【正文】 示。 STC15W4K32S4單片機幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需要的所有單元模塊，可稱得上是一個真正的片上系統(tǒng)。圖31 STC15W4K32S4內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 人機交互電路人機交互電路由電阻式觸摸屏和TFT液晶屏組成，通過GUI技術(shù)和觸摸控制算法實現(xiàn)人機交互功能。本次設計使用液晶屏為TJC4832T035_011R智能串口液晶屏，觸摸屏采用該液晶自帶的觸摸屏。人機界面(又稱用戶界面或使用者界面)是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介， 它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。HIM觸摸屏有四個窗口，分別為基本窗口、公用窗口、快選窗口、系統(tǒng)訊息窗口。鍵盤窗口。[間接窗口]與[直接窗口]元件所使用的彈出窗口。 基本窗口必須是與屏幕的大小一樣。（2）公用窗口。譬如產(chǎn)品的一個 logo 圖標，或者某一個共用的按鍵等。（3）快選窗口：“3號窗口”為快選窗口，此種窗口可以與基本窗口同時存在，一般被用在置放常用的工作按鈕。其中5號窗口為“PLC Response”訊息窗口，當人機界面與 PLC或者控制器通訊中斷時，系統(tǒng)將自動彈出此窗口在人機界面當前打開的窗口上。7 號窗口為“Password Restriction”訊息窗口，當使用者的操作權(quán)限不足以操作正要操作的元件時，會依組件的設定內(nèi)容，決定是否彈跳出此窗口作為警示用途。使用者也可以使用下列的系統(tǒng)保留暫存器檢視 HMI 內(nèi)存、U盤或 CF卡或 SD卡上目前可用的儲存空間。自動記錄資料——自動將資料儲存至數(shù)據(jù)庫中，以便日后查看。報表的產(chǎn)生與打印——能把資料轉(zhuǎn)換成報表的格式，并能夠打印出來。警報的產(chǎn)生與記錄——使用者可以定義一些警報產(chǎn)生的條件，比方說溫度過度或壓力超過臨界值，在這樣的條件下系統(tǒng)會產(chǎn)生警報，通知作業(yè)員處理。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。使用者都必須先使用HMI的畫面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運行。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺，所以本文只研究后四種。表面聲波觸摸屏解決了以往觸摸屏的各種缺陷，清晰抗暴，適于各種場合，缺憾是屏表面的水滴、塵土會使觸摸屏變遲鈍，甚至不工作。（1） 電阻式觸摸屏：電阻式觸摸屏利用壓力感應進行控制，主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的多層的復合薄膜屏，由兩層導電層構(gòu)成，它以一層硬塑料平板或玻璃作為基層，表面涂有一層透明氧化金屬（透明的導電電阻）導電層，上面再蓋有一層外表面硬化處理、光滑防擦的塑料層、它的內(nèi)表面也涂有一層涂層、在他們之間有許多細小的（小于1/1000英寸）的透明隔離點把兩層導電層隔開絕緣。當手指觸摸屏幕時，兩層導電層在觸摸點位置就有了接觸，電阻發(fā)生變化，在X和Y兩個方向上產(chǎn)生信號，然后送觸摸屏控制器。目前電阻式觸摸屏主要有四線式、五線式以及八線式。但電阻式觸摸屏不受塵埃、水、污物影響。（2）電容式觸摸屏：電容式觸摸屏是利用人體的電流感應進行工作的。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，手指從接觸點吸走一個很小的電流。第一種電容式觸摸屏是表面電容式觸摸屏：采用了一個普通的ITO層和一個金屬邊框。感應在觸摸屏的四個角完成，不需要復雜的ITO圖案。第二種電容式觸摸屏投射電容式觸摸屏：投射電容式觸摸技術(shù)正在促進觸摸屏在消費電子中的應用。這些ITO層通過蝕刻形成多個水平和垂直電極，所有這些電極都由一個電容式感應芯片來驅(qū)動。通常水平和垂直電極都通過單端感應方法來驅(qū)動，也就是說一行和一列的驅(qū)動電路沒有什么區(qū)別，我們把這稱為“單端”感應。電容觸摸屏目前可支持多重觸摸,只需觸摸，無需按壓操作,能很好地感應輕微及快速觸摸、防刮擦、不怕塵埃、水及污垢影響，但用戴手套的手或手持不導電的物體觸摸時沒有反應，電容式觸摸屏是在玻璃表面貼上一層透明的特殊金屬導電物質(zhì)。當手指觸摸在金屬層上時，觸點的電容就會發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過測量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。因此不適合在工業(yè)控制場所和有干擾的地方使用。當外界有電感和磁感的時候，會使觸摸屏失靈，而且需人體觸摸，如果屏幕較小，觸摸困難。紅外觸摸屏在顯示器的前面安裝一個電路板外框，電路板在屏幕四邊排布紅外發(fā)射管和紅外接收管，一一對應形成橫豎交叉的紅外線矩陣。紅外線式觸摸屏由裝在觸摸屏外框上的紅外線發(fā)射與接收感測元件構(gòu)成，在屏幕表面上，形成紅外線探測網(wǎng)，任何觸摸物體可改變觸點上的紅外線而實現(xiàn)觸摸屏操作。其主要優(yōu)點是安裝方便、不需要卡或其它任何控制器，任何觸摸物體都可改變觸點上的紅外線而實現(xiàn)觸摸屏操作，可以用在各檔次的計算機上。適用于無紅外線和強光干擾的各類公共場所、辦公室以及要求不是非常精密的工業(yè)控制現(xiàn)場。第四種電容式觸摸屏是表面聲波觸摸屏：表面聲波式觸摸屏的四角分別安裝豎直或水平向超聲波發(fā)射換能器及接收換能器，四邊亦刻有反射條紋，發(fā)出如參照波形般的超聲波信號。表面聲波是一種沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ臋C械波。表面聲波觸摸屏不受溫度、濕度等環(huán)境因素影響，分辨率極高，有極好的防刮性，壽命長（5000萬次無故障）；透光率高（92%），能保持清晰透亮的圖像質(zhì)量；沒有漂移，只需安裝時一次校正；有第三軸（即壓力軸）響應，最適合公共場所使用。反應速度快，是所有觸摸屏中反應速度最快的。四種觸摸屏比較 。首頁是本設計的名稱和個人姓名、模式選擇頁面是本設計的游戲主要內(nèi)容，包括人數(shù)增減、模式選著。（1） 首頁界面設計首頁界面包括兩個文本控件和一個觸摸熱區(qū)控件。觸摸熱區(qū)控件的功能是當人們觸摸屏幕的時候跳轉(zhuǎn)到簡介頁面。 圖 32 首頁界面（2） 模式選擇頁面設計模式選著界面包括人數(shù)設置，選擇人數(shù)的增減，人數(shù)控制在2到5個人。確定選擇進入下一界面。 圖 33 模式選著界面（3） 游戲結(jié)果界面游戲結(jié)果界面主要顯示游戲結(jié)束后中標人的號碼和隨機出現(xiàn)的游戲懲罰。 圖 34 游戲結(jié)果界面 音樂播放器模塊 揚聲器簡介揚聲器在音響設備中是一個最薄弱的器件，而對于音響效果而言，它又是一個最重要的部件。音頻電能通過電磁壓電或靜電效應，使其紙盆或膜片振動并與周圍的空氣產(chǎn)生共振（共鳴）而發(fā)出聲音。 揚聲器分為內(nèi)置揚聲器和外置揚聲器，而外置揚聲器即一般所指的音箱。具有內(nèi)置揚聲器的MP4播放器，可以不用外接音箱，也可以避免了長時間配帶耳機所帶來的不便。 （2）揚聲器有一個紙盆，它的顏色通常為黑色，也有白色。 （4）揚聲器紙盆背面是磁鐵，外磁式揚聲器用金屬螺絲刀去接觸磁鐵時會感覺到磁性的存在；內(nèi)磁式揚聲器中沒有這種感覺，但是外殼內(nèi)部確有磁鐵。 揚聲器的工作原理揚聲器應用了電磁鐵來把電流轉(zhuǎn)化為聲音。試試把銅線繞在長鐵釘上，然后再接上小電池，就會發(fā)現(xiàn)鐵釘可以把萬字夾吸起。如圖35所示是本次播放器的電路圖。假設現(xiàn)在要播放 C 調(diào) (頻率為 256 Hz，即每秒振動256次)，唱機就會輸出256 Hz的交流電，換句話說，在一秒鐘內(nèi)電流的方向會改變 256 次。我們都知道，磁力是同極相拒，異極相吸的，線圈的磁極不停地改變，與永久磁鐵一時相吸，一時相斥，產(chǎn)生了每秒鐘 256次的振動。 揚聲器主要性能指標揚聲器的主要性能指標有：靈敏度、頻率響應、額定功率、額定阻抗、指向性以及失真度等參數(shù)。標稱功率稱額定功率、不失真功率。最大功率是指揚聲器在某一瞬間所能承受的峰值功率。 額定阻抗：揚聲器的阻抗一般和頻率有關(guān)。一般動圈式揚聲器常見的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。一般中音頻時產(chǎn)生的聲壓較大，而低音頻和高音頻時產(chǎn)生的聲壓較小。理想的揚聲器頻率特性應為2020KHz，這樣就能把全部音頻均勻地重放出來，然而這是做不到的。 失真：揚聲器不能把原來的聲音逼真地重放出來的現(xiàn)象叫失真。頻率失真是由于對某些頻率的信號放音較強，而對另一些頻率的信號放音較弱造成的，失真破壞了原來高低音響度的比例，改變了原聲音色。 指向特性： 用來表征揚聲器在空間各方向輻射的聲壓分布特性，頻率越高指向性越狹，紙盆越大指向性越強。有時中音的功率容量不夠，也可選擇靈敏度較高，而阻抗高于低音單元的中音，從而減少中音單元的實際輸入功率。只不過它的尺寸和承受功率都比高音單元大而適合于播放中音頻而已。 （2） 高頻揚聲器：高音單元顧名思義是為了回放高頻聲音的揚聲器單元。 舵機 舵機的概述航天模型中是最早應用舵機的。舉各容易理解的飛機來說，飛機上有下面四個地方需要進行控制： ，來控制發(fā)動機的拉力（或推力）； （安裝在飛機機翼后緣），是控制飛機的行滾運動； ，是控制飛機的低頭抬頭的角度的； ，用來控制飛機的改變方向角度的； 遙控器有四個通信路口，對應的四個不同的舵機，之后舵機是用連桿傳動器件帶動舵面的行動，這樣做來改變飛機的飛行狀態(tài)。 不只是在航模飛機當中，在別的模型行動之中我們也可以發(fā)現(xiàn)它的應用：船模里面是控制尾舵，車模里面是來轉(zhuǎn)向。 舵機的結(jié)構(gòu)和控制大多數(shù)來說，舵機主要由以下幾個部分組成， 舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計5k、直流電機、控制電路板等。舵機的用來輸出作用的軸和位置反給電位計是連接的，在舵盤行動的同一時間，連動位置反回電位計，控制電路板接受電位計發(fā)出的信號，實施返回，之后電路板有控制作用的是通過它處的地方確定電機的滾動方向和滾動速度，直到到達目標之后不轉(zhuǎn)動。比如電機就有存在刷和不存在刷的區(qū)別，齒輪有用塑料做的和用金屬做的區(qū)別，輸出軸滑動方式和滾動方式的區(qū)別，殼體塑料版和鋁合金版的區(qū)別，也有有快和慢的區(qū)別，體積上存在大中小三種的區(qū)別等等，組成也有不同，價格也有不同。 舵機具有以下一些特點： （1）體積緊湊，便于安裝； （2）輸出力矩大，穩(wěn)定性好； （3）控制簡單，便于和數(shù)字系統(tǒng)接口； 就是因為舵機有如此之多優(yōu)點，這樣，我們不但可以應用在航模運動中，也可以擴展到很多電子產(chǎn)品中，也經(jīng)常用在機器人控制中。就讓他能產(chǎn)生準確的用來控制的信號的某種設備之后都進行控制舵機，例如PLC和芯片等。因為講的這種辦法是筆者用2051操作過的，持有負責任的負責的態(tài)度，我才有膽量在這里告訴大家出來。如圖36所示是本次設計中舵機的控制電路圖。我們都知道C語言是非常高級的計算機語言，其實大多數(shù)的語言都是由c語言變化過來的，并且它們的語言的一些用法到現(xiàn)在還有很多相似之處。它的宗旨是為廣大使用者提供一種簡單快捷有效的語言。雖然這種語言有很多處理初級問題的功能，但是它還是依舊含有優(yōu)秀的跨越不同平臺的能力，意思就是我們寫出一段正規(guī)格式的程序可以在許多不同開發(fā)環(huán)境下運行，并且它還能在許多微處理器和超級電腦中完成工作。 C語言的特點這種語言的特點非常多。因為它書寫規(guī)則簡單，并且它可以把非常高級的語句和非常低級的語句有機地結(jié)合在一起。它的運算符非常豐富。它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，它包括的數(shù)據(jù)類型實數(shù)型、指針型等等。計算功能和邏輯判斷功能更加厲害。 開發(fā)環(huán)境　在本設計中由于涉及到單片機的編程，所以需要開發(fā)語言去編程，單片機用到了KEIL開發(fā)。其兩家公司分別更名為ARMKeil公司首席執(zhí)行官Reinhard Keil表示“作為ARMCommunity中的一員，Keil和ARM保持著長期的良好關(guān)系?！倍蠡趗Vision界面被ARM 程序流程分析 主機程序設計主機主程序開始時，首先要初始化定時器，初始化LCD人機交互模塊，初始化音樂播放器模塊，成功后進行下一步。主程序如圖41所示。本次設計開始運行時會響起有旋律的歌曲，設計運行過程中響起的聲音和之前的不同。開始游戲，等待游戲結(jié)果。初始化串口連接 設置工作方式 切換頁面到首頁 結(jié)束圖43 人機交互流程圖 舵機的設計開 始舵機是確定游戲結(jié)果的重要組成部分，其作用是通過控制著小錘子的降落來確定接受懲罰的玩家是幾號，整個過程都是隨機的。 初始化定時器 初始化默認PWM占空比 結(jié)束圖 44 舵機工作流程圖第5章 實際測試本次設計硬件電路焊接完成后，將程序?qū)懭?，進行了測試，看程序有沒有出錯，懲罰規(guī)則是否隨機 音樂是否會正常響起。從圖片中我們可以看出游戲機的整體，包括液晶屏、舵機、LED燈、音樂播放器和3D打印的小錘子，其中也能看出連接每個模塊用的導線。 圖51 硬件總體圖 圖52 舵機和小錘子實物圖圖53和圖54分別為人機交互模塊和音樂播放器。UI界面上可以看見有四種模式分別是家庭模式、聚會模式、游戲模式、和自定義模式。 圖53 人機交互界面實物圖 圖54 音樂播放器實物圖游戲機運行的同時音樂響起，LED燈閃爍，十秒過后LED燈停