触摸屏技术在在广播发射中的应用
国家广播电影电视总局五五二台 谢晓

[摘要]本文主要介绍了人机触摸屏这一新兴技术的主要分类和特点以及其在广播发射中的应用。

[关键词]触摸屏 广播发射 易操作性

前言

    随着使用电脑在工业领域等作为信息控制设备的与日俱增，人机触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，在广播发射等技术领域和商业领域内得到越来越多的广泛应用。它最大程度地简化了计算机的使用，让那些即使是对计算机一无所知的人，也可以点击触摸屏上的图标、指示等方法完成同样的工作，使设备展现出更大的易操作性和魅力。

定义

触摸屏的定义如下：

    所谓触摸屏(人机触摸屏产品)就是指连接可编程序控制器(PLC)、变频器、伺服控制器、直流变速器、仪表等现场控制设备，通过触碰显示屏上的显示写入工作参数或输入操作命令，来实现人与机器信息交互的数字设备。更直观的来说，触摸屏就是能替代传统控制按钮和指示灯的智能化操作显示终端。

特点

    人机触摸屏是一种与电脑交互的最简单，最直接的方法。作为一种新型的人机交互输入方式，它具有许多传统设备无法比拟的优点：

    1、除去界面使用语言的不同、图形标识是否按照统一标准等问题，人机触摸屏技术使用户基本无需经过特殊培训就能马上使用设备；

    2、人机触摸屏技术消除了操作相对繁琐的键盘和鼠标。如果配合识别软件，人机触摸屏还可以实现手写输入；

    3、触摸屏非常坚固，足以承受许多恶劣的环境，而通常恶劣的环境很容易损坏键盘和鼠标；

    4、用户可以选择点击定义明确的菜单，因此人机触摸屏技术有效地降低了用户操作上的纰错，最大程度的减少了误操作的可能性。

分类

    按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质，触摸屏分为四种类型：电阻式、电容感应式、红外线式和表面声波式。在这里介绍一下在工业领域中最常用的电阻式触摸屏和电容式触摸屏。

    1、电阻式触摸屏的历史最早，使用最多，而且其工作原理也是几种触摸屏中最简单的一种。电阻式触摸屏基本上是薄膜加上玻璃的结构，在表面保护涂层和基层之间有两层透明导电层[TO(ITO：纳米铟锡金属氧化物，弱导电体，具有很好的导电性和透明性，一般ITO的涂层较为容易脆断，而涂得太厚又会影响到屏幕的透光性和清晰度，所以ITO的涂层会多加一层薄塑料作为保护层)，分别对应x、Y轴，它们之间用细微透明的绝缘颗粒绝缘，触摸产生的压力会使两导电层接通，按压不同的点时，该点到输出端的电阻值也不同，因此会输出与该点位置相对应的电压信号(模拟量)，经A／D转换后即可获取x、Y的坐标值。电阻式触摸屏价格便宜且易于生产，可以用任何物体来触摸，很适合工业控制领域使用。但因所使用的ITO涂层易受环境影响的关系，且屏的外层采用塑料，易被划伤，使用寿命往往不长。但随着新型的多线式电阻触摸屏的出现，它的使用寿命已经大为延长。

    2、电容式触摸屏的四边均镀上了狭长的电极，其内部形成一个低电压交流电场。触摸屏上贴有一层透明的薄膜层，它是一种特殊的金属导电物质。当用户触摸电容屏时，用户手指和工作面形成一个耦合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指会吸走一个很小的电流，这个电流分别从屏的四个角上的电极中流出；控制器通过对四个电流比例的精密计算，即可得出接触点位置。

    电容触摸屏所使用的双玻璃材料不但能保护导体及感应器，更能有效地防止外在环境因素对触摸屏造成影响，就算屏幕沾有污秽、尘埃或油渍，电容式触摸屏依然能准确算出触摸位置。所以在公共场合最常见的就是这种触摸屏。但由于电容随温度、湿度或接地情况的不同而变化，其稳定性较差，往往会产生漂移现象。而且由于它需要把人体当电容器的一个电极使用，当使用者戴着手套或手持绝缘物体触摸时会因为增加了绝缘的介质导致触摸屏没有反应。

工作原理

(一)组成

    人机触摸屏通常由硬件和软件两部分组成。

    触摸屏系统一般包括两个部分：触摸检测装置和触摸屏控制器。触摸检测装置安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接收后送触摸屏控制器；触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标；再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

    人机触摸屏的硬件部分包括处理器、显示单元(可以是CRT或液晶显示器)、输入单元(触碰检测装置)、控制卡(将触摸信号转化为控制信号)、通讯接口(数据线、驱动程序等)、数据存储单元等(如图1)，有时还包括一个外部的计算机。其中处理器的性能决定了人机触摸屏的性能高低，是触摸屏的核心单元。

 

图1
 

    人机触摸屏的软件一般分为两部分，即运行于人机触摸屏硬件中的系统软件和运行于PC机操作系统下的画面编程或组态软件。使用者都必须先使用人机触摸屏的画面组态软件制作“工程文件”，再通过Pc机和人机触摸屏产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到人机触摸屏的处理器中运行(如图2)。

 

图2
 

(二)工作原理

    多数触控技术的工作原理是将屏幕图像区域划分为预先确定的网格(取决于屏幕尺寸和分辨率)，触摸菜单选项的一个网格会执行一个子程序，效果和使用鼠标或在提示行输入命令相同。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输人。触摸屏的触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。

(三)实现功能及应用

    人机触摸屏可以实现的基本功能包括：

    1、设备工作状态显示，如指示灯、按钮、文字、图形、曲线等；

    2、数据、文字输入操作，打印输出；

    3、简单的逻辑和数值计算；

    4、连接多种控制设备组网；

    5、执行输入的控制等多种操作；

    6、快速处理故障等。

    在不同的领域里，还可以根据不同的需要，用人机触摸屏搭配不同的特殊设备实现不同的特殊功能。

 

图3
 

    以我机房所维护的DX发射机的人机触摸屏系统主页面为例(图3)，在工作过程中，我们可以直观、快捷的查询各设备的运行状态，当前各表值情况，各设备之间的连接情况等。当某一设备出现故障时，在主页面一目了然，在保证安全传输的前提下，可以通过人机触摸屏迅装在装有高压电器设备的控制柜内。如果无法避免，需要远离高压电速的关断故障设备。相较于传统的广播发射处理故障流程，大大的缩短故障发生位置所需要的时间，同时直观准确的界面显示也可让对设备不很熟悉的值班人员迅速发现故障所在位置，能够及时通知负责人员，减少停劣播的时间。

    除了实现实现上述功能外，DX发射机的人机触摸屏还能实现对发射机升降功率、射频音频的输入输出控制、运行设备组件的控制等多项特殊功能(图4)。大大简化了手动操作的步骤和时间，具有极高的易操作性，为广播电视发射的安全传输提供了更有力的保障。

 

图4
 

使用环境及维护要求

    为了保证人机触摸屏能正确、有效的工作，延长其工作寿命，其所使用的工作环境应满足以下要求：

    1、湿度和温度要求

    一般来说，人机触摸屏需要在温度0-50。C、相对湿度在85％RH以下的环境内使用。因此，人机触摸屏的安装地点应尽可能避开温度变化大且容易结露的场所，并且应避开太阳光直射。不能将人机触摸屏安装在发热量大的电气设备上(如大容量电阻、加热器、大功率变压器等)。

    2、振动或冲击要求

    人机触摸屏不能安装在可能会受到振动或冲击的场所，因为所使用材料的关系，必须确保安装牢固，使振动加速度控制在规定范围内，并且不会出现摔落等意外事故。

    3、清洁无污染的环境

    人机触摸屏应安装在清洁无污染的环境中，必须避开有可能接触到水、腐蚀性气体或溶剂的场所。也不要将其安装在尘埃、盐分、铁粉等较多的场所。当需要清理触摸屏的液晶显示器时，必须使用酒精或汽油，不能使用其他电子清洁剂或化学药剂。

    4、电磁兼容问题

    所谓电磁兼容就是人机触摸屏或系统在电磁环境中能正常工作，并且不会对周围环境中的其他任何物体构成具有破坏性的电磁干扰。

    由于人机触摸屏产品在使用时有可能对其他电器产生电磁干扰，或受到其他电器的电磁干扰，这些干扰不仅可能影响人机触摸屏产品工作的可靠性和安全性，还可能影响其他电器的正常工作，甚至导致安全危险。通常情况下，为保证电磁兼容不成为问题，人机触摸屏不能安装在装有高压电器设备的控制柜内。如果无法避免，需要远离高压电线，并确保离开动力线200ram以上。最好的办法是将通讯电缆单独穿管走线，并良好接地。

注意

    l、虽然在很多领域，人机触摸屏都因其界面直观友好、功能强大等特点得到广泛的应用，但不是所有的功能都可以用人机触摸屏来代替，特别是不能用作紧急停止的按钮(对我们的DX发射机来说就是紧急关机按钮)。这是因为：紧急停止回路一般是用硬件继电器搭建而成的，以保证快速的响应，而如果将紧急停止按钮设置在人机触摸屏上的话，从
人机触摸屏反应过来，时间延迟的概率会大大增加，从而产生不必要的过失。

    2、人机触摸屏的通讯线路连接紧固非常重要，否则就无法正确地读人数据和传送数据。因此，必须确保各种接线电缆的端子部分任何时候都要被锁牢。

人机触摸屏的发展趋势

    只要观察就会发现，人机触摸屏技术已经渗透到我们工作生活的各方各面。触摸屏技术方便了人们对设备的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术。随着数字电路和计算机技术的发展，未来的触摸屏产品功能将越来越丰富，寿命也将更长。而随着人们生活中对操作简便性的要求以及工作上对提高效率要求的逐步提高，新型触摸屏将不断涌现，触摸屏的应用领域也会越来越广，性能会越来越好。相信不久的将来，我们的生活就会像那旬著名的广告词所说的那样：手指轻轻一点——用科技“点”亮生活。

5．结束语

    结合秦皇岛市以信息化带动农业现代化的总体要求，开发设计的“秦皇岛市农业科技信息平台”是符合信息化社会发展要求的，具有深刻的现实意义。该网站的建设采用不同于传统的以网页的形式实现资源共享的方式，而是采用面向服务的思想，通过对接口的统一编程实现信息资源的共享，减少了秦皇岛市农业科技信息的传递成本，对信息资源的配置效率和办事效率的提高具有积极的意义。

参考文献

[1]李天德等．《广播电视发送与传输维护手册》．
[2]吴启红．《变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术实操指导书》
[3]严盈富．《触摸屏与PLC入门》．