觸摸屏技術在在廣播發射中的應用
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觸摸屏這一新興技術的主要分類和特點以及其在廣播發射中的應用。

[關鍵詞]觸摸屏 廣播發射 易操作性

前言

    隨著使用電腦在工業領域等作為信息控制設備的與日俱增，人機觸摸屏以其易于使用、堅固耐用、反應速度快、節省空間等優點，在廣播發射等技術領域和商業領域內得到越來越多的廣泛應用。它最大程度地簡化了計算機的使用，讓那些即使是對計算機一無所知的人，也可以點擊觸摸屏上的圖標、指示等方法完成同樣的工作，使設備展現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(人機觸摸屏產品)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、儀表等現場控制設備，通過觸碰顯示屏上的顯示寫入工作參數或輸入操作命令，來實現人與機器信息交互的數字設備。更直觀的來說，觸摸屏就是能替代傳統控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。

特點

    人機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交互輸入方式，它具有許多傳統設備無法比擬的優點：

    1、除去界面使用語言的不同、圖形標識是否按照統一標準等問題，人機觸摸屏技術使用戶基本無需經過特殊培訓就能馬上使用設備；

    2、人機觸摸屏技術消除了操作相對繁瑣的鍵盤和鼠標。如果配合識別軟件，人機觸摸屏還可以實現手寫輸入；

    3、觸摸屏非常堅固，足以承受許多惡劣的環境，而通常惡劣的環境很容易損壞鍵盤和鼠標；

    4、用戶可以選擇點擊定義明確的菜單，因此人機觸摸屏技術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，觸摸屏分為四種類型：電阻式、電容感應式、紅外線式和表面聲波式。在這里介紹一下在工業領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構，在表面保護涂層和基層之間有兩層透明導電層[TO(ITO：納米銦錫金屬氧化物，弱導電體，具有很好的導電性和透明性，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層)，分別對應x、Y軸，它們之間用細微透明的絕緣顆粒絕緣，觸摸產生的壓力會使兩導電層接通，按壓不同的點時，該點到輸出端的電阻值也不同，因此會輸出與該點位置相對應的電壓信號(模擬量)，經A／D轉換后即可獲取x、Y的坐標值。電阻式觸摸屏價格便宜且易于生產，可以用任何物體來觸摸，很適合工業控制領域使用。但因所使用的ITO涂層易受環境影響的關系，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，它的使用壽命已經大為延長。

    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電物質。當用戶觸摸電容屏時，用戶手指和工作面形成一個耦合電容，因為工作面上接有高頻信號，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算，即可得出接觸點位置。

    電容觸摸屏所使用的雙玻璃材料不但能保護導體及感應器，更能有效地防止外在環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，其穩定性較差，往往會產生漂移現象。而且由于它需要把人體當電容器的一個電極使用，當使用者戴著手套或手持絕緣物體觸摸時會因為增加了絕緣的介質導致觸摸屏沒有反應。

工作原理

(一)組成

    人機觸摸屏通常由硬件和軟件兩部分組成。

    觸摸屏系統一般包括兩個部分：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檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標；再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。

    人機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(將觸摸信號轉化為控制信號)、通訊接口(數據線、驅動程序等)、數據存儲單元等(如圖1)，有時還包括一個外部的計算機。其中處理器的性能決定了人機觸摸屏的性能高低，是觸摸屏的核心單元。

圖1
 

    人機觸摸屏的軟件一般分為兩部分，即運行于人機觸摸屏硬件中的系統軟件和運行于PC機操作系統下的畫面編程或組態軟件。使用者都必須先使用人機觸摸屏的畫面組態軟件制作“工程文件”，再通過Pc機和人機觸摸屏產品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到人機觸摸屏的處理器中運行(如圖2)。

圖2
 

(二)工作原理

    多數觸控技術的工作原理是將屏幕圖像區域劃分為預先確定的網格(取決于屏幕尺寸和分辨率)，觸摸菜單選項的一個網格會執行一個子程序，效果和使用鼠標或在提示行輸入命令相同。工作時，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，然后系統根據手指觸摸的圖標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檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。

(三)實現功能及應用

    人機觸摸屏可以實現的基本功能包括：

    1、設備工作狀態顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線等；

    2、數據、文字輸入操作，打印輸出；

    3、簡單的邏輯和數值計算；

    4、連接多種控制設備組網；

    5、執行輸入的控制等多種操作；

    6、快速處理故障等。

    在不同的領域里，還可以根據不同的需要，用人機觸摸屏搭配不同的特殊設備實現不同的特殊功能。

圖3
 

    以我機房所維護的DX發射機的人機觸摸屏系統主頁面為例(圖3)，在工作過程中，我們可以直觀、快捷的查詢各設備的運行狀態，當前各表值情況，各設備之間的連接情況等。當某一設備出現故障時，在主頁面一目了然，在保證安全傳輸的前提下，可以通過人機觸摸屏迅裝在裝有高壓電器設備的控制柜內。如果無法避免，需要遠離高壓電速的關斷故障設備。相較于傳統的廣播發射處理故障流程，大大的縮短故障發生位置所需要的時間，同時直觀準確的界面顯示也可讓對設備不很熟悉的值班人員迅速發現故障所在位置，能夠及時通知負責人員，減少停劣播的時間。

    除了實現實現上述功能外，DX發射機的人機觸摸屏還能實現對發射機升降功率、射頻音頻的輸入輸出控制、運行設備組件的控制等多項特殊功能(圖4)。大大簡化了手動操作的步驟和時間，具有極高的易操作性，為廣播電視發射的安全傳輸提供了更有力的保障。

圖4
 

使用環境及維護要求

    為了保證人機觸摸屏能正確、有效的工作，延長其工作壽命，其所使用的工作環境應滿足以下要求：

    1、濕度和溫度要求

    一般來說，人機觸摸屏需要在溫度0-50。C、相對濕度在85％RH以下的環境內使用。因此，人機觸摸屏的安裝地點應盡可能避開溫度變化大且容易結露的場所，并且應避開太陽光直射。不能將人機觸摸屏安裝在發熱量大的電氣設備上(如大容量電阻、加熱器、大功率變壓器等)。

    2、振動或沖擊要求

    人機觸摸屏不能安裝在可能會受到振動或沖擊的場所，因為所使用材料的關系，必須確保安裝牢固，使振動加速度控制在規定范圍內，并且不會出現摔落等意外事故。

    3、清潔無污染的環境

    人機觸摸屏應安裝在清潔無污染的環境中，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。當需要清理觸摸屏的液晶顯示器時，必須使用酒精或汽油，不能使用其他電子清潔劑或化學藥劑。

    4、電磁兼容問題

    所謂電磁兼容就是人機觸摸屏或系統在電磁環境中能正常工作，并且不會對周圍環境中的其他任何物體構成具有破壞性的電磁干擾。

    由于人機觸摸屏產品在使用時有可能對其他電器產生電磁干擾，或受到其他電器的電磁干擾，這些干擾不僅可能影響人機觸摸屏產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，甚至導致安全危險。通常情況下，為保證電磁兼容不成為問題，人機觸摸屏不能安裝在裝有高壓電器設備的控制柜內。如果無法避免，需要遠離高壓電線，并確保離開動力線200ram以上。最好的辦法是將通訊電纜單獨穿管走線，并良好接地。

注意

    l、雖然在很多領域，人機觸摸屏都因其界面直觀友好、功能強大等特點得到廣泛的應用，但不是所有的功能都可以用人機觸摸屏來代替，特別是不能用作緊急停止的按鈕(對我們的DX發射機來說就是緊急關機按鈕)。這是因為：緊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，而如果將緊急停止按鈕設置在人機觸摸屏上的話，從
人機觸摸屏反應過來，時間延遲的概率會大大增加，從而產生不必要的過失。

    2、人機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據和傳送數據。因此，必須確保各種接線電纜的端子部分任何時候都要被鎖牢。

人機觸摸屏的發展趨勢

    只要觀察就會發現，人機觸摸屏技術已經滲透到我們工作生活的各方各面。觸摸屏技術方便了人們對設備的操作使用，是一種極有發展前途的交互式輸入技術。隨著數字電路和計算機技術的發展，未來的觸摸屏產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，觸摸屏的應用領域也會越來越廣，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——用科技“點”亮生活。

5．結束語

    結合秦皇島市以信息化帶動農業現代化的總體要求，開發設計的“秦皇島市農業科技信息平臺”是符合信息化社會發展要求的，具有深刻的現實意義。該網站的建設采用不同于傳統的以網頁的形式實現資源共享的方式，而是采用面向服務的思想，通過對接口的統一編程實現信息資源的共享，減少了秦皇島市農業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

[1]李天德等．《廣播電視發送與傳輸維護手冊》．
[2]吳啟紅．《變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應用技術實操指導書》
[3]嚴盈富．《觸摸屏與PLC入門》．