,的功能，给系统开发带来,很大的方便。,RS232,的结构图：,RS-232C,是美国电子工业协会,(EIA),和国际电报电话咨询委员会,(CCITT),为串行通信设备制定的一种标准。异,步传输标准接口，,RS-232C,采用负逻,辑规定逻辑电平，,-5V-+5V,为逻辑,?,电平，,+5V-+15V,为,电平。这种信,号电平与通常并行接口中使用的,TTL,电平不同，由,TTL,到,RS-232C,的转换,要借助于,MC1488,，而由,RS-232C,电,平到,TTL,的转换则要借助于,MC1489

4、,。,四、人机接口,?,人机接口,(HMI),包括指示和控制工业自动化设备状态所,需的电子设备。这些人机接口产品可以从基本的,LED,状态,指示灯到,20,英寸带有触摸屏接口的,TFT,面板。,HMI,应用,产品要求机械抗干扰性强、防水、防尘、防潮、适应温差,变化，以及在某些环境下能够保证通信的安全性。,四、人机接口选用设备,?,HMI,选用设备,?,LED,指示灯和机械开关,，是领先的工业应用,HMI,，并且,Atmel AVR,微控制器具有多种优势。,?,HMI,触摸技术,，可保护工业接口模块，同时还提高了设,计的灵活性，改善了外观。,?,具有,LCD,显示的工业控制面板,，为方便操作员监

5、视和控,制越来越复杂的自动化处理过程提供了高效、灵活的方式,。,左图为显示器电路原理图，这里使用,LCD1602,作为显示设备它是一,种专门用于显示数字,字母,字符等点阵式,LDC,；右图为按键原理图，,共包括,4,个外部按键，对应的功能分别为增加、减少、确认、停止。,五、电阻触摸屏,?,采用电阻触摸屏结构,?,典型触摸屏的工作部分一般由三部分组成：两层透明的,阻性导体层、两层导体之间的隔离层、电极。阻性导体层,选用阻性材料，如铟锡氧化物,(ITO),涂在衬底上构成，上,层衬底用塑料，下层衬底用玻璃。隔离层为粘性绝缘液体,材料。,?,ITO,是通过调整巧和锡的比例、沉积方法、氧化程度,及晶粒的

6、大小,可调整这种物质的性能。薄的,ITO,材料透明,性好，但是阻抗高；厚的,ITO,材料阻抗低，但是透明性会,变差。,电阻式触摸屏结构示意图,电阻式触摸屏工作原理,?,当手指触摸屏幕时，薄膜下层的,ITO,会和玻璃上层的,有一个接触点，在轴方向就其中一面导电层导通了,5,均匀电压场，此时采样得到的电压由零变为一个正电压值，,感应器检测到电压导通，传出相应的电信号，进行模数,转换，最终将转换后的电压值与相比，即可计算出触,摸点的轴坐标值。同理可计算出轴的坐标值，这样就,完成了点选的动作，并呈现在屏幕上。四线制电阻触摸屏,也是目前最常用的触摸屏产品。本系统中选用,AMT9502,触摸屏控制器,?,

7、触摸屏控制器芯片,?,ADS7843,是,TI,公司的触摸屏控制器芯片,专门应用于四线电,阻式触摸屏，最高达到,125K,的转换率,8,位或者,12,位可编程,精度。外部参考电压范围从,1V,到,VCC,均可，,VCC,最高电压,为,5V,，高速低功耗使得,ADS7843,非常适合于使用电阻触摸,屏的手持设备。宽温度设计使得它很适用于大量的工业现,场。触摸屏的控制等功能。该芯片可通过连接触摸屏,X+,将,触摸信号输入到,A/D,转换器，同时打开,Y+,和,Y-,驱动，然后,数字化,X+,的电压，从而得到当前位置,Y,的测量结果。同理,也可得到,X,方向的坐标,?,以上所需要的加参考电压断开,A

8、/D,转换等工作都是,ADS7843,直接完成的，只需要将相应的命令传输到,ADS7843,即可，等待转换周期完成，检测到,BUSY,信号不再,忙，即可以获得相应电压的数据。,触摸屏是一个四线电阻屏幕，可以示意出两个电,阻，测量,X,方向的时候，将,X+,X-,之间加上参考电压,Vref,，,Y-,断开，,Y+,作为,A/D,输入，进行,A/D,转换获得,X,方向的电压，同理测量,Y,方向的时候，将,Y+,，,Y-,之,间加上参考电压,Vref,，,X-,断开，,X+,作为,A/D,输入，进,行,A/D,转换获得,Y,方向的电压，之后再完成电压与坐,标的换算。整个过程类似一个电位器，触摸不同的

9、,位置分得不同的电压。,六、触摸屏控制器,?,ADS7843,的控制字及数据传输格式，,S,为数据传输起始标,志位，该位必为“,1”,。,A2A0,进行通道选择。,MODE,用来,选择,A/D,转换的精度，“,1”,选择,8,位，“,0”,选择,12,位。,SER/,选择参考电压的输入模式。,PD1,、,PD0,选择省电模式：,“,00”,省电模式允许，在两次,A/D,转换之间掉电，且中断允,许；“,01”,同“,00”,，只是不允许中断为了完成一次电极电,压切换和,A/D,转换，需要先通过串口往,ADS7843,发送控制,字，转换完成后再通过串口读出电压转换值。标准的一次,转换需要,24,个时钟周期。由于串口支持双向同时进行传送,，并且在一次读数与下一次发控制字之间可以重叠，所以,转换速率可以提高到每次,16,个时钟周期。,触摸屏驱动电路,通过单片机输入指令控,制三级管通断形成对该,驱动电路的循环扫描。,触摸屏显示模块,显示模块主要负责