数字电视发射机控制器人机接口系统设计

1、I数字电视发射机控制器人机接口系统设计摘 要本文根据陕西广播电视设备厂提供的1KW CMMB 电视发射机微机控制器技术要求，为该控制器配套人机接口，实现操作者与控制器之间的信息交流。采用触摸屏作为1KW CMMB发射机型控制系统的人机交互设备，完成了人机交互方案选择、界面设计以及触摸屏程序设计等，可以取代传统按键、液晶显示等作为人机接口的方案，从而有效的减少系统布线，简化接口电路的设计等工作，具有设计简单、运行可靠、显示直观等优点。实验室调试和现场联机调试表明，采用触摸屏作为人机交互设备后，该控制系统工作运行可靠，显示直观，功能更加完善，操作也更加便捷。关键词：人机交互,触摸屏,发射机控制器I

2、IIDesign of Digital TV Transmitter Controller Human InterfaceABSTRACTAccording to Radio & TV Equipment Factory in Shaanxi 1KW CMMB provides technical requirements for TV transmitters computer controller, the man-machine interface is supported by the controller, to achieve the operator and the ex

3、change of information between the controllers. A touch screen is used as a 1KW CMMB transmitter type interactive device control system, completed the interactive program selection, interface design, and program design, touch screen, you can replace the traditional keypad, LCD display, as man-machine

4、 interface program, thereby effectively Reduction of system wiring, simplifies the design of interface circuits, etc., with the design is simple, reliable, intuitive display and so on.Laboratory and field-line debugging show that as the interactive touch-screen device, the control system work reliab

5、le, intuitive display, features a more perfect and more convenient operation.KEYWORDS: human machine interface，touch screen，transmitter controllerIII目 录摘要 . I ABSTRACT.错误！未定义书签。1 绪论 . 11.1课题背景及研究意义 . 11.2国内外研究现状 . 21.2.1发射机控制器国内外研究现状 . 21.2.2人机交互技术国内外研究现状 . 31.2.3触摸屏技术国内外研究现状 . 51.3课题来源 . 71.4课题的主要工

6、作及论文结构安排 . 7 2 发射机控制系统简介 . 82.1主控单元硬件设计与实现 . 82.2系统的硬件组成框图 . 82.3本章小结 . 9 3 人机接口硬件方案选择 . 103.1键盘接口电路 . 103.2触摸屏 . 113.3本章小结 . 14 4 人机接口软件设计. 154.1人机接口程序设计原则 . 154.2触摸屏界面设计 . 154.3触摸屏按键的实现 . 184.3.1触摸屏接收坐标 . 184.3.2触摸屏接收坐标分析 . 194.4触摸屏显示设计 . 204.4.1界面切换为主的界面 . 204.4.2数据输入为主的界面 . 214.5触摸屏的调试 . 214.6本章

7、小结 . 22 5 总结与展望 . 235.1工作总结 . 235.2下一步工作设想 . 23 致谢 . 24 IIIIV 参考文献 . 25 附录 程序 . 26陕西科技大学毕业论文（设计说明书）11 绪论人机交互是一个看上去很冷冰冰、很技术的名词，人与机器的交互已经越来越便利，她无时无刻不在改变着我们的生活，她无处不在，与我们如影随形。1.1课题背景及研究意义随着社会的进步、科技的发展，人们生活的水平不断提高，对于信息消费的多元化需求日趋明显，传统的模拟信号移动电视及模拟音频广播已经越来越不能满足大众的使用需求。而伴随着现代科学技术的不断进步，发射机的发展经也历了从模拟到数字的转换。CMM

8、B即中国移动多媒体广播，CMMB发射机是一种电台用于将音频及视频信号进行放大，调制并通过无线电波发射出去的设备。在日常工作中，常常会遇到发射机的某一路突然掉电，信号源突然中断，或者是发射机控制部分的开关接触不良，开关电源过压，过流等情况。一旦出现上述情况，如没有及时并准确的做出处理就可能造成发射机发射质量下降或较长时间的停播事故。这将造成发射机发射质量下降或较长时间的停播事故。因此，发射机稳定可靠地工作对广播宣传来说具有非常重要的意义1。发射机作为信号发射的主要设备，其稳定可靠地工作对广播电视系统来说具有非常重要的意义，然而仅仅依靠各种在线检测和值班人员的离线检查是远远不够的。在日常工作中，往

9、往会遇到诸如电源某一路突然掉电，功放过流、过温等情况。由于值班人员技术水平参差不齐，往往不能准确判断、及时处理设备故障，从而可能造成发射机播出质量下降或较长时间的停播事故2。另一方面，广播电视发射台往往建在城郊或远离城市的高山上，交通不便、条件艰苦，在采用发射机控制器之前，电台发射机值班人员需要不断的对发射机的状态进行监视，并记录相关状态，不仅工作强度大，并且有强噪音，很容易使工作人员疲劳和疏忽，从而影响电台的播出质量。采用微控制器的控制系统可以使得工作人员不必不断的对广播机状态进行监视，减少因人为因素（如工作人员的疏忽）而造成对电台播出质量的影响，这样既提高了广播发射的可靠性又减少了电台的运

10、营成本。发射机的自动监控技术是提高播出质量，保障广播电视信号正常传输的重要手段。本文设计采用触摸屏作为CMMB发射机控制系统的人机交互设备，实现了人机交互方案的选择、界面设计以及触摸屏程序设计等，有效的减少系统布线，简化接口电路的设计等工作，具有设计简单、运行可靠、显示直观，大大减轻用户的记忆量。用户可以借助菜单界面提示的操作方法，彻底学会掌握新系统，从而使用起来更好，更直观，更方便，更清晰。1数字电视发射机控制器人机接口系统设计 2 1.2国内外研究现状1.2.1发射机控制器国内外研究现状广播电视数字化是一个国家、地区现代化和信息化的重要标志，也是一次重大历史变革，它将对整个社会以及人们的工

11、作、生活产生巨大的冲击和深远的影响。随着科学技术的飞跃进步，全世界已经进入了数字化、信息化、网络化时代，广播电视事业也随之得到迅猛发展。国内外广播电视发射机的控制技术基本上可以分为两大类5，一是传统的数字逻辑电路控制，二是计算机控制。数字逻辑电路控制该控制方式的特点是：结构简单，功能单一，集成度低，可靠性差，不具备数据检测功能，不具备遥测和遥控功能，因此只能实现相对比较简单的功能3。国内的一些研究所研制了基于数字逻辑电路的中小型发射机控制系统。二是计算机控制，按照处理器种类不同可分为PLC控制、单片机控制和通用PC控制三种。采用计算机控制的广播电视发射机可以实现数字逻辑电路控制的所有功能，并可

12、根据客户的要求加以改进，提高发射机的人机交互能力。大多数采用计算机控制的发射机具有通信能力，可以实现对发射机的远程监控14。近些年来，随着计算机技术、网络技术和通讯技术的不断进步，发射机的控制技术也将向着提高控制系统的处理能力和人机操作接口更加人性化的方向发展。将计算机技术、网络技术和通讯技术的成果不断地引入到发射机的控制技术中，逐步采用先进的嵌入式微处理器、控制器和人机界面技术，使发射机控制系统具有良好的适应能力、灵活方便的操作性能和快捷的联网能力，而传统的数字逻辑电路控制由于仅能实现较为简单的功能而将被淘汰。它具有以下五个特点：（1）可提供数字广播电视节目、综合信息和紧急广播服务，实现卫星

13、传输与地面网络相结合的无缝协同覆盖，支持公共服务。（2）支持手机、PDA、MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑以及在汽车、火车、轮船、飞机上的小型接收终端，接收视频、音频、数据等多媒体业务。（3）采用具有自主知识产权的移动多媒体广播电视技术，系统可运营、可维护、可管理，具备广播式、双向式服务功能，可根据运营要求逐步扩展。（4）支持中央和地方相结合的运营体系，具备加密授权控制管理体系，支持统一标准和统一运营，支持用户全国漫游。（5）系统安全可靠,具有安全防范能力，具有良好的可扩展性，能够适应移动多媒体广播电视技术和业务的发展要求。2002年开始，随着数字电视国标的起草，国内知名的发射机生产厂家，

14、就开始了数字电视发射机的开发，但由于国外对其中核心技术的封锁，关键技术一直控制在国外厂家的手中，严重影响了国内数字电视的产业化进展。到2006年国标数字激励器开发成功后，由于关键技术的突破，产品化进展很快，目前设备技术水平已与国外相当。发射陕西科技大学毕业论文（设计说明书）3机是广播电视发射的主要设备，其稳定可靠地工作对广播电视系统来说具有非常重要的意义。因此研制出满足高质量、低成本、低维护要求的智能型发射机已成为未来发展的方向。1.2.2人机交互技术国内外研究现状人机交互指的是计算机输入、输出设备，是以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互是计算机系统的重要组成部分，是当前计算机行业竞

15、争的焦点，它的好坏直接影响计算机的可用性和效率，计算机处理速度和性能的迅猛提高并没有相应提高用户使用计算机交互的能力，其中一个重要原因就是缺少一个与之相适应的高效、自然的人计算机界面。人机交互是未来IT的核心技术。回顾人机交互的历史，这是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程，它经历了几个阶段。在早期的手工作业阶段，计算机只能由设计者本人来使用，设计者采用手工操作和二进制机器代码的方法，去适应十分笨拙的大型计算机。进入作业控制语言及交互命令语言阶段，计算机可以由程序员操作，采用批处理操作语言或者交互命令语言的方式与计算机打交道，虽然程序员要记忆许多命令语言，并且要熟练地敲打键盘，但这时候

16、已经可以使用比较方便的手段来调试程序，也可以随时了解计算机执行情况。到了二十世纪六十年代，鼠标和图形用户界面出现，彻底改变了计算机的历史，GUI的主要特点是桌面隐喻、WIMP（窗口、图标、菜单和指点设备）技术、直接操纵和所见即所得，由于GUI简明易学，减少了敲键盘，实现了事实上的标准化，使不懂计算机的普通用户也可以熟练地使用，开拓了 用户人群。1968年，世界上出现了第一只鼠标，它鼠标最早的原型是一只小木头盒子，工作原理是由木盒底部的小球带动 枢轴转动，并带动变阻器改变阻值，产生位移信号，信号经计算机处理，屏幕上的光标就可以移动。二十世纪九十年代，网络用户界面的出现，超文本标记语言（HTML）

17、及超文本传输协议（HTTP）为主要基础的网络浏览器，是网络用户界面的代表，这类人机交互技术的特点是发展快。二十一世纪后，人机交互的特点是多通道、多媒体。以虚拟现实为代表的计算机系统的拟人化，以 及以手持电脑、智能手机为代表的计算机的微型化、随身化、嵌入化，是当前计算机的两个重要的发展趋势。通俗地讲就是，手机越来越大、电脑越来越小。鼠标和键盘为代表的GUI技术不再是主导，而是利用人的多种感觉和动作通道，以并行、非精确的方式与计算机环境进行交互，大大提高了人机交互的自然性和高效性。人机交互的方便性在硬件层次上很大程度由人机接口技术来决定。人机接口，又称输入/输出设备接口，或者简称I/0接口，是计算

18、机和人之间的连接界面，通过该接口可以实现计算机与人之间的信息交换。目前的人机接口技术主要表现为鼠标和键盘的操3数字电视发射机控制器人机接口系统设计 4 作。而事实上，鼠标在1964年就已经诞生了，发明者是美国的恩格尔巴特，其商业运用是在1981年左右。键盘就显得更早了，最早的键盘是在十八世纪。这也就难怪有的IT人士抱怨计算机的发展太慢了，许多东西只是改变外观而没有从理念上去改变。的确，鼠标和键盘的发展也就只是一直在改进其外观、准确度、耐用度和易用度而已4。鼠标和键盘作为当前人们最为习惯的人机接口设备，对于IT业来说也算有较长一段时间了。随着人们对人机交互设备的智能化、方便化、人性化的要求的不断

19、上升，鼠标和键盘的改进已经不能满足所有人的愿望了。所以，新一代的人机接口技术正在悄然出现。触摸技术的发展使得触摸板和触摸屏的使用成为人机交互的一种新方式。目前几乎所有的笔记本电脑都配置有触摸板，用户可以使用它来代替鼠标。当然，就笔记本电脑而言，触摸板不见得会比鼠标好用多少，有的人反而觉得用鼠标更加方便些。但是，触摸屏在手机上的使用却是实实在在地方便了用户。目前较为高端的手机尤其是智能机大多是使用触摸技术，因为手机键盘较小，使用不方便，又没有鼠标，所以这种触摸屏技术在手机上推广显得十分迅速。同时，我们也不能轻视电脑上的触摸屏的发展。从微软推出其新一代桌面电脑后，我们看到触摸技术将会引起电脑的新一

20、轮变革。微软的桌面电脑的理念就是可以把电脑桌面放到日常生活中的地方，如茶几、写字台等，无须键盘鼠标的使用，即可在偌大一个桌面上通过手指或者其他工具触摸拉动菜单、文件等，非常自然方便，富于人性化(显然这么大桌面和视野，使用键盘鼠标输入的非常不友好的)。随着人工智能的理念的发展，以电脑为代表的智能处理工具必将更加深入人们的生活，而微软的这款采用多点触摸技术的Microsoft Surface将成为这种趋势的领头羊。除了触摸技术，肢体语言和语音交互也很可能成为未来人机接口的另外两大新技术。某种程度上讲，肢体语言和语音交互都不能算是新东西，因为日常生活中大家都在使用。然而，如果从人工智能的角度来看，如

21、果能够让我们的电脑读懂我们的肢体语言、听懂我们的话、按照我们的指示去执行操作，那么将是一次伟大的突破。目前的人工智能的瓶颈很大程度是处在这个层次上。不过，仍然可以相信，人类必将能够解决其能想到的困难，使用肢体语言和语音对电脑（也许那时已经不能称之为电脑了，而就是一个内嵌有处理芯片、显示芯片的大屏幕，或者就只是虚拟屏幕而已）进行操作不久将成为现实。现在其实我们已经看到，像机器人的发展，尤其是可以实现对话和手势交流的机器人，其实已经表明人们已经掌握了这种技术，只不过可能尚未成熟或者尚未广泛应用到其他领域。可以想象，如果在屏幕上装上摄像头（或者屏幕本身就是一个大的摄像设备），在屏幕内嵌的芯片中有强大

22、的处理芯片和存储有智能识别信息的数据库，能够对屏幕摄像捕捉到的信息进行加工识别（可以通过将捕捉到的样本信息与数据库中的特征信息进行匹配，看是否符合某种特定的信号），一旦判断捕捉到的样本信息（如用户的手势或者语音）符合事先定义的信号，那么屏幕系统就执行相应的操作。这样的实现从可能性来讲是没问题的，关键的是其中涉及到的各方面具体的技术，比如捕捉信息的精陕西科技大学毕业论文（设计说明书）5度、是否应该预先定义信号、存储的数据库容量、屏幕响应的速度等，一旦这些难题得以妥善解决，那么肢体语言或者语音变成生活中广泛应用的人机接口技术将成为必然。总而言之，各种人机交互接口的出发点就是人，目标就是机器，而其间

23、传送的信号就成为技术本身的一个关键。从交互的方式上讲，有直接的人机交互和间接的人机交互；从信号的内容讲，有键盘输入、鼠标输入和语音输入等；从接口的方式讲，有有线输入和无线输入。可想而知，如果想要电脑的智能化达到一个极限的高度，就是能够执行人类的思维，就好像一个人对着电脑想某个操作，电脑就能够“体会”识别出来并进行反馈。这种目前来说只能是“天方夜谭”，不过不能否认在未来也是有可能会实现的。或许，人类的思考从身体外表上通过某种信号可以表达出来。完全可以相信，人类的智慧必将推动人机交互技术的前所未有的发展，而人机接口技术的新方式和新实现将大大影响这种发展。1.2.3触摸屏技术国内外研究现状从工业领域

24、到消费领域的各种应用中，触摸屏界面是一种广受欢迎的技术。触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏技术消除了对键盘或传统鼠标的需求，而是可通过代表特定任务的图标实现简单、直接的交互。它极大的简化了计算机的使用，即使是对计算机一无所知的人，也照样能够运用自如，使计算机展现出更大的魅力，并按照必需的步骤把触摸屏整合到公共平板显示系统中。这项工作正越来越多地由系统集成设计人员来完成，他们设计触摸屏，并把触摸屏集成在标准的LCD系统中，解决了公共信息市场上计算机所无法解决的问题。随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地谈到触

25、摸屏，因为触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的而且又适用于中国多媒体信息查询国情的输入设备，触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地指碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术极大方便了那些不懂电脑操作的用户。这种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要有公共信息的查询，如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询；此外还可广泛应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌

26、点菜、多媒体教学、房地产预售等，将来，触摸屏还要走入家庭。随着城市向信息化方向发展和电脑网络在日常生活中的渗透，信息查询都会以触摸屏显示内容可触摸的形式出现。为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安5数字电视发射机控制器人机接口系统设计 6 装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CP

27、U发来的命令并加以执行。从技术原理来区别触摸屏，可分为五个基本种类：矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。其中矢量压力传感技术触摸屏已退出历史舞台。触摸屏红外屏价格低廉，但其外框易碎，容易产生光干扰，曲面情况下失真；电容屏设计理论好，但其图象失真问题很难得到根本解决；电阻屏的定位准确，但其价格颇高，且怕刮易损。表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷，清晰抗暴，适于各种场合，缺憾是屏表面的水滴、尘土会使触摸屏变的迟钝，甚至不工作。按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，我们把触摸屏分为四种，它们分别为电阻式、红外线式、电容感应式以及表面声波

28、式。由于各种技术的触摸屏各具优缺点，而且设计的难度不同，各种屏的使用有了一定的时间先后。以国内应用来说，最先投入使用的是日本公司红外屏，其后是电阻屏、电容屏和声波屏。日本的MINATO公司改进红外屏的光干扰问题，将分辨率提高到977X737，国内生产的红外屏存在的问题是分辨率低，只有64X48。另外前面也提到了，LCD应用的扩大，LCD技术和红外屏技术结合，完全满足了红外屏对平面的要求，使得红外屏重获生机。电阻屏的缺点是透光率差，表面易损。早期台湾PONICS公司等的四线电阻屏易损问题经改进用镀膜来解决，但分辨率低，只有1024X768，使用范围受一定影响。美国ELO公司推出的五线电阻屏在材质

29、上有了大改进，完全采用钢化玻璃为基体，摈弃了四线电阻屏的多层结构，使透光率大大提高，表层防暴性能也有所增强，分辨率达4096X4096，完全适合作IE浏览器等高清晰度的要求。电容屏考虑失真的问题，也采用镀膜技术，一定程度上克服了怕刮易损的缺点。声波屏的优点是明显的，但水滴灰尘的影响问题不解决，使用大受影响，改进的方法是加防尘条，或者在软件方面增加对污物的监控，准确识别出有效的操作和污物之间的区别。目前国内在触摸技术发展方面主要是应用在整机技术上。1996年，太古公司推出了拥有自主产权的触摸查询一体机KIOSK，成为国内第一家、全球第13家KIOSK制造商。随后触摸产品厂商也纷纷推出了各自的触摸

30、查询一体机，各自拥有造型工艺。技术的发展也包括应用软件技术的成熟。触摸查询离不开触摸查询软件，太古公司开发出国内第一个触摸浏览软件TouchWeb，这使得国内的触摸行业不再仅仅停留在搬箱子的角色上。而且随着应用软件方面的进步，相继推出了公共信息查询系统和金融、邮政、城市信息港摸信息终端KIOSK应用系统等，也使得触摸产品的应用范围从简单的查询扩大到集查询业务上网于一体，行业范围从公共事业、政府到事业单位、一般企业，甚至个人的掌上电脑，都是触摸产品的天地。陕西科技大学毕业论文（设计说明书）71.3课题来源本课题源于陕西省科学技术厅工业攻关项目(2008K05-26)，是与陕西数字广播通讯设备有限

31、公司合作完成，根据陕西广播电视设备厂提供的1KW CMMB 电视发射机微机控制器技术要求，为该控制器配套人机接口，实现操作者与控制器之间的信息交流。1.4课题的主要工作及论文结构安排本文的主要工作是根据陕西广播电视设备厂提供的1KW CMMB电视发射机微机控制器技术要求，为该控制器配套人机接口，实现操作者与控制器之间的信息交流。本文选用触摸屏作为1KW CMMB发射机型控制系统的人机交互设备，完成了人机交互方案选择、界面设计以及触摸屏程序设计等，可以取代传统按键、液晶显示等作为人机接口的方案，从而有效的减少系统布线，简化接口电路的设计等工作，具有设计简单、运行可靠、显示直观等优点。论文结构安排

32、如下：第一章为绪论，主要介绍课题的背景，分析了研究该课题的的意义和需求，以及发射机控制器、人机交互技术和触摸屏国内外研究的发展现状，并依此总结了提出本课题的必要性和以后的工作安排。第二章为发射极控制系统描述部分，主要对它具有的硬件和原理框图进行了详细的描述。第三章为系统总体方案的设计，它主要从人机接口系统的方案选择这两部分进行讲述，在两种方案的对比下最后确定人机接口的类型。第四章为系人机接口软件设计部分，首先讲述了人机接口程序的设计原则，其次介绍了其界面设计，最后描述了按键的实现。第五章为总结与展望。对全文做了总结，针对文中所设计系统的优缺点和自己实际情况，提出了以后本领域的发展趋势和研究方向

33、。7数字电视发射机控制器人机接口系统设计 8 2 发射机控制系统简介2.1主控单元硬件设计与实现主控单元是整个控制器的控制核心，类似于人类的大脑，所以主控单元的设计关系到整个控制器的性能，甚至是成败的关键。根据系统技术要求及系统功能规划，主控单元要实现的功能如下：人机交互：通过液晶屏和键盘进行人机交互。对时间、实时数据、历史数据、故障、系统设置等进行显示；对开机、关机、密码设置、修改系数设置、上下限设置、定时开关机设置、系统时间设置、记录时间间隔设置等进行控制。通信：通过RS_485与电源控制单元、其他控制单元、功放控制单元等进行通信，发送命令，接收数据，进行开关机等的控制。远程通信：通过RS

34、_485与上位PC机通信，实现上位机的远程监测及控制，实现发射机“无人值守”的功能，为发射机组网提供平台6。2.2系统的硬件组成框图发射机控制器的工作过程大体如下：发射机控制器将测量单元(传感器)、变送器等送过来的信号进行处理以后与预先设定好的值进行比较，根据比较的结果得出发射机现在的工作情况。若比较后得出发射机有异常情况，则根据异常情况的不同给出相应的动作；发射机控制器响应按键，通过键功能的识别来做相应的事情；发射机控制器响应远程命令，通过对命令的识别来执行命令的动作；发射机控制器通过比较预设的定时开关机时间与当前的时间，实现定时开关机功能；发射机控制器通过记录发射机的开机时间定时对发射机状

35、态数据进行存储。控制系统硬件结构框图如图2-1所示：图2-1 硬件结构框图主控板由MCU、存储模块、键盘模块、显示模块、时钟模块和通信模块组成。 存储模块的功能是存储历史记录数据、故障数据、用户密码、标度变换设置量、保护点设置量、记录时间间隔和定时开关机时间表等数据。陕西科技大学毕业论文（设计说明书）9时钟模块为系统提供时间，负责历史记录和故障记录的时间标签，并为定时开关机程序提供可查询时间。人机交互模块是系统与操作人员进行信息交换的输入设备和输出设备，组成系统的人机接口。选用触摸屏完成系统的各种操作控制，及显示工作状态与系统运行结果17。看门狗模块监测程序是否出现死循环或者跑飞，提高系统的可

36、靠性。通信模块包括两部分，一部分是主控板与功放采集板、电源控制板和激励器通信模块，另一部分是主控板与上位机的通信模块。2.3本章小结本章给出了系统主控板的硬件结构，并介绍了各模块的功能。9数字电视发射机控制器人机接口系统设计 10 3 人机接口硬件方案选择人机交互模块是控制系统与用户之间进行信息交换的桥梁。3.1键盘接口电路在典型的单片机系统中，通常都会有人机交互的功能。它包括人对应用系统的状态干预与有效据输入以及应用系统向人报告运行状态与运行结果。在单片机应用系统中，人机交互配置水平、规模与应用系统的规模、特点有关。而在人机交互中，人对系统的干预和数据输入的外部设备最常用的是键和键盘10。由

37、于单片机系统的专用性，因此对不同的应用系统其输入设备也会有很大的不同。方案一：键盘有两种基本类型：编码键盘和非编码键盘。编码键盘本身除了按键以外，还包括产生键码的硬件电路。这种键盘使用比较方便，但价格相对较高。非编码键盘是靠软件来识别键盘上的闭合键，由此计算出编码。非编码键盘几乎不需要附加硬件逻辑，在单片机应用系统中被普遍使用。由于厂家已经设计好了键盘的输入形式。共设计了12个键，各键名称分别为开机键、关机键、模拟量键、开关量键、主菜单键、向上键、向下键、向左键、向右键、确认键、取消键、复位键，采用的是非编码键盘。由于非编码键盘需要用软件识别键盘上的闭合键，会占用系统软件的运行时间，考虑到系统

38、的实时性，本系统在键盘设计中，利用编码键盘占用系统软件的运行时间少的优点，非编码键盘不直接于单片机相连，而是中间加上一个键盘编码芯片，这样整个键盘电路对单片机来说就相当于编码键盘11。方案一设计采用了广州周立功公司的ZLG7289键盘管理芯片。ZLG7289是广州周立功公司研发的，具有SPI串行接口功能，可同时驱动8位共阴式数码管或64只独立LED的智能显示驱动芯片。该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示和键盘接口的全部功能，且不占用单片机系统资源。该芯片的主要特征如下：1）带有串行接口，与MCU接口方便；2）无需外围元件就可直接驱动LED；3）各位可独立控制译码/不译

39、码及消隐和闪烁属性；4）具有（循环）左移/(循环)右移指令；5）具有段寻址指令，可方便地控制独立LED显示；6）内含64键盘控制器以及去抖动电路。引脚说明：1）1 2 ：VDD 正电源；2）3 5 ：NC 悬空；3）4 VSS：接地；陕西科技大学毕业论文（设计说明书）114）6 /CS：片选输入端.此引脚为低电平时可向芯片发送指令及读取键盘数据；5）7 CLK： 同步时钟输入端向芯片发送数据及读取键盘数据时,此引脚电平上升沿，表示数据有效；6）8 DATA： 串行数据输入/输出端,当芯片接收指令时,此引脚为输入端;当读取键盘数据时此引脚在读指令最后一个时钟的下降沿变为输出端 ；7）9 /KEY

40、：按键有效输出端平时为高电平当检测到有效按键时此引脚变为低电平； 8）10-16 SG-SA：段g段a 驱动输出9）17 DP：小数点驱动输出10）18-25 DIG0-DIG7：数字07 驱动输出11）26 OSC2：振荡器输出端12）27 OSC1：振荡器输入端13）28 /RESET：复位端ZLG7289的指令结构分为纯指令、带有数据的指令和读键盘数据指令3种12。ZLG7289内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式可供选择。ZLG7289的69脚分别与W77E58 的24脚(P2.3)，15脚（T1），14脚（T0）和13脚（INT1）相连。其中6脚为片

41、选输入端 ，低电平有效，可向芯片发送指令及读取键盘数据；7脚为CLK，同步时钟输入端，向芯片发送数据及读取键盘数据时，此引脚电平上升表示数据有效；8脚为串行数据输入/输出端，当芯片接收指令时，此引脚为输入端；当读取键盘数据时，此引脚在“读”指令最后一个时钟的下降沿变为输出端；9脚为按键有效输出端KEY，平时为高电平，当检测到有效按键时，此引脚变为低电平。而在控制系统中，需要把发射机运行状态实时的显示给用户，并且还要显示有关的操作选项，这使得显示器需要显示比较多的内容，所以采用了114mm X 64mm一种符合规格的液晶显示模块。所选则的液晶显示模块是在国内己经应用的比较成熟的应用的日本EPSO

42、N生产的DM50174液晶显示模块。它是320x240点阵，大小为4.5英寸的蓝底背光的液晶显示模块，其控制器是功能非常强大的SED1335。3.2触摸屏人机对话的界面种类有很多,比如显示器、LED、LCD及带触摸屏的LCD等。其中后者是最近几年刚发展起来的一项新技术,它通过计算机技术处理声音、图像、视频、文字、动画等信息,并在这些信息间建立一定的逻辑关系,使之成为能交互地进行信息存取和输出的集成系统。换言之,它能综合信息发布者的意愿和接受者对信息的需求及接受习惯,对信息进行收集、加工、整合并双向式传播。触摸屏系统符合简便、经济、高效的原则,具有人机交互性好、 操作简单灵活、输入速度快等特点。

43、它与迅猛发展的计算机网络和多媒体技术相结合,使用者仅仅用手指触摸屏幕,就能进行信息检索、数据分析,甚至11数字电视发射机控制器人机接口系统设计 12 可以做出身临其境、栩栩如生的效果;较键盘输入简单、直观、快捷,具有丰富多采的表现能力,比以往任何传媒更具亲合力。方案二：触摸屏有四种类型15：它们分别为电阻式、红外线式、电容感应式以及表面声波式。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也很好，而且不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏,它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，能适应各种恶劣的环境。它可以用任何物体来触摸,稳定性能较好。电容触摸屏的透光率和清晰度优于

44、四线电阻屏，当然还不能和表面声波屏和五线电阻屏相比。电容屏反光严重，而且，电容技术的四层复合触摸屏对各波长光的透光率不均匀，存在色彩失真的问题，由于光线在各层间的反射，还造成图像字符的模糊。电容触摸屏的双玻璃不但能保护导体及感应器，更有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。红外触摸屏不受电流、电压和静电干扰，适宜某些恶劣的环境条件。其主要优点是价格低廉、安装方便、不需要卡或其它任何控制器，可以用在各档次的计算机上。此外，由于没有电容充放电过程，响应速度比电容式快，但分辨率较低。表面声波触摸屏由触摸屏、声波发生器、反射器和声波接受

45、器组成，其中声波发生器能发送一种高频声波跨越屏幕表面，当手指触及屏幕时，触点上的声波即被阻止，由此确定坐标位置。表面声波触摸屏不受温度、湿度等环境因素影响，分辨率极高，有极好的防刮性，寿命长；透光率高，能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应，最适合公共场所使用。方案二选用高清晰真彩LCD触摸屏LJD-ZU070，它通过串行接口RS_485与微控制器的串口0相连，一方面，微控制器通过串口将需要显示的信息发送给触摸屏；另一方面，触摸屏将触摸位置等信息上传给微控制器。LJD-ZU070触摸屏是四线电阻式触摸屏，相对于其他触摸屏电阻式触摸屏它的屏和控制系统都比

46、较便宜，反应灵敏度也很好，而且不管是四线电阻触摸屏还是五线电阻触摸屏,它们都是一种对外界完全隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，能适应各种恶劣的环境。它可以用任何物体来触摸,稳定性能较好。LJD-ZU07硬件规格:1)超高集成度，带完整的嵌入式结构,方便用户现场安装固定。2)带1路标准RS232。可以和PC或者单片机、PIC、AVR、DSP等完美结合。3)USB DVICE接口，高速下载图片及字库。4)图片存储空间64MByte。5)7寸高清晰真彩数字屏，输出分辩率800×480，LED背光。6)支持四线电阻式触摸，精确方便。7)支持硬件时钟（带掉电保护）。8)电源输入范围：5 V 。陕西科技大学毕业论文（设计说明书）139)工作温度：-20 到 +70，存储温度：-30 到 +85，工作湿度：45% 到80%RH。LJD-ZU07软件规格:1)支持USB下载图片及字库，图片由用户任意修改；2)支持时钟控制；3)支持RS232通讯；4)支持触摸屏控制；5)支持画点、画圆、画线、画矩形、图片切换、清屏、反色等；软件规格:6)支持USB下载图片及字库，图片由用户任意修改；7)支持时钟控制；8)支持RS232通讯；9)支持触摸屏控制；10)支持画点、画圆、画线、画矩形、图片切换、