觸摸屏在人防警報控制中心中的應用

潘俊鋒，程劍釗，劉雪芳

（廣州市光機電技術研究院廣東省現(xiàn)代控制與光機電技術公共實驗室，廣東廣州 510631）

0 引言

城市化建設促進了人口密度的提高和建筑物高度的增加，這對人防警報建設提出了更高的要求。但是我國的大多警報系統(tǒng)控制手段單一，機動性差，智能化自動化程度不高，離開了PC機大部分功能都不能實現(xiàn)，例如不能單控群控、不能設置參數(shù)、不能實時監(jiān)控等。觸摸屏作為一種特殊的外設，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機交互方式。本文主要講述將觸摸屏應用在人防控制中心中，使人防警報控制中心在脫離PC機的情況下也能實現(xiàn)大部分的功能，從而豐富人防警報控制的手段，提高機動性。

1 人防控制中心的構(gòu)成

目前國內(nèi)的人防警報系統(tǒng)是由人防警報控制中心和警報終端組成。圖1 為警報控制中心硬件設計框圖，人是整個人防警報系統(tǒng)的核心，負責發(fā)放警報控制信號，完成對警報終端的控制。它是由人機界面、控制器、調(diào)制解調(diào)模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。人機界面包括上位機軟件和工控觸摸屏。首先通過上位機軟件或觸摸屏把需要發(fā)送的信息輸入到控制器里面，控制器把信息進行加密等操作后傳送給調(diào)制解調(diào)模塊進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后通過通信模塊發(fā)射給警報終端。而警報終端反饋會來的信息就通過模數(shù)轉(zhuǎn)換和解密等操作后在上位機軟件或觸摸屏上顯示。

圖1 硬件設計框圖

1.1 控制器的介紹

ST 公司的STM32 系列微處理器基于ARM Cortex-M3 內(nèi)核，采用高效的哈佛結(jié)構(gòu)三級流水線，達到1.25DMIPS/MHz，在功耗上更是達到0.06 mW/MHz。Cortex-M3 使用Thumb-2 指令集，自動16/32 位混合排列，具有很高的代碼密度。單周期的32 位乘法以及硬件除法器，保證Cortex-M3 的運算能力有大幅提高。Cortex-M3 包含嵌套向量中斷控制器NVIC，中斷響應速度最快僅6 周期，內(nèi)部集成總線矩陣，支持DMA 操作及位映射。STM32 按性能分成兩個不同的系列：STM32F103“增強型”系列和STM32F101“基本型”系列[1]。

控制器是整個設備的核心，把觸摸屏輸出的信號進行處理，并為觸摸屏的顯示提供信息，而且還要將信號進行加密和解密，它的性能和穩(wěn)定性都非常重要。所以本項目選用增強型STM32F103 作為控制器，該控制器具有較強的抗干擾能力，在工業(yè)現(xiàn)場得到廣泛的應用。

1.2 觸摸屏的介紹

本項目選用的觸摸屏是Samkoon公司的SA系列觸摸屏。Samkoon SA 系列觸摸屏是高質(zhì)量的人機界面產(chǎn)品，整個觸摸屏集成了CPU 單元，輸入輸出單元，顯示屏，內(nèi)存等模塊單元。而且它是開放性的人機界面產(chǎn)品，提供了標準的串行接口與其它設備相連，支持串行通訊。它還可以通過組態(tài)軟件SamDraw 為用戶提供畫面組態(tài)、驅(qū)動設置、控件等功能。部分參數(shù)如下：

型號：SA-5.7；

顯示尺寸是：5.7寸;

分辨率：640*480;

用戶數(shù)據(jù)容量：12 M[2]。

2 觸摸屏控制系統(tǒng)的設計

2.1 觸摸屏與控制器的通信

觸摸屏與控制器之間使用串口通信，通訊速度為9 600 bit/s，采用了美信公司的MAX232 作為電平轉(zhuǎn)換芯片，通信協(xié)議采用了Modbus協(xié)議。

Modbus協(xié)議按主從方式進行網(wǎng)絡通信，即一個系統(tǒng)中只有一個主設備，其他都是從設備。數(shù)據(jù)可以在主設備和從設備間傳輸；主設備將控制信息在RS232 通道上傳輸；任何一次通信都是由主設備發(fā)起，從設備不能發(fā)起通信。從設備收到控制信息后需要判斷地址碼是否與本設備相符，如果相符就執(zhí)行命令，如果不相符就不響應。由于本系統(tǒng)里面只有兩個設備，所以設置觸摸屏為主設備，控制器為從設備。

2.2 觸摸屏界面的設計方法

SamDraw 組態(tài)軟件是Samkoon SA 系列觸摸屏組態(tài)畫面開發(fā)系統(tǒng)，是集成化的開發(fā)環(huán)境，有很豐富而且很強大的開發(fā)功能。SamDraw 利用了Windows 系統(tǒng)的優(yōu)點，界面一致性好，簡單，菜單的布局接近與Windows 操作習慣，易學易用，工程設計人員可以在SamDraw 中開發(fā)適合自己工程使用的組態(tài)。它的功能結(jié)構(gòu)特點是：可以減少開發(fā)自動化項目的時間，縮短系統(tǒng)升級和維護的時間，與第三方應用程序無縫集成[3]。

打開SamDraw 組態(tài)軟件，首先需要創(chuàng)建一個新的工程，定義工程的路徑、文件名和觸摸屏的型號，之后就會看到通訊連接的頁面，如圖2 所示。本頁面有兩個地方需要設置一下的，就是“設備服務”和“連接口”，“設備服務”是設置跟觸摸屏連接的PLC 的品牌和型號，通過這個設置時觸摸屏知道PLC 的型號，從而調(diào)用相應的通信驅(qū)動，軟件里面提供了世界各大廠商的PLC 型號可選擇。由于使用STM32 而非PLC 跟觸摸屏連接，所以選用了MODBUS 協(xié)議，它的標準性、開放性和免費性使人們可以放心使用。另一個需要設置的參數(shù)是“連接口”，使用了觸摸屏的串口1跟STM32 連接，所以應該選擇COM1。選擇下一步就轉(zhuǎn)到顏色設置界面，選擇喜歡的顏色后單擊確定完成，系統(tǒng)就會立即打開剛創(chuàng)建的畫面。這樣就完成了新建工程的準備工作，接下來就可以使用SamDraw 組態(tài)畫面編輯軟件進行自己工程畫面的組態(tài)。

圖2 SamDraw通訊連接設置頁面

2.3 設計界面的功能特點

本項目設計的人機界面功能強大、界面美觀、操作人性化，主要包括：解鎖登陸、功能選擇、功能設置、單機控制、統(tǒng)一控制、分組控制和一鍵試鳴七個頁面，可以實現(xiàn)的主要功能包括：

（1）可單控、統(tǒng)控和組控功能；

（2）信息反饋功能；

（3）一鍵試鳴功能；

（4）系統(tǒng)閉鎖、密碼設置功能。

3 觸摸屏主要頁面功能介紹

3.1 功能選擇頁面

如圖3 所示，本頁面為功能選擇頁面。在登錄頁面輸入正確的密碼后會轉(zhuǎn)到本頁面，可以通過本頁面相應的功能按鍵進入到單臺控制、統(tǒng)一控制、分組控制和一鍵試鳴功能頁面。還可以通過鎖閉系統(tǒng)按鍵退出登錄返回登錄頁面，從而鎖閉系統(tǒng)。本頁面的按鍵都是選用了畫面按鈕。

圖3 功能選擇頁面

3.2 統(tǒng)一控制頁面

如圖4 所示，本頁面主要用于對所有警報終端發(fā)放控制信號。頁面下方的8 個按鍵，就是用來發(fā)送相應的控制信號，如開關機、調(diào)節(jié)音量和播放警報等。頁面的中間是顯示當前的音量和反饋的情況，如果所有終端都有正常的信號反饋，反饋情況就會顯示“反饋正常”。頁面的上方還有返回按鈕，是用來返回功能選擇頁面的。

圖4 統(tǒng)一控制頁面

3.3 一鍵試鳴頁面

圖5 一鍵試鳴設置頁面

如圖5 所示，本頁面可以實現(xiàn)一鍵試鳴功能，也就是整個試鳴過程全部控制中心來執(zhí)行，不需要人工干預。上方的方框欄是對防空試鳴的內(nèi)容進行簡要介紹，讓用戶清楚整個試鳴過程中控制中心的工作內(nèi)容。下方有兩個有關防空試鳴的選項，“定時試鳴”，按用戶輸入的時間定時開始防空試鳴；“立即試鳴”，立即進入防空試鳴。默認的是“定時試鳴”，默認時間為1 小時后試鳴，用戶可以根據(jù)實際情況進行設置。如果選擇立即試鳴，按確定后就會馬上進入試鳴界面，如圖6 所示。方框欄中當前正在播放的警報會用紅色燈顯示，下方的進程條則是對當前防空試鳴步驟的三分鐘播放時長進行計時顯示。根據(jù)實際情況，也可以單擊“停止”按鈕退出防空試鳴功能，這時控制中心將統(tǒng)一發(fā)放“停止警報”命令，停止所有警報器終端的警報播放。

圖6 試鳴情況顯示頁面

3.4 功能設置頁面

本頁面包括觸摸屏功能和警報控制兩方面的設置。觸摸屏功能設置包括：背景燈設置、日期時間設置、重新啟動、屏保時間設置等。警報控制設置包括：密碼設置、反饋信號設置、故障碼刷新和終端數(shù)量設置等。密碼設置可以設置開機登錄的密碼。反饋信號設置可以設置終端收到控制信號后是否返回反饋信號[2]。

4 結(jié)束語

觸摸屏應用于人防警報控制中心，使控制中心在離開PC機的情況下仍然具備狀態(tài)反饋、單控群控、一鍵試鳴等功能，完善了人防警報控制中心的單機功能，提升了易用性，在多次測試中都能完成預定的目標。

［1］STMicroelectronics 公 司 STM32F103 Datasheet v1.0 2008-04.

［2］深圳市顯控自動化技術有限公司.SA-5A c 觸摸屏主要技術參數(shù)［Z］.2010.

［3］深圳市顯控自動化技術有限公司.Samdraw 3.3 組態(tài)軟件使用手冊［Z］.2011.