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1原理
触摸屏附着在显示器的表面,与显示器配合使用。通过触摸产生模拟电信号,经过转换为数字信号由微处理器计算得出触摸点的坐标,从而得到操作者的意图并执行。触摸屏按其技术原理可分为五类：矢量压力传感式、电阻式、式、红外线式和表面声波式,其中电阻式触摸屏在实际应用中用的较多。电阻式触摸屏由4层的透明薄构成,*下面是玻璃或有机玻璃构成的基层,*上面是一层外表面经过硬化处理从而光滑防刮的塑料层,附着在上下两层内表面的两层为金属导电层（oti,氧化铟）,这两层由细小的透明隔离点进行绝缘。当手指触摸屏幕时,两导电层在触摸点处接触。
触摸屏的两个金属导电层分别用来测量x轴和y轴方向的坐标。用于x坐标测量的导电层从左右两端引出两个电极,记为x+和x-。用于y坐标测量的导电层从上下两端引出两个电极,记为y+和y-。这就是四线电阻触摸屏的引线构成。当在一对电极上施加电压时,在该导电层上就会形成均匀连续的电压分布。若在x方向的电极对上施加一确定的电压,而y方向电极对上不加电压时,在x平行电压场中,触点处的电压值可以在y+(或y-)电极上反映出来,通过测量y+电极对地的电压大小,便可得知触点的x坐标值。同理,当在y电极对上加电压,而x电极对上不加电压时,通过测量x+电极的电压,便可得知触点的y坐标。测量原理如图1所示。
图1 四线式触摸屏测量原理
五线式触摸屏与四线式不同。主要区别在于五线触摸屏将其中一导电层的四端均引出来作为四个电极,另一导电层仅仅作为测量的导体输出x向和y向的电压,测量时要交替在x向和y向上施加电压。
2触摸屏控制器工作原理
触摸屏控制器有多种,主要的功能均是在微处理器的控制下向触摸屏的两个方向分时施加电压,并将相应的电压信号传送给自身a/d转换器,在微处理器spi口提供的同步时钟作用下将数字信号读入微处理器。控制器ads7846基本结构如图2所示。
图2 ads7846基本结构
图1触摸点p处测量结果计算如下：
ads7846内部可以通过寄存器的设置将a/d转换器的分辨率设为8位或12位,在本系统中a/d转换器的分辨率取12位。则p点的二进制输出代码为：
其中： 为加在ads7846内部a/d转换器上的参考电压。
触摸屏控制器的运行是通过串行数据输入口din输入控制命令进行控制的。控制命令的基本格式如下：
bit7指明发送命令开始,高电平有效。a2:a0用于选择数据输入通道,101选择x坐标测量,001选择y坐标测量。mode将内部模数转换器的分辨率定义为8位（mode=1）或12位（mode=0）。ser/dfr为单端/双端参考电压选择位。pd1:pd0根据省电模式的需要进行选择设置。这些命令控制位的设置将在程序代码部分得以应用
mobile panel 277f 是安全型无线移动面板，s7-317f是安全型控制器，mobile panel 277f只能和f型通讯，通讯失败时会出现下图的报警画面：
按下yes，系统退出到loader状态。
其它类型simatic 面板也能和f型 plc通讯，通讯方法与和一般s7 plc通讯相同。
关于mobile panel 277f 和s7-317f 通讯，一般要做以下配置：
1、在 step7中组态把mobile panel 277f iwlan组态为s7-317f 的profinet io。
并在程序中使用fb161建立plc 和mobile panel 277f iwlan 的通讯。
2、在wincc flexible中组态mobile panel 277f iwlan的profisafe参数。
3、在 mobile panel 277f iwlan的控制面板中组态面板的profinet io的设备名称及profisafe地址。
4、无线路由器和mobile panel 277f iwlan的频率使用5g hz。
可是客户这些设置都没有问题，并且mobile panel 277f 也能ping通s7-317f。只能把客户项目要过来检查，发现mobile panel 277f和s7-317f 不在同一网段：
原来，客户把现场的 as（plc）、wincc、无线网络划分为不同的网段，示意图如下：
profinet协议是不支持路由（跨网段）功能的， 也就是说mobile panel 277f做为
s7-317f的profinet io是不能跨网段的。
客户把mobile panel 277f和s7-317f改为同一网段地址后，问题解决。
mobile panel 277f 和f系列plc是不能跨网段通讯的。
操作只用屏幕点触方式简便快捷达到操作目的,这是世界上电脑能广泛普及运用的总趋势之一. 只要有点菜单操作概念,就可即学即用.现对这一技术的几种原理及其应用作以综述.
技术主要就是快速准确地处理随机触摸点坐标的技术,一旦立即解决这一首要问题,剩下的问题就与鼠标作用过程相同.
目前成熟的触摸屏技术有4 种,即红外线式、五线电阻式、表面声波式、式,其原理分述如下.
1红外线式触摸屏
在屏幕前框架的左边( y 轴) 和下边( x 轴) 分别装有红外线发射管,各自的对边又装有对应的接收管(如图1),管的排列密度与其分辨率有关.工作时在屏幕前形成纵横交叉的红外线矩阵,用户的手指触摸点将阻挡经过该点的横竖两方向的红外线,通过接收管,计算机便由此参数计算出触摸点的位置,再执行对计算机的操作目的.
红外触摸屏的矩阵电路及微处理器控制电路都装在屏前的框架内,并通过键盘接口直接与主机通讯,不需独立.其价格低,安装简易,但由于发射、接收管排列有限,分辨率不高,且怕外界红外光的干扰及不防水防尘、框架易碎等缺点,主要应用于室内站台等简单操作的地方.
2五线电阻触摸屏
它是在四线电阻触摸屏的基础上创造出来的新的专利技术,克服了四线式寿命短、清晰度不高的缺点.
四线电阻技术是一块与显示屏紧贴的玻璃为基层其外表面涂有一薄层透明氧化铟ino ,作为电阻层,其水平方向加有5v 到0v的直流工作电压,形成均匀连续的电压分布.在该导电层上再盖有一层外表面经防刮硬化处理而内表面也涂有相同氧化金属层的保护层,其垂直方向也加有5v 到0v 的直流连续分布电压.两电阻层之间用约千分之一英寸的许多透明绝缘隔离点隔开(如图2) .按摸屏幕时,两电阻层在触点位置就有一个接通,经过模拟量电压模数(afi d) 转换,控制器就能计算出触点的x , y 坐标值.由于四线电阻触摸屏的外电阻涂层频繁受压,易造成裂损而改变涂层电压分布不均致使触点位置计算不准而报废的缺点,又创造了五线电阻技术.
五线电阻触摸屏的新特点是把外层电阻层只用作导体层,作为五线中其中一线,有裂损,只要不断裂开,对侦测计算不受影响,这无疑大大增强了使用寿命.而在内层电阻涂层中则把四线电阻技术中纵横电压分布场技术创造性巧妙的应用在同一涂层中,其结构分布如图3.在由金属氧化物构成的细密条的x 轴上形成正向电压差,经过中值点又形成反向电压差,构成同面四线模式. 内外涂层仍用绝缘透明隔离点隔开.当按压时内外涂层间有一触点接通,致使左侧向下电压的上端某处有不同阻值的分压产生, 据此控制器计算出该触点的水平坐标值.内涂层上每一触点都有不同对应的x 轴坐标值. 触点y 轴方向的坐标则是由控制器测定从内涂层经触点流入外涂层(五线之一)的电流值确定出的. 五线电阻触摸屏除使用寿命大大超过四线式35 倍,达3500万次外,其透光率和清晰度也很高,由于工作在与外界封闭隔离状态,不怕污染,环境适应性好.它的另一个突出特点是分辨率很高,能分辨很尖细触针的触动,但怕锐器的硬戳.
3表面声波技术触摸屏
该技术为美国技术, 它是利用机械超声波矩阵波面的动态传播在显示屏上进行触点定位的.
在显示屏左上角和右下角分别固定有垂直向下发射和水平向左发射的超声波换能发射器(如图4).其各自同方向的屏边及对边都刻有45°用于反射波导向的由疏到密间隔非常精密的反射条纹(其参数与波长有关) .沿着对边传导波的末端--—即显示屏的右上角又分别对应安装着超声波x 轴y 轴接收换能器. 工作时,由表面声波屏的控制器产生5.53mhz的高频电信号送经换能发射器分别发出相互垂直的超声波,形成动态超声波矩阵波面,当这一工作面上有触点时将吸收通过该点的声能,换能器接收到这一改变后通知控制器确定出该触点的坐标值[2] .目前,表面声波触摸屏****的突出特点是,它能感知第三轴( z 轴) 坐标.由于其分辨率、精度和稳定性非常高,能对手指触点的压力大小产生的信号衰减量分辨清晰,故可轻松得到数据.这一自由度值可用于特殊控制,如医用三维立体断层扫描仪中对连续深层图象的浏览和选择等.
表面声波屏由于没有氧化金属涂层,其清晰度非常好;它的强化玻璃屏有很高的防刮擦能力,但怕其它频率很近和倍频的超声、强声和振动,也怕屏幕的污染,故适合室内办公室、研究室等范围.
4电容技术触摸屏
其结构*为简单. 它是在紧贴显示屏前的双夹层玻璃中涂有一层透明的氧化、金属导体层,四角引出四个电极受控于控制器.通过引线,夹层导体中有高频电流流动(如图5) . 由于人体电场的存在,触摸点手指与屏幕内涂层构成一个微小的耦合电容,而高频电流对于通过小电容是很容易的. 这样,对称四电极上的高频电流通过触点小电容被分流. 这个被破坏了对称的变化量由控制器侦测到.由于流入四电极的电流与手指触点到四角的距离成反比,故可计算出触点坐标值.
电容技术触摸屏灵敏度极高, 能感知轻微快速的触碰(响应时间*快为3ms) ,它不怕污染和带手套触摸等,但它怕外界强电场干扰.
以上各类触摸屏性能优劣比较如表1.
触摸屏技术在中国出现时间不长,但它的普及应用速度却大大超过世界发达国家,颇受喜爱,有极可观的发展前景,这与中国过去经济不发达英语、计算机普及缓慢的国情,和当前中国经济高速腾飞增长地迫切需要是分不开的.占世界人口1/4以上的这样一个大市场,尤其是城市,无论宾馆、商场、交易厅、机场、码头和地铁等人流拥挤的公共区,还是科技教育、人事组织、工商管理、企业财会、党政管理、行政业务等都有大量需求.
微机触摸屏技术使用对年龄的覆盖面很宽,例如,为培下一代的高素质起点,发展幼教事业,激发和诱导幼儿及青少年学习科学知识的兴趣;普及兴办老年大学,以及老一代在岗领导人使用现代化管理手段都有一定意义.
就地域性覆盖面来说,农村和边远山区,落后地区及边疆海岛,凡有经济增长的点域,都渐行微机触摸技术的管理模式来支持交流和发展.
触摸屏是市场增长的刺激、思维的更新 必然创造出的新的多媒体交互设备,符合稳定、准确、高速的效率.它的应用大大简化了计算机输入模式,手指轻触即能操作计算机,查询资料,分析数据,优化方案,选择决策,预测未来.
触摸屏赋予了多媒体系统崭新的面貌,极富吸引力. 多媒体技术层出不穷,双双比翼,为现代人提供更好的方便需求