傳統(tǒng)的輸入控制采用的是按鈕、撥鍵、開(kāi)關(guān)等操作元件，顯示控制采用的是工控機(jī)CRT顯示器。這些控制方式雖然比較簡(jiǎn)單，但都需要較大的操作面板，既不美觀又不形象，接線也十分的復(fù)雜煩瑣，不適合小型系統(tǒng)。觸摸屏是一一種新型輸入設(shè)備，是通過(guò)接觸顯示屏表面(如用手指、筆或其它物體)，用電腦識(shí)別其位置的裝置。它具有體積小、操作簡(jiǎn)單、功能齊全、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。利用這種技術(shù)，用戶(hù)可以自由地組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理或監(jiān)控管理信息，只需要用手指在顯示屏上輕輕地按下，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)豐機(jī)的操作。因此，觸摸屏非常適用于工業(yè)生產(chǎn)，而且，這種直截了當(dāng)?shù)娜藱C(jī)交互方式，還極大地方便了不熟悉電腦操作的用戶(hù)。

1 人機(jī)界面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

    首先將行掃描信號(hào)線全部送高電平，列掃描信號(hào)線同時(shí)全部送低電平。然后檢測(cè)各行掃描信號(hào)線的電平是否有變化，如果有變化，則說(shuō)明有鍵按下；如果沒(méi)有變化，則說(shuō)明無(wú)鍵按下。

    掃描到有鍵按下后，將列掃描信號(hào)線逐列送低電平，同時(shí)其余各列送高電平。然后再檢測(cè)各行掃描信號(hào)線的電平變化，如果某一行由高電平變?yōu)榈碗娖剑涂梢耘卸ù诵写肆薪徊纥c(diǎn)處的按鍵被按下。

    確定按鍵位置后，系統(tǒng)就把該按鍵對(duì)應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)如字符、圖形等，從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器送LCD顯示。

    系統(tǒng)中的所有芯片都由譯碼器74Ls138進(jìn)行統(tǒng)一片選。各芯片的地址也由此確定。原理框圖見(jiàn)圖1。

2 觸摸屏的掃描與控制

    2．1 8x15行列式電阻觸摸屏工作原理

    電阻式觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制。圖2中當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，原本相互絕緣的兩層導(dǎo)電層接觸，出現(xiàn)一個(gè)接觸點(diǎn)。因其中一面導(dǎo)電層接通Y軸方向的5V均勻電壓場(chǎng)，使得偵測(cè)層的電壓由零變?yōu)榉橇悖刂破鱾蓽y(cè)到這個(gè)接通后，進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比即可獲得觸摸點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，同理得出X軸的坐標(biāo)，這就是電阻技術(shù)觸摸屏共同的原理 。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

圖2 電阻式觸摸屏控制原理圖

同樣的，本系統(tǒng)所選用的8*15行列式電阻觸摸屏也是通過(guò)按鍵來(lái)改變其節(jié)點(diǎn)的電阻，從而判斷按鍵的具體位置。這種觸摸屏是在一層玻璃的表面分別放置了8行15列的帶狀透明導(dǎo)電層ITO，并在兩層導(dǎo)電層之間用若干透明隔點(diǎn)隔開(kāi)絕緣。它的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，編程也非常容易。

    現(xiàn)以圖3中的A點(diǎn)被按下為例，說(shuō)明這種觸摸屏的按鍵識(shí)別原理。首先使所有行線處于高電平狀態(tài)，同時(shí)將所有列線送低電平，那么A點(diǎn)被按下時(shí)，其所在的第一行將變?yōu)榈碗娖健８鶕?jù)這個(gè)變化便能判定此行有鍵按下，但還不能確定是A點(diǎn)被按下。為了進(jìn)一步確定按鍵位置，對(duì)列線逐列送低電平，而其余列線處于高電平。當(dāng)?shù)谝涣兴偷碗娖綍r(shí)，因?yàn)榇私徊嫣幍耐该鲗?dǎo)電層沒(méi)有接觸，所以第一行仍為高電平；當(dāng)?shù)?N送低電平時(shí)，第一行同樣為高電平；當(dāng)?shù)谌兴偷碗娖綍r(shí)，因?yàn)榇颂幍耐该鲗?dǎo)電層接觸，所以第一行將變?yōu)榈碗娖剑?因此就可以確定按鍵的位置。

圖3 8x15行列式觸摸屏結(jié)構(gòu)圖

    2．2觸摸屏與MCU的接口電路

    本系統(tǒng)使用單片機(jī)的P0口通過(guò)雙向總線控制器74HC245讀取行掃描信號(hào)，因此將觸摸屏的8條行掃描信號(hào)線連在74HC245的B端。并且將74HC245的DIR端接地，即DIR=0，以保證它的驅(qū)動(dòng)方向始終為B—A，處于讀狀態(tài)。

    根據(jù)觸摸屏的工作原理，需要將行線電平置高，因此將8條行掃描信號(hào)線的每一行都通過(guò)上拉電阻接N+5V電源端，這樣在觸摸屏沒(méi)有按鍵按下時(shí)，可保證所有行掃描信號(hào)線全部都為高電平；同時(shí)，將15條列掃描信號(hào)線全部通過(guò)兩片地址鎖存器74HC373送低電平，使得當(dāng)有鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的行能夠變?yōu)榈碗娖健５莾H僅這樣還不能判定到底是哪一個(gè)鍵被按下。所以在掃描到有鍵按下后，需要對(duì)15條列掃描信號(hào)線逐列送低電平， 同時(shí)對(duì)其余的列掃描信號(hào)線送高電平，然后檢測(cè)行掃描線的變化，若某一行由高電平變?yōu)榈碗娖剑涂梢耘卸ㄊ谴颂幍陌存I被按下。

    電路中有一片74HC245和兩片74HC373，需要進(jìn)行統(tǒng)一的片選，因此采用譯碼器74LS138來(lái)對(duì)它們進(jìn)行控制。74HC245和兩片74HC373分別由Y2、y1、yO端控制， 且74LS138的輸入由三個(gè)I／O 口P1．5、P1．4和P1．3控制。由此可以確定這幾塊芯片的地址，分別為：10 0000H～17 FFFFH(Y2)、08 0000H～OF FFFFH(Y1)、00 0000H～07 FFFFH(Y0)。

    鎖存器的鎖存端LE均由單片機(jī)的ALE端控制，當(dāng)單片機(jī)向列掃描信號(hào)線送數(shù)據(jù)時(shí)，將LE置1，當(dāng)需要鎖存地址時(shí)，將LE由1變?yōu)?。

    觸摸式人機(jī)界面系統(tǒng)輸入端接口電路如圖4所示。

圖4 觸摸屏與MCU接口電路圖