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随着科技的进步和工业化的发展,在具有人机交互功能的工业机器上,触摸屏设备代替了传统控制系统中的按钮和指示灯,并得到了广泛应用。为了满足工业快速应用的需求,需要设计一个能够应用于各类工业机器的专用型触摸屏系统。用户在使用该触摸屏系统以及所配套的程序进行人机交互界面设计和工业专用图形设计时能够获得便利。本文首先介绍了人机交互概论、触摸屏技术在国内外的发展现状和发展趋势,阐述了专用触摸屏系统的研究背景和研究意义,提出了相关的设计方案以及研究内容,主要研究工作如下:1)通过分析嵌入式系统以及工业机器的人机交互界面设计的应用要求,提出了工业专用型触摸屏系统总体方案。该系统是以STM32F407为主芯片,通过配置灵活静态存储控制器(Flexible Static Memory Controler,FSMC)模拟8080接口,从而驱动带有RA8875控制器的TFT电阻屏。2)设计了CAN总线接口作为单片机和触摸屏所组成的控制系统与工业机器之间的通信接口,采用SN65HVD230芯片作为CAN总线收发器。3)根据硬件设计方案对工业专用型触摸屏系统的硬件电路进行设计,主要包括基本所需的单片机最小系统,触摸屏,通讯接口,网络接口和单片机与触摸屏中间接口等五个模块的硬件电路原理图设计。另外,增加自动识别触摸屏分辨率的硬件电路用来满足不同分辨率的屏的切换需求,该硬件电路实现了依赖于对RA8875自带的4*5点阵键盘接口的改进,最多可以实现20种不同分辨率的自动识别,且不占用单片机输入输出口资源。4)根据软件设计方案对工业专用型触摸屏系统的软件进行设计,主要包括系统初始化程序设计(包括分辨率自动识别程序和横/竖屏显示设定程序)、常用平面几何图形参数化显示函数程序设计以及状态机实现界面切换程序设计。同时还设计了下拉式菜单栏和窗口式菜单栏这两种常用菜单栏提供给人机交互界面设计人员编程所用。5)采用可变字长压缩算法(VLC)对图形库进行压缩。建立图形库时,将一些工业上特殊的不易于用基本平面几何图形拼接而成的复杂图形,先通过计算机绘图软件绘制成BMP格式的位图,然后通过Image2Lcd图形数据生产软件将位图以先从左往右再自上而下的扫面方式输出为RGB565格式的C语言数组数据,最后将其烧入保存在外部串行Flash存储器中。为了对系统进行优化,节省Flash的存储空间,使得图形库能保存的图片信息更多,因此采用可变字长压缩算法对图形库进行压缩。6)对触摸屏系统进行测试,分别从电源、复位电路、触摸屏读/写信号和自动识别触摸屏分辨率功能这四个方面进行,测试结果符合预期设计要求。