綜合實踐-觸摸屏人機接口第一頁，共20頁。目錄一、整體思路二、各部分功能三、構架選型四、人機接口及選型五、電阻觸摸屏六、電阻觸摸屏控制實現七、組態(tài)軟件八、分工第二頁，共20頁。一、整體思路：電源系統(tǒng)STM32F103ZET6芯片電機驅動按鍵顯示屏RS232通訊模塊無線模塊輸入輸出張力檢測通訊電路板的硬件硬件構架：硬件電路分為4個模塊，分別是輸入輸出模塊、通訊模塊、芯片支持模塊、電源模塊第三頁，共20頁。二、各部分功能STM32F103ZET6芯片：聯網設備同步通信處理RS232通訊模塊：用于設備調試時電腦監(jiān)控顯示屏：用于顯示設備當前狀態(tài)及設置參數無線模塊：用于接收傳輸通訊信號張力信號：實時張力數據采集按鍵：用于設備參數設置及修改第四頁，共20頁。三、構架選型芯片的選擇：STM32系列單片機幾乎集成了所有工控領域的所有功能模塊，包括USB、網絡、SD卡、A/D、D/A等等，主頻達72MHZ。內核：32位Cortex-M3CPU,擁有高速的CPU儲存器：片上集成512kb的flash存儲器。64kb的SRAM存儲器，足夠大的存儲容量，能滿足計算過程中對數據的保存，也可以保存足夠多的相應的設置參數2個12位的US級的A/D轉換器（16通道：測量范圍：0-3.6V。雙釆樣和保持能力。芯片自帶A/D的功能，給系統(tǒng)開發(fā)帶來很大的方便。第五頁，共20頁。RS232的結構圖：RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)和國際電報電話咨詢委員會(CCITT)為串行通信設備制定的一種標準。異步傳輸標準接口，RS-232C采用負邏輯規(guī)定邏輯電平，-5V--+5V為邏輯"1"電平，+5V-+15V為"0"電平。這種信號電平與通常并行接口中使用的TTL電平不同，由TTL到RS-232C的轉換要借助于MC1488，而由RS-232C電平到TTL的轉換則要借助于MC1489。第六頁，共20頁。

四、人機接口

人機接口(HMI)包括指示和控制工業(yè)自動化設備狀態(tài)所需的電子設備。這些人機接口產品可以從基本的LED狀態(tài)指示燈到20英寸帶有觸摸屏接口的TFT面板。HMI應用產品要求機械抗干擾性強、防水、防塵、防潮、適應溫差變化，以及在某些環(huán)境下能夠保證通信的安全性。第七頁，共20頁。四、人機接口選用設備HMI選用設備

LED指示燈和機械開關

，是領先的工業(yè)應用HMI，并且AtmelAVR微控制器具有多種優(yōu)勢。HMI觸摸技術

，可保護工業(yè)接口模塊，同時還提高了設計的靈活性，改善了外觀。具有LCD顯示的工業(yè)控制面板

，為方便操作員監(jiān)視和控制越來越復雜的自動化處理過程提供了高效、靈活的方式。第八頁，共20頁。左圖為顯示器電路原理圖，這里使用LCD1602作為顯示設備它是一種專門用于顯示數字,字母,字符等點陣式LDC；右圖為按鍵原理圖，共包括4個外部按鍵，對應的功能分別為增加、減少、確認、停止。第九頁，共20頁。五、電阻觸摸屏采用電阻觸摸屏結構典型觸摸屏的工作部分一般由三部分組成：兩層透明的阻性導體層、兩層導體之間的隔離層、電極。阻性導體層選用阻性材料，如銦錫氧化物(ITO)涂在襯底上構成，上層襯底用塑料，下層襯底用玻璃。隔離層為粘性絕緣液體材料。ITO是通過調整巧和錫的比例、沉積方法、氧化程度Ｗ及晶粒的大小,可調整這種物質的性能。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性會變差。第十頁，共20頁。

電阻式觸摸屏結構示意圖第十一頁，共20頁。電阻式觸摸屏工作原理當手指觸摸屏幕時，薄膜下層的ITO會和玻璃上層的ＩＴＯ有一個接觸點，在Ｘ軸方向就其中一面導電層導通了5Ｖ均勻電壓場，此時采樣得到的電壓由零變?yōu)橐粋€正電壓值，感應器檢測到電壓導通，傳出相應的電信號，進行模／數轉換，最終將轉換后的電壓值與５Ｖ相比，即可計算出觸摸點的Ｘ軸坐標值。同理可計算出Ｙ軸的坐標值，這樣就完成了點選的動作，并呈現在屏幕上。四線制電阻觸摸屏也是目前最常用的觸摸屏產品。本系統(tǒng)中選用AMT9502第十二頁，共20頁。觸摸屏控制器觸摸屏控制器芯片ADS7843是TI公司的觸摸屏控制器芯片專門應用于四線電阻式觸摸屏，最高達到125K的轉換率8位或者12位可編程精度。外部參考電壓范圍從1V到VCC均可，VCC最高電壓為5V，高速低功耗使得ADS7843非常適合于使用電阻觸摸屏的手持設備。寬溫度設計使得它很適用于大量的工業(yè)現場。觸摸屏的控制等功能。該芯片可通過連接觸摸屏X+將觸摸信號輸入到A/D轉換器，同時打開Y+和Y-驅動，然后數字化X+的電壓，從而得到當前位置Y的測量結果。同理也可得到X方向的坐標第十三頁，共20頁。以上所需要的加參考電壓斷開A/D轉換等工作都是ADS7843直接完成的，只需要將相應的命令傳輸到ADS7843即可，等待轉換周期完成，檢測到BUSY信號不再忙，即可以獲得相應電壓的數據。第十四頁，共20頁。

觸摸屏是一個四線電阻屏幕，可以示意出兩個電阻，測量X方向的時候，將X+,X-之間加上參考電壓Vref，Y-斷開，Y+作為A/D輸入，進行A/D轉換獲得X方向的電壓，同理測量Y方向的時候，將Y+，Y-之間加上參考電壓Vref，X-斷開，X+作為A/D輸入，進行A/D轉換獲得Y方向的電壓，之后再完成電壓與坐標的換算。整個過程類似一個電位器，觸摸不同的位置分得不同的電壓。第十五頁，共20頁。六、觸摸屏控制器ADS7843的控制字及數據傳輸格式，S為數據傳輸起始標志位，該位必為“1”。A2~A0進行通道選擇。MODE用來選擇A/D轉換的精度，“1”選擇8位，“0”選擇12位。SER/選擇參考電壓的輸入模式。PD1、PD0選擇省電模式：“00”省電模式允許，在兩次A/D轉換之間掉電，且中斷允許；“01”同“00”，只是不允許中斷為了完成一次電極電壓切換和A/D轉換，需要先通過串口往ADS7843發(fā)送控制字，轉換完成后再通過串口讀出電壓轉換值。標準的一次轉換需要24個時鐘周期。由于串口支持雙向同時進行傳送，并且在一次讀數與下一次發(fā)控制字之間可以重疊，所以轉換速率可以提高到每次16個時鐘周期。第十六頁，共20頁。觸摸屏驅動電路通過單片機輸入指令控制三級管通斷形成對該驅動電路的循環(huán)掃描。第十七頁，共20頁。觸摸屏顯示模塊顯示模塊主要負責顯示各個通路紗線的張力和速度的大小。這就