【正文】 便，我們選擇了 SPI 的操作方式， 使用 10K 的上拉電阻，從而提高驅(qū)動能力。電荷泵允許 SP3222E/3232E系列在 + 到 + 內(nèi)的某個電壓下發(fā)送符合 RS232 的信號。 SP3485 采用差分輸入、平衡輸出方式，輸出、輸入共用一對線路，管腳功能如下： A，同相端； B，是反相端； R0，接收器輸出； DI，發(fā)送器輸入； /RE（低電平有效），接收器輸出使能； DE，發(fā)送器輸出使能 。因此，我們選擇 TI 公司的TPS5430，其輸入電壓范圍是： ~36V， 最大輸出電流為 3A，保證了一定的余量，效率高達 95%，開關(guān)頻率為固定的 500KHz， 其簡單的外圍電路即可保證相當穩(wěn)定的功率輸出。不適用于工業(yè)應(yīng)用，本設(shè)計選擇使用承受電壓電流能力更強的 P 溝道 MOSFET電路。、 180176。這個電流分別從觸摸屏的四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制 器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置。對于單片機而言，操作 SJA1000 就象訪問外部 RAM 一樣簡單。 CAN 控制器和收發(fā)器完成 CAN物理層和邏輯電路層的所有功能。現(xiàn)在， CAN 的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。 RS485 網(wǎng)絡(luò)： RS485/MODBUS 是現(xiàn)在流行的一種布網(wǎng)方式，其特點是實施簡單方便 ，而且現(xiàn)在支持 RS485 的儀表又特多，特別是在油品行業(yè) RS485/MODBUS 簡直是一統(tǒng)天下，現(xiàn)在的儀表商也紛紛轉(zhuǎn)而支持 RS485/MODBUS，原因很簡單，原來的 HART儀表想買一個轉(zhuǎn)換口非常困難 而且價格昂貴， RS485 的轉(zhuǎn)換接口就便宜的多而且種類繁多。 RS485 采用差分信號負邏輯， 2V～ 6V 表示 “1”， +2V～ +6V 表示 “0”。即：邏輯“ 1”為 3 到 15V。 工業(yè)一般使用 9600pbs 較多。主機和從機的數(shù)據(jù)傳送，可以由主機發(fā)送數(shù)據(jù)到從機，也可以由從機發(fā)到主機。任一設(shè)備輸出的低電平都將使相應(yīng)的總線信號線變低，也就是說：各設(shè)備的 SDA 是“與”關(guān)系， SCL 也是“與”關(guān)系。PHILIPS 公司早在十幾年前就推出了 I2C 串行總線，利 用該總線可實現(xiàn)多主機系統(tǒng)所需的裁決和高低速設(shè)備同步等功能。 其 接口時序如下圖 和圖 所示： 圖 CPHA=0 時 SPI 總線數(shù)據(jù)傳輸時序 圖 CPHA=1 時 SPI 總線數(shù)據(jù)傳輸時序 IIC 即 InterIntegrated Circuit(集成電路總線），這種總線類型是由飛利浦半導(dǎo)體公司在八十年代初設(shè)計出來的，主要是用來連接整體電路 (ICS) ， IIC 是一種多向控制總線，也就是說多個芯片可以連接到同一總線結(jié)構(gòu)下，同時每個芯片都可以作為實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂莆錆h工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) 12 源。這樣，在至少 8 次時鐘信號的改變（上沿和下沿為一次），就可以完成 8 位數(shù)據(jù)的傳輸。也是所有基于 SPI 的設(shè)備共有的，它們是 SDI（數(shù)據(jù)輸入）、 SDO（數(shù)據(jù)輸出）、 SCLK（時鐘）、 CS（片選）。 （ 5）、內(nèi)部包含多達 7 個定時器， 3 個通用寄存器、 1 個高級寄存器、 2 個看門狗寄存器以及 1 個系統(tǒng)時基寄存器。 STM32F103RCT6 系列微處理器工作頻率位 72MHz，內(nèi)置高達 128K 字節(jié)的Flash 存儲器和 20K 字節(jié)的 SRAM，采用 LQTP 封裝模式，引腳達到 64 只 。同時具有DMA 功能，通過靈活 的控制 DMA，可以極大程度的釋放單片機內(nèi)核的處理能力，尤其是在處理圖像信息時，優(yōu)點更加突出。增強型系列時鐘頻率達到 72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為 36MHz，以 16 位產(chǎn)品的價格得到比 16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是 32 位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。 （ 2）、 選擇 TI 公司的 MSP430 單片機，其低功耗特性與高效 率的編程特點，受到業(yè)界各個工程師的親耐，打破了 8 位單片機的許多瓶頸。當然，保證這些功能的完美實現(xiàn)需要一個穩(wěn)定且強大的電源管理系統(tǒng)，為防止外界環(huán)境對系統(tǒng)的影響，又添加了防雷電路和防靜電器件。其中，當屬 ST（意法半導(dǎo)體）的 STM32一枝獨秀，也是同性能類單片機性價比最高的單片機了。 2020 年 iPhone 手機的推出 ， 成為觸控行業(yè)發(fā)展的一個里程碑 ， 蘋果公司把一部分至少需要 20 個按鍵的移動電話，設(shè)計得僅需三四個鍵就能搞定，剩余操作則全部交由觸控屏幕完成。武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) 2020 屆 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題 目 基于 ARM 的工業(yè)觸摸屏控制板 專 業(yè) 班 級 2020 自動化 03 學(xué) 號 610215033 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 學(xué) 院 名 稱 電氣信息學(xué)院 2020 年 5 月 10 日 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) 基于 ARM的工業(yè)觸摸屏 控制板 ARMbased industrial touch screen control panel 學(xué) 生 姓 名 : 指 導(dǎo) 教 師 : 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) III 摘 要 隨著科技技術(shù)的發(fā)展， ARM 單片機已經(jīng)成為當今嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的首選，它以其體積小、低功耗、低成本、高性能、豐富的指令集，深受設(shè)計人員的喜愛。 選題背景與意義 觸摸屏起源于 20 世紀 70 年代，早期多被安裝于工控計算機、 POS 機終端等工業(yè)或商業(yè)設(shè)備之中。因此，我們選用了現(xiàn)今主流的 ARM 單片機作為主控制器 。在保證這些基本功能的前提下，本課題的一大亮點是結(jié)合觸摸屏的顯示與交互，使操作人員的操作更加簡單、方便，只需要搭載簡單的界面環(huán)境，即可 實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的維護管理。具有通用異步串行口 (UART)、 SPI 同步通信口，工作溫度范圍： 0 75℃ / 40 +85℃，封裝形式多樣，便于焊接使用，例如： PDIP28， SOP28， PDIP20， SOP20， PLCC32,TSSOP20。 （ 3）、選擇意法半導(dǎo)體的 STM32 系列單片機， STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的 ARM CortexM 內(nèi)核 。集成更加豐富的片內(nèi)外設(shè)：普通定時器，高級定時器， ADC， DAC， SPI， I2C 和 UART 等等。 微處理器 STM32F103RCT6 簡介 STM32F103 系列微處理器是首款基于 ARMv7M 體系架構(gòu)的 32 位標準 RISC（精簡指令集）處理器，提供很高的 代碼效率，在通常 8 位和 16 位系統(tǒng)的存儲空間上發(fā)揮了 ARM內(nèi)核的高性能。通常默認的調(diào)試接口是 JTAG 接口。 SPI 的通信原理很簡單，它以主從方式工 作，這種模式通常有一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備，需要至少 4 根線，事實上 3 根也可以（單向傳輸時）。完成一位數(shù)據(jù)傳輸，輸入也使用同樣原理。最后，SPI 接口的一個缺點：沒有指定的流控制，沒有應(yīng)答機制確認是否接收到數(shù)據(jù)。因此，采用串行線可大大簡化系統(tǒng)的硬件設(shè)計?？偩€空閑時，因各設(shè)備都是開漏輸出，上拉電阻Rp 使 SDA 和 SCL 線都保持高電平。為了進行通訊，每個接到 I2C 總線的設(shè)備都有一個唯一的地址，以便于主機尋訪。 RS232 標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為 50、 7 100、 150、 300、 600、 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 38400 波特。在 RS232C 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關(guān)系。 (通過外接 RS232 增強器可將傳輸距離擴大到 1000 米左右 )。 (2)EMI 問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) 14 低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個 總線 就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。此后， CAN 通過 ISO11898 及 ISO11519 進 行了標準化，現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標準協(xié)議。 CAN 控制器與物理總線之間需要一個接口 ――CAN 收發(fā)器，它實現(xiàn) CAN 控制器與總線之間邏輯電平信號的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用層軟件的核心部分是 CPU 與 SJA1000 通訊控制器之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送程序，即 CPU 把待發(fā)的數(shù)據(jù)發(fā)給 SJA1000 通訊控 制器，再由 SJA1000通訊控制器發(fā)到總線上；當 SJA1000 通訊控制器從總線接受到數(shù)據(jù)后， CPU 再把數(shù)據(jù)取走。 當手指觸摸在金屬層上時，由于人體電場，用戶和觸摸屏表面形成以一個耦合電容，對于高頻電流來說，電容是直接導(dǎo)體，于是手指從接觸點吸走一個很小的電流。 支持 8 位串行 RGB 接口， 0、 90176。 由于二極管正向壓降基本不變，因此隨著正常工作電流增加，消耗在二極管上的功率也要相應(yīng)增加。合計總的最大功率為電壓 5V，電流 。首先是 RS485 電路， SP3485 是 + 電源的半雙工收發(fā)器，符合 RS485 和 RS422 串行協(xié)議標準。 SP3222E/3232E 系列有一個高效的電荷泵，工作電壓為 時只需 電容就可進行操作。 圖 電壓檢測電路 對于電壓輸出電路 ， 本課題避免了復(fù)雜的放大 、 跟隨 、檢測電路方案，而采取更加準確且易于理解的 DAC 輸出 0`，然后通過一個常用的 4 倍比例放大器輸出 0~10V 即可 。 典型電路 如下圖 所示： 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) 21 圖 PT100 測溫電路 存儲電路 由于具有外部 SD 卡作為存儲介質(zhì)，板載存儲芯片選用 W25Q64，可以存儲大量的字庫信息和其它非易失性數(shù)據(jù)的存儲 。 如下圖 所示： 圖 交互式電路 武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) 23 2 軟件設(shè)計 總體設(shè)計 基于以上強大的硬件基礎(chǔ) ， 也需要搭載強大的軟件環(huán)境 ， 整體而言 ， 軟件部分主要包 括FSMC 液晶屏驅(qū)動、 DAC 輸出、 ADC 檢測、 SPI 讀取、 IIC 讀取、 Fatfs32 文件 管理 系統(tǒng) ，串口讀取以及 LED 與按鍵控制 。 /***************************************************************************** 函數(shù)功能：初始化 SSD1963 輸入 : 無 輸出 : 無 注意 : 無 ***************************************************************************武漢工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 )說明書 (封面無 ) 24 **/ u8 FT_Init(void) { u8 res = 0。 //推挽 輸出 = GPIO_Speed_50MHz。GPIO_InitStructure)。168。188。 = ENABLE。NVIC_InitStructure)。res, 1)。 FT5206_WR_Reg(ID_G_PERIODACTIVE, amp。 Version |= res。 LCD_ShowxNum(156,150,adcx,1,16,0)。 exfuns_init()。 *FileObject : 指向文件對象結(jié)構(gòu)體的指針 ； *Buffer : 指向數(shù)據(jù)緩沖的指針 ； ByteToWrite : 準備寫入的字節(jié)數(shù) ； *ByteWritten : 記錄已寫入的字節(jié)數(shù)，用來檢測是否寫完 。 否則 ，文件中的 數(shù)據(jù)不會改變 。讀取接收到的數(shù)據(jù) USART2DR if(RS485_RX_CNT64) { RS485_RX_BUF[RS485_RX_CNT]=res。 //PA2 復(fù)用為 USART2 GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_USART2)。 //初始化 PA2， PA3 //PG8 推挽輸出， 485 模式控制 = GPIO_Pin_8。//波特率設(shè)置 = USART_WordLength_8b。 //使能串口 2 USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_TC)。 //根據(jù)指定的參數(shù)初始化 VIC 寄存器、 endif RS485_TX_EN=0。 //等待發(fā)送結(jié)束 RS485_RX_CNT=0。rxlen)//接收到了數(shù)據(jù) ,且接收完成了 { for(