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n一、整体思路n二、各部分功能n三、构架选型n四、人机接口及选型n五、电阻触摸屏n六、电阻触摸屏控制实现n七、组态软件n八、分工一、整体思路：电源系统STM32F103ZET6芯片芯片电机驱动按键显示屏RS232通讯模块无线模块张力检测通讯电路板的硬件硬件构架：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nSTM32F103ZET6芯片：联网设备同步通信处理nRS232通讯模块：用于设备调试时电脑监控n显示屏：用于显示设备当前状态及设置参数n无线模块：用于接收传输通讯信号n张力信号：实时张力

2、数据采集n按键：用于设备参数设置及修改三、构架选型芯片的选择：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。 内核内核：32位Cortex-M3CPU,拥有高速的CPU 储存器储存器：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个个12位的位的US级的级的A/D转换器转换器（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-23

3、2C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1电平，+5V-+15V为0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。四、人机接口n 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

4、、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nHMI选用设备 nLED 指示灯和机械开关指示灯和机械开关 ，是领先的工业应用 HMI，并且 Atmel AVR微控制器具有多种优势。nHMI 触摸技术触摸技术 ，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。n具有具有 LCD 显示的工业控制面板显示的工业控制面板 ，为方便操作员监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

5、为增加、减少、确认、停止。五、电阻触摸屏n采用电阻触摸屏结构n 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。n ITO是通过调整巧和锡的比例、沉积方法、氧化程度及晶粒的大小,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n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

6、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n触摸屏控制器芯片nADS7843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

7、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n 以上所需要的加参考电压断开A/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

8、/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，触摸不同的位置分得不同的电压。六、触摸屏控制器n 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显示各个通路纱线的张