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(tái) 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(jiǎn)化了計(jì)算機(jī)的使用，讓那些即使是對(duì)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(chǎng)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(jiǎn)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(shí)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(duì)繁瑣的鍵盤和鼠標(biāo)。如果配合識(shí)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(cuò)，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(jiǎn)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(huì)影響到屏幕的透光性和清晰度，所以ITO的涂層會(huì)多加一層薄塑料作為保護(hù)層)，分別對(duì)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(huì)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(huì)輸出與該點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)(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(zhǎng)。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(zhǎng)。
2、電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長(zhǎng)的電極，其內(nèi)部形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。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(gè)耦合電容，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指會(huì)吸走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出；控制器通過對(duì)四個(gè)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(duì)觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬，電容式觸摸屏依然能準(zhǔn)確算出觸摸位置。所以在公共場(chǎng)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(huì)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(gè)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(huì)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(gè)部分：觸摸檢測(cè)裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)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(cè)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(cè)裝置)、控制卡(將觸摸信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制信號(hào))、通訊接口(數(shù)據(jù)線、驅(qū)動(dòng)程序等)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等(如圖1)，有時(shí)還包括一個(gè)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(gè)網(wǎng)格會(huì)執(zhí)行一個(gè)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(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(jiǎn)化了手動(dòng)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(zhǎng)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(duì)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(chǎng)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(dòng)或沖擊要求
人機(jī)觸摸屏不能安裝在可能會(huì)受到振動(dòng)或沖擊的場(chǎng)所，因?yàn)樗褂貌牧系年P(guān)系，必須確保安裝牢固，使振動(dòng)加速度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并且不會(huì)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(chǎng)所。也不要將其安裝在塵埃、鹽分、鐵粉等較多的場(chǎng)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(huì)對(duì)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(duì)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(dòng)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(duì)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(huì)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(shì)
只要觀察就會(huì)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(duì)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(zhǎng)。而隨著人們生活中對(duì)操作簡(jiǎn)便性的要求以及工作上對(duì)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(huì)越來越廣，性能會(huì)越來越好。相信不久的將來，我們的生活就會(huì)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(dòng)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(tái)”是符合信息化社會(huì)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(duì)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(duì)信息資源的配置效率和辦事效率的提高具有積極的意義。
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