嵌入式系统在触摸式人机界面中的应用

摘要

随着自动控制技术的发展，用户对系统的控制要求也越来越高。为了便于用户对整个系统的操作与监视，触摸式人机界面开始应用于工业控制各个领域，它已成为控制系统重要的组成部分。触摸式人机界面的主要功能就是取代传统的控制面板和显示仪表，通过与控制单元（如PLC、单片机）通讯，实现人与控制系统的信息交换，更方便地实现对整个系统的操作与监控。触摸式人机界面以它反应速度快、操作简单、可靠性高等特点，在工业控制领域得到了广泛的应用。
　　现在市场上工业级触摸屏产品非常多，但是由于大部分是进口产品或台湾生产，所以价格通常也比较高。成本较低、直接针对用户功能的，利用自带I/O能直接控制伺服电机和变频器、既可以和PLC进行通讯，也可以和单片机通讯。这样触摸式人机界面在工控领域还很少见。
　　基于目前的这种现状，本课题提出一种工控级、经济型、具有自身特性的触摸式人机界面：即具备一般触摸式人机界面的基本功能，又可以针对用户的不同要求进行具体配置，既可以与PLC结合使用又可以与单片机系统结合使用。
　　本文以触摸式人机界面为具体的研究对象，选取ARM系列嵌入式处理器作为硬件平台核心，并基于ARM平台完成软件平台的设计，采用软硬件协同设计的方法，实现了嵌入式系统在人机界面中的应用。
　　论文首先介绍了触摸式人机界面的发展概况、嵌入式处理器的选型及特点。然后详细介绍了软硬件平台的设计与实现，其中包括 LPC2136核心系统的设计。文章的重点是人机界面各个部分的设计与实现，包括硬件电路的详细设计以及在硬件电路设计中涉及到的各个模块的设计方法、触摸式人机界面和上、下位机的通讯等软件方面的设计。最后介绍了触摸式人机界面在实际项目中的应用情况，并且客观的评价了本系统的实际水平。
　　本课题的创新之处在于：
　　一、本系统采用自行设计的触摸屏信号采集电路，不采用专门的触摸屏信号转换芯片，充分利用了系统资源，简化了硬件结构，同时也降低了系统成本。
　　二、由于本系统不外扩存储器，系统存储空间有限，进过分析，最终解决了色彩的多样化需求和有限空间之间的矛盾。
　　三、利用自带I/O能直接控制伺服电机和变频器、既可以和PLC进行通讯，也可以和单片机通讯。
　　本课题的目的之一便是对触摸式人机界面在工业控制领域的应用加以探索。
　　论文结尾对全文进行了总结，同时也指出了系统中存在的不足之处。

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第一章 绪 论

1.1 触摸式人机界面的概述

1.2 触摸式人机界面的应用现状及发展趋势[2][3]

1.3 课题研究的意义

1.4 课题的主要内容

1.5本章小结

第二章 触摸式人机界面的系统设计

2.1 触摸式人机界面的总体规划

2.2嵌入式处理器的选型

2.3系统硬件结构

2.4系统软件结构

2.5 本章小结

第三章 系统硬件平台设计与实现

3.1系统的硬件构成

3.2主要硬件模块的设计与实现

3.3 本章小结

第四章 系统软件平台设计与实现

4.1触摸式人机界面的主程序设计[27]

4.2 触摸式人机界面与上位机的通讯

4.3 触摸式人机界面与下位机的通讯

4.4字库软件设计

4.5 移动存储模块的设计

4.6 用户程序在线升级功能的设计

4.7 本章小结

第五章 触摸式人机界面的应用

5.1起重机原理及缺点

5.2系统硬件设计

5.3系统软件设计

5.4下位机软件设计

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

附 录

致谢