觸摸屏技術(shù)在在廣播發(fā)射中的應(yīng)用
國家廣播電影電視總局五五二臺 謝曉
[摘要]本文主要介紹了人機(jī)觸摸屏這一新興技術(shù)的主要分類和特點(diǎn)以及其在廣播發(fā)射中的應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]觸摸屏 廣播發(fā)射 易操作性
前言
隨著使用電腦在工業(yè)領(lǐng)域等作為信息控制設(shè)備的與日俱增，人機(jī)觸摸屏以其易于使用、堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，在廣播發(fā)射等技術(shù)領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到越來越多的廣泛應(yīng)用。它最大程度地簡化了計(jì)算機(jī)的使用，讓那些即使是對計(jì)算機(jī)一無所知的人，也可以點(diǎn)擊觸摸屏上的圖標(biāo)、指示等方法完成同樣的工作，使設(shè)備展現(xiàn)出更大的易操作性和魅力。
定義
觸摸屏的定義如下：
所謂觸摸屏(人機(jī)觸摸屏產(chǎn)品)就是指連接可編程序控制器(PLC)、變頻器、伺服控制器、直流變速器、儀表等現(xiàn)場控制設(shè)備，通過觸碰顯示屏上的顯示寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，來實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備。更直觀的來說，觸摸屏就是能替代傳統(tǒng)控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。
特點(diǎn)
人機(jī)觸摸屏是一種與電腦交互的最簡單，最直接的方法。作為一種新型的人機(jī)交互輸入方式，它具有許多傳統(tǒng)設(shè)備無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
1、除去界面使用語言的不同、圖形標(biāo)識是否按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問題，人機(jī)觸摸屏技術(shù)使用戶基本無需經(jīng)過特殊培訓(xùn)就能馬上使用設(shè)備；
2、人機(jī)觸摸屏技術(shù)消除了操作相對繁瑣的鍵盤和鼠標(biāo)。如果配合識別軟件，人機(jī)觸摸屏還可以實(shí)現(xiàn)手寫輸入；
3、觸摸屏非常堅(jiān)固，足以承受許多惡劣的環(huán)境，而通常惡劣的環(huán)境很容易損壞鍵盤和鼠標(biāo)；
4、用戶可以選擇點(diǎn)擊定義明確的菜單，因此人機(jī)觸摸屏技術(shù)有效地降低了用戶操作上的紕錯，最大程度的減少了誤操作的可能性。
分類
按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，觸摸屏分為四種類型：電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式和表面聲波式。在這里介紹一下在工業(yè)領(lǐng)域中最常用的電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。
1、電阻式觸摸屏的歷史最早，使用最多，而且其工作原理也是幾種觸摸屏中最簡單的一種。電阻式觸摸屏基本上是薄膜加上玻璃的結(jié)構(gòu)，在表面保護(hù)涂層和基層之間有兩層透明導(dǎo)電層[TO(ITO：納米銦錫金屬氧化物，弱導(dǎo)電體，具有很好的導(dǎo)電性和透明性，一般ITO的涂層較為容易脆斷，而涂得太厚又會影響到屏幕的透光性和清晰度，所以ITO的涂層會多加一層薄塑料作為保護(hù)層)，分別對應(yīng)x、Y軸，它們之間用細(xì)微透明的絕緣顆粒絕緣，觸摸產(chǎn)生的壓力會使兩導(dǎo)電層接通，按壓不同的點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)到輸出端的電阻值也不同，因此會輸出與該點(diǎn)位置相對應(yīng)的電壓信號(模擬量)，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后即可獲取x、Y的坐標(biāo)值。電阻式觸摸屏價(jià)格便宜且易于生產(chǎn)，可以用任何物體來觸摸，很適合工業(yè)控制領(lǐng)域使用。但因所使用的ITO涂層易受環(huán)境影響的關(guān)系，且屏的外層采用塑料，易被劃傷，使用壽命往往不長。但隨著新型的多線式電阻觸摸屏的出現(xiàn)，它的使用壽命已經(jīng)大為延長。
2、電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長的電極，其內(nèi)部形成一個低電壓交流電場。觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是一種特殊的金屬導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)用戶觸摸電容屏?xí)r，用戶手指和工作面形成一個耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號，于是手指會吸走一個很小的電流，這個電流分別從屏的四個角上的電極中流出；控制器通過對四個電流比例的精密計(jì)算，即可得出接觸點(diǎn)位置。
電容觸摸屏所使用的雙玻璃材料不但能保護(hù)導(dǎo)體及感應(yīng)器，更能有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵?；蛴蜐n，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。所以在公共場合最常見的就是這種觸摸屏。但由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，其穩(wěn)定性較差，往往會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。而且由于它需要把人體當(dāng)電容器的一個電極使用，當(dāng)使用者戴著手套或手持絕緣物體觸摸時(shí)會因?yàn)樵黾恿私^緣的介質(zhì)導(dǎo)致觸摸屏沒有反應(yīng)。
工作原理
(一)組成
人機(jī)觸摸屏通常由硬件和軟件兩部分組成。
觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個部分：觸摸檢測裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)；再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。
人機(jī)觸摸屏的硬件部分包括處理器、顯示單元(可以是CRT或液晶顯示器)、輸入單元(觸碰檢測裝置)、控制卡(將觸摸信號轉(zhuǎn)化為控制信號)、通訊接口(數(shù)據(jù)線、驅(qū)動程序等)、數(shù)據(jù)存儲單元等(如圖1)，有時(shí)還包括一個外部的計(jì)算機(jī)。其中處理器的性能決定了人機(jī)觸摸屏的性能高低，是觸摸屏的核心單元。
圖1
人機(jī)觸摸屏的軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于人機(jī)觸摸屏硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)操作系統(tǒng)下的畫面編程或組態(tài)軟件。使用者都必須先使用人機(jī)觸摸屏的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過Pc機(jī)和人機(jī)觸摸屏產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到人機(jī)觸摸屏的處理器中運(yùn)行(如圖2)。
圖2
(二)工作原理
多數(shù)觸控技術(shù)的工作原理是將屏幕圖像區(qū)域劃分為預(yù)先確定的網(wǎng)格(取決于屏幕尺寸和分辨率)，觸摸菜單選項(xiàng)的一個網(wǎng)格會執(zhí)行一個子程序，效果和使用鼠標(biāo)或在提示行輸入命令相同。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸人。觸摸屏的觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。
(三)實(shí)現(xiàn)功能及應(yīng)用
人機(jī)觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)的基本功能包括：
1、設(shè)備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；
2、數(shù)據(jù)、文字輸入操作，打印輸出；
3、簡單的邏輯和數(shù)值計(jì)算；
4、連接多種控制設(shè)備組網(wǎng)；
5、執(zhí)行輸入的控制等多種操作；
6、快速處理故障等。
在不同的領(lǐng)域里，還可以根據(jù)不同的需要，用人機(jī)觸摸屏搭配不同的特殊設(shè)備實(shí)現(xiàn)不同的特殊功能。
圖3
以我機(jī)房所維護(hù)的DX發(fā)射機(jī)的人機(jī)觸摸屏系統(tǒng)主頁面為例(圖3)，在工作過程中，我們可以直觀、快捷的查詢各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)前各表值情況，各設(shè)備之間的連接情況等。當(dāng)某一設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，在主頁面一目了然，在保證安全傳輸?shù)那疤嵯?，可以通過人機(jī)觸摸屏迅裝在裝有高壓電器設(shè)備的控制柜內(nèi)。如果無法避免，需要遠(yuǎn)離高壓電速的關(guān)斷故障設(shè)備。相較于傳統(tǒng)的廣播發(fā)射處理故障流程，大大的縮短故障發(fā)生位置所需要的時(shí)間，同時(shí)直觀準(zhǔn)確的界面顯示也可讓對設(shè)備不很熟悉的值班人員迅速發(fā)現(xiàn)故障所在位置，能夠及時(shí)通知負(fù)責(zé)人員，減少停劣播的時(shí)間。
除了實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)上述功能外，DX發(fā)射機(jī)的人機(jī)觸摸屏還能實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)升降功率、射頻音頻的輸入輸出控制、運(yùn)行設(shè)備組件的控制等多項(xiàng)特殊功能(圖4)。大大簡化了手動操作的步驟和時(shí)間，具有極高的易操作性，為廣播電視發(fā)射的安全傳輸提供了更有力的保障。
圖4
使用環(huán)境及維護(hù)要求
為了保證人機(jī)觸摸屏能正確、有效的工作，延長其工作壽命，其所使用的工作環(huán)境應(yīng)滿足以下要求：
1、濕度和溫度要求
一般來說，人機(jī)觸摸屏需要在溫度0-50。C、相對濕度在85％RH以下的環(huán)境內(nèi)使用。因此，人機(jī)觸摸屏的安裝地點(diǎn)應(yīng)盡可能避開溫度變化大且容易結(jié)露的場所，并且應(yīng)避開太陽光直射。不能將人機(jī)觸摸屏安裝在發(fā)熱量大的電氣設(shè)備上(如大容量電阻、加熱器、大功率變壓器等)。
2、振動或沖擊要求
人機(jī)觸摸屏不能安裝在可能會受到振動或沖擊的場所，因?yàn)樗褂貌牧系年P(guān)系，必須確保安裝牢固，使振動加速度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并且不會出現(xiàn)摔落等意外事故。
3、清潔無污染的環(huán)境
人機(jī)觸摸屏應(yīng)安裝在清潔無污染的環(huán)境中，必須避開有可能接觸到水、腐蝕性氣體或溶劑的場所。也不要將其安裝在塵埃、鹽分、鐵粉等較多的場所。當(dāng)需要清理觸摸屏的液晶顯示器時(shí)，必須使用酒精或汽油，不能使用其他電子清潔劑或化學(xué)藥劑。
4、電磁兼容問題
所謂電磁兼容就是人機(jī)觸摸屏或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中能正常工作，并且不會對周圍環(huán)境中的其他任何物體構(gòu)成具有破壞性的電磁干擾。
由于人機(jī)觸摸屏產(chǎn)品在使用時(shí)有可能對其他電器產(chǎn)生電磁干擾，或受到其他電器的電磁干擾，這些干擾不僅可能影響人機(jī)觸摸屏產(chǎn)品工作的可靠性和安全性，還可能影響其他電器的正常工作，甚至導(dǎo)致安全危險(xiǎn)。通常情況下，為保證電磁兼容不成為問題，人機(jī)觸摸屏不能安裝在裝有高壓電器設(shè)備的控制柜內(nèi)。如果無法避免，需要遠(yuǎn)離高壓電線，并確保離開動力線200ram以上。最好的辦法是將通訊電纜單獨(dú)穿管走線，并良好接地。
注意
l、雖然在很多領(lǐng)域，人機(jī)觸摸屏都因其界面直觀友好、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用，但不是所有的功能都可以用人機(jī)觸摸屏來代替，特別是不能用作緊急停止的按鈕(對我們的DX發(fā)射機(jī)來說就是緊急關(guān)機(jī)按鈕)。這是因?yàn)椋壕o急停止回路一般是用硬件繼電器搭建而成的，以保證快速的響應(yīng)，而如果將緊急停止按鈕設(shè)置在人機(jī)觸摸屏上的話，從
人機(jī)觸摸屏反應(yīng)過來，時(shí)間延遲的概率會大大增加，從而產(chǎn)生不必要的過失。
2、人機(jī)觸摸屏的通訊線路連接緊固非常重要，否則就無法正確地讀人數(shù)據(jù)和傳送數(shù)據(jù)。因此，必須確保各種接線電纜的端子部分任何時(shí)候都要被鎖牢。
人機(jī)觸摸屏的發(fā)展趨勢
只要觀察就會發(fā)現(xiàn)，人機(jī)觸摸屏技術(shù)已經(jīng)滲透到我們工作生活的各方各面。觸摸屏技術(shù)方便了人們對設(shè)備的操作使用，是一種極有發(fā)展前途的交互式輸入技術(shù)。隨著數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來的觸摸屏產(chǎn)品功能將越來越豐富，壽命也將更長。而隨著人們生活中對操作簡便性的要求以及工作上對提高效率要求的逐步提高，新型觸摸屏將不斷涌現(xiàn)，觸摸屏的應(yīng)用領(lǐng)域也會越來越廣，性能會越來越好。相信不久的將來，我們的生活就會像那旬著名的廣告詞所說的那樣：手指輕輕一點(diǎn)——用科技“點(diǎn)”亮生活。
5．結(jié)束語
結(jié)合秦皇島市以信息化帶動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的總體要求，開發(fā)設(shè)計(jì)的“秦皇島市農(nóng)業(yè)科技信息平臺”是符合信息化社會發(fā)展要求的，具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。該網(wǎng)站的建設(shè)采用不同于傳統(tǒng)的以網(wǎng)頁的形式實(shí)現(xiàn)資源共享的方式，而是采用面向服務(wù)的思想，通過對接口的統(tǒng)一編程實(shí)現(xiàn)信息資源的共享，減少了秦皇島市農(nóng)業(yè)科技信息的傳遞成本，對信息資源的配置效率和辦事效率的提高具有積極的意義。
參考文獻(xiàn)
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